CN102659498B - 甲醇转化为低碳烯烃的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种甲醇转化为低碳烯烃的装置及方法。该装置包括：用以利用催化剂将甲醇转化为低碳烯烃的反应器；用以将由反应器产生的待生催化剂再生，形成再生催化剂的再生器；以及设置在反应器和再生器之间流路上的再生催化剂冷却-汽提器，该再生催化剂冷却-汽提器包括：第一壳体、第一汽提介质分布环，以及第一取热管。该装置通过在再生器与反应器之间设置冷却-汽提器对再生催化剂进行冷却降温，降低了进入反应器的再生催化剂的温度，进而提高了反应器中低碳烯烃的选择性。

Description

甲醇转化为低碳烯烃的装置及方法

技术领域

本发明属于甲醇制烯烃领域，尤其涉及一种甲醇转化为低碳烯烃的装置及方法。

背景技术

乙烯、丙烯、丁烯等低碳烯烃是最重要的石油化工基础原料。生产乙烯的方法主要包括乙烷裂解、石脑油蒸汽裂解、轻柴油和加氢尾油蒸汽裂解，少量的乙烯采用催化裂解方法制取。生产丙烯的方法主要包括石脑油蒸汽裂解、轻柴油和加氢尾油蒸汽裂解制乙烯时的伴生产品，部分丙烯来自催化裂化和催化裂解生产的液化气再通过分馏而生产；绝大部分丁烯来自催化裂化和催化裂解生产的液化气再通过分馏而生产，少量来自于石脑油蒸汽裂解、轻柴油和加氢尾油蒸汽裂解制乙烯时的伴生的C4产品除去丁二烯后而得到的产品。我国的乙烯、丙烯、丁烯等产品的产量远低于市场需求，不得不大量依靠进口乙烯和丙烯衍生物来弥补市场缺口。

随着我国经济的快速发展，石油供需矛盾日益突出，原油进口量逐年增加；而我国煤炭资源相对丰富。使用煤为原料，将煤气化为以CO和H₂为主要组分的合成气、利用合成气生产甲醇、再将甲醇催化转化为乙烯、丙烯和丁烯等低碳烯烃，不仅开辟了一条生产乙烯、丙烯和丁烯等低碳烯烃的新的工艺路线，另外也降低了生产上述低碳烯烃对石油资源的依赖、可以降低我国对进口原油的依存度，同时可以明显降低乙烯、丙烯和丁烯等低碳烯烃的生产成本。

目前的甲醇转化为低碳烯烃装置中再生器通常设置有与再生器相连通的再生催化剂外取热器，再生器中再生催化剂流入到外取热器中进行降温，然后回到再生器后流入汽提器再流入反应器，在此过程中外取热器虽然在一定程度上能够降低再生催化剂的温度，然而再生催化剂从外取热器流经再生器在进入汽提器的过程中又升高了再生催化剂的温度，这就使得流入反应器的再生催化剂的温度依然很高，进而在甲醇转化为低碳烯烃的过程中，引起生焦量大，副反应多，所生成的低碳烯烃的选择性差。

为了提高甲醇制烯烃的选择性，开发新的甲醇转化为低碳烯烃装置及方法势在必行。

发明内容

本发明的目的是提供了一种甲醇转化为低碳烯烃的装置及方法，以提高低碳烯烃的选择性。

为此，在本发明中提供了一种甲醇转化为低碳烯烃的装置，包括：反应器，用以利用催化剂将甲醇转化为低碳烯烃，其上设置有甲醇导入口、再生催化剂导入口、待生催化剂导出口以及反应气体导出口；再生器，用以将由反应器产生的待生催化剂再生，形成再生催化剂，其上设有与待生催化剂导出口相连的待生催化剂导入口、与再生催化剂导入口相连的再生催化剂导出口、主风入口以及再生烟气出口；由再生器的再生催化剂导出口流出的再生催化剂经再生催化剂导入口流入反应器中作为催化剂催化甲醇转化为低碳烯烃，甲醇转化为低碳烯烃的装置还包括再生催化剂冷却-汽提器，再生催化剂冷却-汽提器设置在再生催化剂导出口和再生催化剂导入口之间的流路上，包括：第一壳体，其上设有与再生催化剂导出口相连的第一入口，与再生催化剂导入口相连的第一出口；第一汽提介质分布环，设置在第一壳体的内部，位于第一入口和第一出口之间，第一汽提介质分布环具有环形结构，其上设有外连第一汽提气供应部的第一流入口，以及在第一汽提介质分布环上均匀分布的第一流出口；第一取热管，设置在第一壳体上，第一端位于第一壳体的内部，第二端穿透壳体向外延伸并设有第一取热介质入口和第一取热介质出口。

进一步地，上述再生催化剂冷却-汽提器包括第一筛网，第一筛网设置在第一壳体的内部，位于第一汽提介质分布环和第一出口之间，用以过滤流向第一出口的再生催化剂。

进一步地，上述反应器中再生催化剂导入口设置在反应密相床与甲醇导入口之间，且再生催化剂导入口与设置在反应器内部且位于反应密相床和甲醇导入口之间的再生催化剂分配器相连，且再生催化剂分配器上设有均匀分布的再生催化器流出口。

进一步地，上述待生催化剂导出口和待生催化剂导入口之间的流路上设置有待生催化剂汽提器，待生催化剂汽提器包括：第二壳体，其上设有与待生催化剂导出口相连的第二入口、与待生催化剂导入口相连的第二出口，以及与反应器相连通的汽提介质返回口，待生催化剂导出口与反应器中密相反应床的密相部相通，汽提介质返回口连接在反应器中密相反应床的上部；第二汽提介质分布环，设置在第二壳体的内部，位于第二入口和汽提介质返回口的下侧，以及第二出口的上侧，第二汽提介质分布环具有环形结构，其上设有外连第二汽提气供应部的第二流入口，以及设置在第二汽提介质分布环朝向第二入口一侧均匀分布的第二流出口。

进一步地，上述待生催化剂汽提器中还设有第二筛网，设置在第二壳体的内部，位于第二汽提介质分布环和第二出口之间，用以过滤流向第二出口的待生催化剂。

进一步地，上述反应器还包括外置的外取热器，外取热器包括：第三壳体，其上设有延伸至反应器中密相床中的催化剂进出口；流化介质分布环，设置在第三壳体的内部，位于催化剂进出口的下侧，流化介质分布环具有环形结构，其上设有外连流化气供应部的第三流入口，以及在流化介质分布环上均匀分布的第三流出口；第二取热管，设置在第三壳体的上，第一端位于第三壳体的内部，第二端穿透壳体向外延伸并设有第二取热介质入口和第二取热介质出口。

进一步地，上述反应器和再生器中所设置的反应床都采用固定流化床或湍动流化床。

进一步地，上述再生器的主风入口与主风提供部相连，主风提供部为空气压缩机或者富氧主风设备，富氧主风设备包括：氧气供应部，用以提供氧气；压缩空气供应部，用以提供压缩空气；气体混合装置，用以混合氧气和压缩空气形成氧的摩尔含量为20.8～26%的富氧主风，包括与氧气供应部相连的氧气入口、与压缩空气供应部相连的压缩空气入口，以及富氧主风出口；催化剂再生器，设置在气体混合装置下游，接收来自气体混合装置的富氧主风，利用富氧主风进行催化剂再生。

进一步地，上述催化剂为SAPO-34类型的择形分子筛催化剂。

进一步地，上述SAPO-34类型的择形分子筛催化剂为中国神华煤制油化工有限公司生产的甲醇制烯烃催化剂SMC-001。

同时，在本发明中还提供了一种甲醇转化为低碳烯烃的方法，包括以下步骤：S1、对由再生器流出的再生催化剂进行汽提返混处理，并在汽提返混处理的同时对所述再生催化剂进行冷却处理，将再生催化剂的温度降为350~550℃，并使至少部分降温后的所述再生催化剂流入到所述反应器中S2、在再生催化剂的催化作用下使甲醇转化为低碳烯烃，同时，所述催化剂变为待生催化剂；S3、使由反应器输出的待生催化剂返回至所述再生器中进行再生处理。

进一步地，上述步骤S2进一步包括，再生催化剂在重力的作用下流入到反应器中密相反应床的下方，并随着向上流动的甲醇反应气流入到反应床中进行甲醇转化为低碳烯烃反应。

进一步地，在上述步骤S3中进一步包括，将反应器密相反应床的密相部分中生成的待生催化剂取出，经汽提处理，使催化剂中夹带的少量反应气回流至反应器中密相床的上方，并使催化剂输送至再生器中进行再生处理。

进一步地，上述步骤S1中催化剂再生的步骤中采用全部燃烧的方式或部分燃烧的方式进行，所采用的主风为压缩空气或富氧主风，再生器的压力为0~0.3MPa(g)，再生温度为600~720℃；步骤S3中甲醇制低碳烯烃的过程中反应器的反应压力为0~0.3MPa(g)，反应温度为440~550℃。

进一步地，上述步骤S1中催化剂再生的步骤中采用部分燃烧的方式进行，所采用的主风为氧的摩尔含量为20.8%~26%的富氧主风，再生器的反应压力为0.08~0.2MPa(g)，再生温度为620~685℃；步骤S3中甲醇制低碳烯烃的过程中反应器的反应压力为0.08~0.2MPa(g)，反应温度为460~500℃。

本发明所提供的甲醇转化为低碳烯烃装置及方法，通过在再生器与反应器之间的流路上设置冷却-汽提器对再生催化剂进行冷却降温，以降低输入到反应器中的再生催化剂的温度，进而提高了反应器中低碳烯烃的选择性。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

附图构成本说明书的一部分、用于进一步理解本发明，附图示出了本发明的优选实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。附图中：

图1示出了根据本发明甲醇转化为低碳烯烃装置的结构示意图；

图2示出了根据本发明甲醇转化为低碳烯烃装置中再生催化剂冷却-汽提器的结构示意图；

图3示出了根据本发明甲醇转化为低碳烯烃装置中设置在反应器内部的再生催化剂分配器的结构示意图；

图4示出了根据本发明甲醇转化为低碳烯烃装置中待生催化剂汽提器的结构示意图；以及；

图5示出了根据本发明甲醇转化为低碳烯烃装置中设置在所述反应器外部的取热器的结构示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

如图1和图2所示，在本发明的一种实施例中，甲醇转化为低碳烯烃的装置包括：反应器3、再生器11，以及连接在反应器3、再生器11之间的再生催化剂冷却-汽提器14。反应器3用以利用催化剂将甲醇转化为低碳烯烃，其上设置有甲醇导入口、再生催化剂导入口、待生催化剂导出口以及反应气体导出口；再生器11用以将由反应器产生的待生催化剂再生，形成再生催化剂，其上设有与待生催化剂导出口相连的待生催化剂导入口、与再生催化剂导入口相连的再生催化剂导出口、主风入口以及再生烟气出口；由再生器11的再生催化剂导出口流出的再生催化剂经再生催化剂导入口流入所述反应器3中作为催化剂催化甲醇转化为低碳烯烃再生催化剂冷却-汽提器14设置在所述再生催化剂导出口和所述再生催化剂导入口之间的流路上，第一壳体141、第一汽提介质分布环145以及第一取热管143。第一壳体141上设有与再生催化剂导出口相连的第一入口，与再生催化剂导入口相连的第一出口。第一汽提介质分布环145设置在壳体141的内部，位于第一入口和第一出口之间，第一汽提介质分布环145具有环形结构，其上设有外连第一汽提气供应部17的流入口，以及在第一汽提介质分布环145上均匀分布的第一流出口。第一取热管143设置在壳体141上，第一端位于第一壳体141的内部，第二端穿透壳体向外延伸并设有第一取热介质入口15和第二取热介质出口16。

在上述再生催化剂冷却-汽提器14中再生催化剂在重力的作用下流入到再生催化剂冷却-汽提器14的第一壳体141内腔中，并在第一壳体141内腔中向下流动，由汽提气供应部所供应的汽提气（氮气）经第一汽提介质分布环145流入到第一壳体141的内腔中，并与向下流动的再生催化剂逆向流动，带动再生催化器向上运动，在再生催化剂冷却-汽提器14进行汽提返混，在汽提气带动下向上滚动的催化剂与取热器143反复接触，进行降温处理，降温后，一部分再生催化剂随着汽提气回流至再生器11中，在冷却-汽提器14的底部，一部分已经被汽提脱除烟气的催化剂，在重力的作用下，或第一动力供应部21所提供的动力下由第一出口经再生催化剂导入口流入反应器3中。

在上述甲醇转化为低碳烯烃的装置中所设置的再生催化剂冷却-汽提器14集冷却功能和汽提功能于一体，减少了单独设置冷却器和汽提器的装置成本，同时降低了催化剂的磨碎率，节约了流化介质的用量；同时再生催化剂流经上述再生催化剂冷却-汽提器14的过程中降低了再生催化剂的温度，使得进入反应器的再生催化剂的温度较低，能够降低反应器中的反应生焦率、减少副反应，提高所生成的低碳烯烃的选择性，经采用该再生催化剂冷却-汽提器14，本发明甲醇转化为低碳烯烃的装置中甲醇的转化率大于99.9%，产品气中乙烯、丙烯的选择性大于79%，乙烯、丙烯和C4组分的选择性大于90%。

优选地，上述第一汽提介质分布环145为沿再生催化剂冷却-汽提器14轴向方向平行设置的多个，且各第一汽提介质分布环145与再生催化剂冷却-汽提器14同轴设置。同轴设置的第一汽提介质分布环145，以便于有层次的对再生催化剂进行汽提处理。优选地，第一汽提介质分布环145中第一流出口均匀地朝上设置。第一流出口的设置方向与催化剂在重力下下落的方向相对，以便于托起催化剂颗粒，实现对催化剂颗粒的汽提返混作用。

在本发明甲醇转化为低碳烯烃的装置中再生催化剂冷却-汽提器14的结构并不限于上述结构，只要与本发明所提出的这种结构作用原理相同的再生催化剂冷却-汽提器14也在本发明的保护范围内。

优选地，在上述再生催化剂冷却-汽提器14还设置有第一筛网147，第一筛网147，设置在第一壳体141的内部，位于第一汽提介质分布环145和第一出口之间，用以过滤流向第一出口的再生催化剂。该第一筛网147的设置能够对流向反应器的再生催化剂进行过滤，避免脱落的衬里块堵塞连接在再生催化剂冷却-汽提器14与反应器之间的再生催化剂下料管18，有利于实现甲醇转化为低碳烯烃的装置的稳定运行，减少检修次数。

在实际应用过程中，在连接在再生催化剂冷却-汽提器14与反应器之间的再生催化剂下料管18上设置再生滑阀19，用以控制由再生催化剂冷却-汽提器14流入到反应器中的再生催化剂的流量。

在实际应用过程中，在连接在再生催化剂冷却-汽提器14与反应器之间的再生滑阀19远离所述再生催化剂下料管18设置第一动力供应部21，使得向下流动的再生催化剂在第一动力供应部21所提供的动力下由连接管22输送至反应器3中。

如图3所示，在本发明的一种实施例中，在上述甲醇转化为低碳烯烃的装置的反应器3中再生催化剂导入口设置在反应密相床与甲醇导入口之间，且再生催化剂导入口与设置在反应器3内部，位于反应密相床和甲醇导入口之间的再生催化剂分配器20相连，且再生催化剂分配器20上设有均匀分布的再生催化器流出口201。优选地，该再生催化器流出口201设置在再生催化剂分配器20朝向甲醇导入口的一侧。

在这种结构中，再生催化剂由与再生催化剂导入口相连的分配器均匀的输送至反应器3中密相反应床的下部，与由甲醇导入口流入的甲醇反应气逆向流动，此时再生催化剂在甲醇反应气的带动下流入到密相反应床中进行甲醇转化为低碳烯烃的反应。在这种结构下，再生催化剂与由甲醇反应器供应部1提供，经甲醇分配器2流入到反应器3中的甲醇反应气的接触面积更广，且混合的更均匀，更有利于甲醇转化为低碳烯烃的反应，降低反应器中的反应生焦率、减少副反应，提高所生成的低碳烯烃的选择性。

如图4所示在本发明的一种实施例中，在上述甲醇转化为低碳烯烃的装置中待生催化剂导出口和待生催化剂导入口之间的流路上设置有待生催化剂汽提器6，待生催化剂汽提器6包括第二壳体61和第二汽提介质分布环63。第二壳体61上设有与待生催化剂导出口相连的第二入口611、与待生催化剂导出口相连的第二出口613，以及与反应器3相连通的汽提介质返回口615，待生催化剂导入口与反应器3中密相反应床的密相部相通，汽提介质返回口连接在反应器3中密相反应床的上部；第二汽提介质分布环63设置在第二壳体61的内部，位于第二入口和汽提介质返回口的下侧，第二出口的上侧，第二汽提介质分布环63具有环形结构，其上设有外连第二汽提气供应部7的流入口，以及在第二汽提介质分布环63均匀分布的第二流出口。第二汽提介质分布环63的结构可以参照上述第一汽提介质分布环的结构设置。

在上述待生催化剂汽提器6中待生催化剂由反应器流出，进入到待生催化剂汽提器6的第二壳体61内腔中，并在第二壳体61内腔中向下流动，由第二汽提气供应部7所供应的汽提气（过热蒸汽）经第二汽提介质分布环65流入到第二壳体61的内腔中，并与向下流动的再生催化剂逆向流动，将催化剂中夹带的反应气汽提脱除，通过汽提介质返回口615返回到反应器中，已经脱除反应气的待生催化剂，经待生催化剂汽提器6的第二出口流出流入到再生器11中。

在本发明甲醇转化为低碳烯烃的装置中待生催化剂汽提器6的结构并不限于上述结构，只要与本发明所提出的这种结构作用原理相同的待生催化剂汽提器6也在本发明的保护范围内。

在上述甲醇转化为低碳烯烃的装置中所设置的待生催化剂汽提器6对流出反应器的待生催化剂从反应器3的密相床侧部采出，这种方式降低了反应器框架总体高度，降低了设备的安装要求，且将用于流出待生催化剂的第二入口与用以返还催化剂中夹带的反应气的汽提介质返回口分开设置，减少了催化剂的返混现象，降低了催化剂的磨损率和跑损率。另外将汽提介质返回口设置在到密相床层以上的部分，能够降低汽提介质返回的阻力更小，有利于节约流化介质的用量，降低能耗，节约升本。

优选地，在上述待生催化剂汽提器6还设置有第二筛网65，第二筛网65，设置在第二壳体141的内部，位于第二汽提介质分布环63和第二出口之间，用以过滤流向第二出口的待生催化剂。该第二筛网65的设置能够对流向反应器的待生催化剂进行过滤，避免脱落的衬里块堵塞连接在待生催化剂汽提器6与再生器11之间的再生催化剂运输管10，有利于实现甲醇转化为低碳烯烃的装置的稳定运行，减少检修次数。

在实际应用过程中，在连接在待生催化剂汽提器6与再生器11之间的待生催化剂输送管10上设置待生滑阀8，用以控制由待生催化剂汽提器6流入到再生器11中的待生催化剂的流量。并在该待生催化剂输送管10上待生滑阀8的下游连接动力装置9，以提供将待生催化剂输送至再生器的动力。

由于反应器3中所发生的甲醇制烯烃反应是放热反应，需要取出反应热量，在本发明的一种实施例中，上述反应器11还设置有用以取热的取热器，该取热器可以为常规的内取热器，也可以是在反应器11外部设置外取热器。

如图5所示，在上述反应器11上设置外取热器4时，外取热器4包括：第三壳体41、流化介质分布环43和第二取热管143。第三壳体41其上设有延伸至反应器11中密相床中催化剂进出口；流化介质分布环43设置在第三壳体41的内部，位于催化剂进出口的下侧，流化介质分布环43具有环形结构，其上设有外连流化气供应部405的第三流入口，以及在流化介质分布环43上均匀分布的第三流出口；第二取热管45，设置在第三壳体141的上，第一端位于第三壳体41的内部，第二端穿透壳体向外延伸并设有第二取热介质入口451和第二取热介质出口453。其中流化介质分布环43的结构可以参照上述第一汽提介质分布环145的结构设置。

在本发明反应器3中所设置的外取热器4的结构可以参照现有技术中与再生器11相连的外取热器的结构设置。

实际应用中，反应器3密相床层的催化剂通过催化剂进出口进入外取热器4第三壳体41的内腔中，由流化气供应部405提供的流化介质通过多组流化介质分布环43均匀进入外取热器4第三壳体41的内腔中，催化剂在重力作用下向下运动，流化介质与催化剂逆向流动，承托和夹带使催化剂向上运动，从催化剂进出口流回反应器3的密相床中，催化剂来回流动的过程中，进入外取热器和返回反应器的催化剂总量相等，外取热器内催化剂藏量基本维持平衡，该过程就形成了催化剂的返混流化状态。在外取热器4内部设置第二取热管，其可以包括多组取热管束，这些取热管束与下落的催化剂，以及被流化介质承托和夹带向上运动的催化剂接触取热，实现了对催化剂的降温。

在反应器中设置外取热器可以通过调节流化介质的量调节取热负荷，操作步骤方便灵活，提高温度可控性。在开工阶段投用，可以先投水，再逐步给流化介质实现取热，避免了在高温情况下投取热介质导致爆管的可能性。装置负荷变化时，不需要切换取热管束，避免了操作风险。

本发明中上述第一取热管和第二取热管都可以采用采用套管结构，包括两个相互嵌套的两个管，内管的一端设置取热介质入口，另一端与外管相通，外管与内管设有取热介质入口相对应的一端设置有取热介质出口，取热介质除氧水由取热介质入口进入，经内管流入到外管取热后，由取热介质出口排出即可。

在本发明的一种实施例中，反应器和再生器中使用的反应床形式可以是任意的，在本发明中优选采用固定流化床或湍动流化床的形式。使用固定流化床或湍动流化床有利于保证反应的转化率。

在本发明的一种实施例中，上述甲醇转化为低碳烯烃的装置中反应器3的顶部设有支撑架，再生器安装在支撑架上，优选地，将安装在支撑架上的再生器配置为与反应器同轴设置。这种同轴设置的方式能够大幅度的减少装置占地，减少装置投资。

在本发明的一种实施例中，上述甲醇转化为低碳烯烃的装置中再生器的主风入口与主风提供部12相连，主风提供部12为空气压缩机或者与富氧主风设备，富氧主风设备包括：氧气供应部、压缩空气供应部、气体混合装置。氧气供应部用以提供氧气；压缩空气供应部用以提供压缩空气；气体混合装置用以混合氧气和压缩空气形成氧的摩尔含量为21～26%的富氧主风，包括与氧气供应部相连的氧气入口、与压缩空气供应部相连的压缩空气入口，以及富氧主风出口；催化剂再生器设置在气体混合装置下游，接收来自气体混合装置的富氧主风，利用富氧主风进行催化剂再生。

采用富氧主风设备能够在再生器及其内部安装的主风分布管、旋风分离器等不进行任何改动的前提下，提高再生器烧焦能力最高达23%，进而可以允许甲醇制烯烃装置提高加工量，如果在装置设计阶段选择富氧再生技术，在相同的烧焦负荷条件下，可以有效的节约再生系统的设备投资和运行成本。

优选地，在上述催化剂再生设备中，氧气供应部包括顺序连接的控制件及排空件，控制件的上游端连接氧气源，气体混合装置的氧气入口通过氧气管道连接到控制件和排空件之间，控制件包括串联设置的控压件和控流件。

优选地，上述氧气供应部中还包括过滤器，过滤器设置在控制件的上游，用以过滤由氧气源流入的氧气。在氧气供应部中设置过滤器有利于将纯氧物流中可能夹带的易燃、易爆、含尘介质进行过滤，以避免因管道剥落的金属或其它所产生的固体物流入再生器，确保进入装置内的纯氧物料不含金属固体物，同时避免因含固态杂质的气态杂质通过纯氧管道时，产生剧烈摩擦而被引燃，引起火灾事故的事故。

优选地，上述气体混合装置包括主管线和气体分布器，主管线连接在压缩空气入口与富氧主风出口之间。气体分布器设置在主管线内部，具有圆环形结构，且与主管线同轴设置，气体分布器上设有均匀设置的流出口，流出口沿压缩空气的流动方向设置，氧气入口沿垂直于主管线的轴向方向与各气体分布器相连通。上述气体分配器上设有多个气体流出口，这些气体流出口位于同一竖直平面内，且这些气体流出口朝向富氧主风出口设置。优选地，上述气体流出口分为多组，每组中流出口均匀分布，围成圆环，且各组之间同轴设置，所围成的圆环半径依次递减具有这种结构的气体混合装置，能够在压缩空气流动的过程中，将氧气均匀地混入压缩空气中，进而形成混合均匀的富氧主风。

优选地，在上述富氧主风设备还包括富氧主风监测装置，该富氧主风监测装置设置在气体混合装置和催化剂再生器之间，其包括氧含量检测组件、温度检测组件以及安全调控组件。氧含量检测组件设置在富氧主风混合装置和催化剂再生器之间，检测由富氧主风出口流出的富氧主风中氧含量，发出氧含量信号。温度检测组件，设置在氧含量检测组件和催化剂再生器之间，检测由富氧主风出口流出的富氧主风的温度，发出温度信号；安全调控组件，接收氧含量信号，当氧含量信号超标时，开启排空件，当氧含量信号达标时，关闭排空件；同时接收温度信号，当温度信号超标时，开启排空件，当温度信号达标时，关闭排空件。在本发明中通过增加具有上述结构的富氧主风监测装置，有利于检测纯氧物流与压缩空气混合的均匀程度、保证采用富氧再生的安全性。

在本发明的一种实施例中，还提供了一种甲醇转化为低碳烯烃的方法，包括以下步骤：S1、对由再生器流出的再生催化剂进行汽提返混处理，并在汽提返混处理的同时对所述再生催化剂进行冷却处理，将再生催化剂的温度降为350~550℃，并使至少部分降温后的所述再生催化剂流入到所述反应器中；S2、在催化剂的催化作用下使甲醇转化为低碳烯烃，同时，催化剂变为待生催化剂；S3、使由反应器输出的待生催化剂返回至再生器中进行再生处理。在再生催化剂由再生器流入反应器的过程中增加汽提降温的步骤，将温度范围为350~550℃的再生催化剂输送至反应器中能够在保证反应顺利进行的同时，提高反应器中所生成的低碳烯烃的选择性，经该甲醇转化为低碳烯烃方法时，甲醇的转化率大于99.9%，产品气中乙烯、丙烯的选择性大于79%，乙烯、丙烯和C4组分的选择性大于90%。

在本发明的一种实施例中，上述甲醇转化为低碳烯烃的方法中，步骤S2进一步包括，再生催化器在重力的作用下流入到反应器中密相反应床的下方，并随着向上流动的甲醇反应气流入到反应床中进行甲醇转化为低碳烯烃反应。采用这种方法有利于使得再生催化剂与甲醇反应气的接触面积更广，且混合的更均匀，更有利于甲醇转化为低碳烯烃的反应，降低反应器中的反应生焦率、减少副反应，提高所生成的低碳烯烃的选择性。

在本发明的一种实施例中，上述甲醇转化为低碳烯烃的方法中，步骤上中进一步包括，将反应器密相反应床的密相部分中生成的待生催化剂取出，经汽提返混处理，使部分待生催化剂回流至反应器中密相床的上方，并使另外一部分输送至再生器中进行再生处理。采用这种方法有利于增加催化剂的利用率，减少催化剂在反应器和再生器之间循环次数，降低了催化剂的磨碎率，节约了流化介质的用量，有利于节约升本，降低能耗。

在本发明的一种实施例中，上述甲醇转化为低碳烯烃的方法中，步骤S1中催化剂再生的步骤中采用全部燃烧的方式或部分燃烧的方式进行，所采用的主风为压缩空气或富氧主风，再生器的压力为0~0.3MPa(g)，再生温度为600~720℃；步骤S3中甲醇制低碳烯烃的过程中反应器的反应压力为0~0.3MPa(g)，反应温度为440~550℃。

优选地，上述步骤S1中催化剂再生的步骤中采用部分燃烧的方式进行，步骤S1中催化剂再生的步骤中采用部分燃烧的方式进行，所采用的主风为氧的摩尔含量为20.8%~26%的富氧主风，再生器的反应压力为0.08~0.2MPa(g)，再生温度为620~685℃,步骤S3中甲醇制低碳烯烃的过程中反应器的反应压力为0.08~0.2MPa(g)，反应温度为460~500℃。

在本发明的一种实施例中，上述甲醇转化为低碳烯烃的方法中所使用的催化剂为SAPO-34类型的择形分子筛催化剂。这种SAPO-34类型的择形分子筛催化剂具有择形选择性的特点，使其更适用于本发明所提供的甲醇转化为低碳烯烃的装置。

优选地，上述SAPO-34类型的择形分子筛催化剂为中国神华煤制油化工有限公司生产的甲醇制烯烃催化剂SMC-001。该催化剂的制备方法可以参照中国专利申请第ZL200910082918.4、ZL200910082917.X和ZL200910076512.5号，采用这种SAPO-34类型的择形分子筛催化剂具有选择性高、生焦率低、制造成本低的优势。

以下将结合具体实施例进一步说明本发明甲醇转化为低碳烯烃的装置及方法的有益效果。

实施例

采用如图1中设备，操作参数如表1所示生产过程中所使用的催化剂。

分别采用上述实施例中方法，通过改变运行参数（如表1所示），分别测试运行效果，测试数据列入表2中。

表1

表2

由表2中数据可知，本发明所提供的甲醇转化为低碳烯烃的装置进行甲醇转化为烯烃处理时，本发明实施例1-3中催化剂的跑损率低，且本发明所提供的甲醇转化为低碳烯烃的装置进行甲醇转化为烯烃处理时甲醇的转化率大于99.9%，产品气中乙烯、丙烯的选择性大于79%，乙烯、丙烯和C4组分的选择性大于90%。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种甲醇转化为低碳烯烃的装置，包括：

反应器（3），用以利用催化剂将甲醇转化为低碳烯烃，其上设置有甲醇导入口、再生催化剂导入口、待生催化剂导出口以及反应气体导出口；

再生器（11），用以将由所述反应器产生的待生催化剂再生，形成再生催化剂，其上设有与所述待生催化剂导出口相连的待生催化剂导入口、与所述再生催化剂导入口相连的再生催化剂导出口、主风入口以及再生烟气出口；

由所述再生器（11）的再生催化剂导出口流出的再生催化剂经所述再生催化剂导入口流入所述反应器（3）中作为催化剂催化甲醇转化为低碳烯烃，

其特征在于，所述甲醇转化为低碳烯烃的装置还包括再生催化剂冷却-汽提器（14），所述再生催化剂冷却-汽提器（14）设置在所述再生催化剂导出口和所述再生催化剂导入口之间的流路上，包括：

第一壳体（141），其上设有与所述再生催化剂导出口相连的第一入口，与所述再生催化剂导入口相连的第一出口，所述第一入口高于所述第一出口；

第一汽提介质分布环（145），设置在所述第一壳体（141）的内部，位于所述第一入口和所述第一出口之间，所述第一汽提介质分布环（145）具有环形结构，其上设有外连第一汽提气供应部（17）的第一流入口，以及在所述第一汽提介质分布环（145）上均匀分布的第一流出口；

第一取热管（143），设置在所述第一壳体（141）上，第一端位于所述第一壳体（141）的内部，且沿所述第一汽提介质分布环（145）中流出的汽提气的流动方向设置在所述第一汽提介质分布环（145）的上方，第二端穿透所述壳体向外延伸并设有第一取热介质入口（15）和第一取热介质出口（16）。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述再生催化剂冷却-汽提器（14）包括第一筛网（147），所述第一筛网（147）设置在所述第一壳体（141）的内部，位于所述第一汽提介质分布环（145）和所述第一出口之间，用以过滤流向所述第一出口的再生催化剂。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反应器（3）中再生催化剂导入口设置在反应密相床与所述甲醇导入口之间，且所述再生催化剂导入口与设置在所述反应器（3）内部且位于所述反应密相床和所述甲醇导入口之间的再生催化剂分配器相连，且所述再生催化剂分配器上设有均匀分布的再生催化器流出口。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述待生催化剂导出口和所述待生催化剂导入口之间的流路上设置有待生催化剂汽提器（6），所述待生催化剂汽提器（6）包括：

第二壳体（61），其上设有与所述待生催化剂导出口相连的第二入口（611）、与所述待生催化剂导入口相连的第二出口（613），以及与所述反应器（3）相连通的汽提介质返回口（615），所述待生催化剂导出口与所述反应器（3）中密相反应床的密相部相通，所述汽提介质返回口（615）连接在所述反应器（3）中密相反应床的上部；

第二汽提介质分布环（63），设置在所述第二壳体（61）的内部，位于所述第二入口（611）和所述汽提介质返回口（615）的下侧，以及所述第二出口（613）的上侧，所述第二汽提介质分布环（63）具有环形结构，其上设有外连第二汽提气供应部（7）的第二流入口，以及设置在第二汽提介质分布环（63）朝向所述第二入口（611）一侧均匀分布的第二流出口。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述待生催化剂汽提器（6）中还设有第二筛网（65），设置在所述第二壳体（61）的内部，位于所述第二汽提介质分布环（63）和所述第二出口（613）之间，用以过滤流向所述第二出口（613）的待生催化剂。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述反应器（3）还包括外置的外取热器（4），所述外取热器（4）包括：

第三壳体（41），其上设有延伸至所述反应器（3）中密相床中的催化剂进出口；

流化介质分布环（43），设置在所述第三壳体（41）的内部，位于所述催化剂进出口的下侧，所述流化介质分布环（43）具有环形结构，其上设有外连流化气供应部（405）的第三流入口，以及在所述流化介质分布环（43）上均匀分布的第三流出口；

第二取热管（45），设置在所述第三壳体（41）的上，第一端位于所述第三壳体（41）的内部，第二端穿透所述壳体向外延伸并设有第二取热介质入口（451）和第二取热介质出口（453）。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反应器（3）和所述再生器（11）中所设置的反应床都采用固定流化床或湍动流化床。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述再生器（11）的主风入口与主风提供部（12）相连，所述主风提供部（12）为空气压缩机或者富氧主风设备，所述富氧主风设备包括：

氧气供应部，用以提供氧气；

压缩空气供应部，用以提供压缩空气；

气体混合装置，用以混合所述氧气和所述压缩空气形成氧的摩尔含量为20.8～26%的富氧主风，包括与所述氧气供应部相连的氧气入口、与所述压缩空气供应部相连的压缩空气入口，以及富氧主风出口；

催化剂再生器，设置在所述气体混合装置下游，接收来自所述气体混合装置的富氧主风，利用所述富氧主风进行催化剂再生。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述催化剂为SAPO-34类型的择形分子筛催化剂。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述SAPO-34类型的择形分子筛催化剂为中国神华煤制油化工有限公司生产的甲醇制烯烃催化剂SMC-001。

11.一种利用权利要求1至10中任一项所述的装置进行甲醇转化为低碳烯烃的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对由再生器流出的再生催化剂进行汽提返混处理，并在汽提返混处理的同时对所述再生催化剂进行冷却处理，将再生催化剂的温度降为350～550℃，并使至少部分降温后的所述再生催化剂流入到所述反应器中；

S2、在再生催化剂的催化作用下使甲醇转化为低碳烯烃，同时，所述催化剂变为待生催化剂；

S3、使由反应器输出的待生催化剂返回至所述再生器中进行再生处理。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述步骤S2进一步包括，所述再生催化剂在重力的作用下流入到所述反应器中密相反应床的下方，并随着向上流动的甲醇反应气流入到反应床中进行甲醇转化为低碳烯烃反应。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述步骤S3中进一步包括，将所述反应器密相反应床的密相部分中生成的待生催化剂取出，经汽提处理，使夹带的反应气回流至反应器中密相床的上方，催化剂输送至所述再生器中进行再生处理。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中催化剂再生的步骤中采用全部燃烧的方式或部分燃烧的方式进行，所采用的主风为压缩空气或富氧主风，所述再生器的压力为0～0.3MPa(g)，再生温度为600～720℃；所述步骤S3中甲醇制低碳烯烃的过程中反应器的反应压力为0～0.3MPa(g)，反应温度为440～550℃。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述步骤A中催化剂再生的步骤中采用部分燃烧的方式进行，所采用的主风为氧的摩尔含量为20.8%～26%的富氧主风，所述再生器的反应压力为0.08～0.2MPa(g)，再生温度为620～685℃；所述步骤S3中甲醇制低碳烯烃的过程中反应器的反应压力为0.08～0.2MPa(g)，反应温度为460～500℃。