CN103193574B - 甲醇制低碳烯烃反应-再生装置的开车方法 - Google Patents

甲醇制低碳烯烃反应-再生装置的开车方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种甲醇制低碳烯烃反应-再生装置的开车方法，主要解决现有技术中开车周期长、催化剂损害程度较重、待生斜管易堵的问题。本发明通过采用包括以下步骤：(a)用辅助燃烧室加热再生器，用开工加热炉加热反应器；(b)将催化剂装入再生器和反应器；(c)反应器温度达到350℃以上后，关闭待生滑阀、再生滑阀；(d)当再生器密相段温度达到350℃以上后，反应器内通入甲醇；(e)当再生器密相段温度达到400℃以上、反应器内催化剂平均积碳量达到2.5％以上后，打开待生滑阀，积碳催化剂从反应器进入再生器；(f)将再生器温度提高至580℃以上；(g)停用开工加热炉和辅助燃烧室的技术方案较好地解决了上述问题，可用于低碳烯烃的工业生产中。

Description

甲醇制低碳烯烃反应-再生装置的开车方法
技术领域
本发明涉及一种甲醇制低碳烯烃反应-再生装置的开车方法。 
技术背景
低碳烯烃，即乙烯和丙烯，是两种重要的基础化工原料，其需求量在不断增加。一般地，乙烯、丙烯是通过石油路线来生产，但由于石油资源有限的供应量及较高的价格，由石油资源生产乙烯、丙烯的成本不断增加。近年来，人们开始大力发展替代原料转化制乙烯、丙烯的技术。其中，一类重要的用于轻质烯烃生产的替代原料是含氧化合物，例如醇类(甲醇、乙醇)、醚类(二甲醚、甲乙醚)、酯类(碳酸二甲酯、甲酸甲酯)等，这些含氧化合物可以通过煤、天然气、生物质等能源转化而来。某些含氧化合物已经可以达到较大规模的生产，如甲醇，可以由煤或天然气制得，工艺十分成熟，可以实现上百万吨级的生产规模。由于含氧化合物来源的广泛性，再加上转化生成轻质烯烃工艺的经济性，所以由含氧化合物转化制烯烃(OTO)的工艺，特别是由甲醇转化制烯烃(MTO)的工艺受到越来越多的重视。 
US4499327专利中对磷酸硅铝分子筛催化剂应用于甲醇转化制烯烃工艺进行了详细研究，认为SAPO-34是MTO工艺的首选催化剂。SAPO-34催化剂具有很高的轻质烯烃选择性，而且活性也较高，可使甲醇转化为轻质烯烃的反应时间达到小于10秒的程度，更甚至达到提升管的反应时间范围内。 
US6166282中公布了一种氧化物转化为低碳烯烃的技术和反应器，采用快速流化床反应器，气相在气速较低的密相反应区反应完成后，上升到内径急速变小的快分区后，采用特殊的气固分离设备初步分离出大部分的夹带催化剂。由于反应后产物气与催化剂快速分离，有效的防止了二次反应的发生。经模拟计算，与传统的鼓泡流化床反应器相比，该快速流化床反应器内径及催化剂所需藏量均大大减少。 
CN1723262中公布了带有中央催化剂回路的多级提升管反应装置用于氧化物转化为低碳烯烃工艺，该套装置包括多个提升管反应器、气固分离区、多个偏移元件等，每个提 升管反应器各自具有注入催化剂的端口，汇集到设置的分离区，将催化剂与产品气分开。 
甲醇制低碳烯烃反应-再生烯烃与传统的催化裂化反应-再生系统有着本质的不同，开车难度也较催化裂化开车大，且传统的反应-再生系统开车过程中均会在再生器内喷入燃烧油，造成催化剂的损伤。本发明提供一种新的甲醇制低碳烯烃反应-再生装置的开车方法，有针对性的解决了该问题。 
发明内容
本发明提供一种新的甲醇制低碳烯烃反应-再生装置的开车方法，主要解决现有技术中开车周期长、催化剂损害程度较重、待生斜管易堵的问题。该方法用于低碳烯烃的生产中，具有开车周期短、催化剂损害程度轻、待生斜管不会堵塞的优点。 
本发明采用的技术方案如下：一种甲醇制低碳烯烃反应-再生装置的开车方法，包括以下步骤：(a)用辅助燃烧室加热空气后进入再生器，将再生器密相段温度加热到350～550℃，同时用开工加热炉加热水蒸气至400～550℃后进入反应器；(b)将催化剂通过再生器大型加剂线装入再生器，将催化剂通过反应器大型加剂线装入反应器，反应器继续用开工加热炉加热水蒸气升温，再生器继续用辅助燃烧室加热空气升温；(c)反应器温度达到350℃以上后，将待生滑阀、再生滑阀关闭，并在待生滑阀、再生滑阀前通入反吹气体，保证待生滑阀前、再生滑阀前斜管内催化剂密度小于100千克/米3，并每隔10～60分钟松动待生滑阀和再生滑阀；(d)当再生器密相段温度达到350℃以上后，反应器内通入甲醇，并通过催化剂外循环管建立反应器催化剂内循环，并在催化剂上形成积碳；(e)当再生器密相段温度达到400℃以上、反应器内催化剂平均积碳量达到2.5％以上后，打开待生滑阀，减小或停掉待生滑阀前的反吹气体，保证积碳催化剂从反应器经待生斜管进入再生器，同时打开再生滑阀，减小或停掉再生滑阀前的反吹气体，逐渐建立反应器、再生器的催化剂循环；(f)所述催化剂上的积碳在再生器内燃烧并放出热量，将再生器温度提高至580℃以上；(g)停用开工加热炉和辅助燃烧室。 
上述技术方案中，所述辅助燃烧室内的燃烧介质选自柴油、燃料气；所述催化剂包括硅铝磷酸盐分子筛；所述反吹气体为水蒸气、氮气、燃料气中的至少一种。 
本发明所述燃料气主要含有甲烷、氢气、乙烯、丙烯等组分。 
本发明附图和实施例中所述反再系统的开车方法，可根据实际反再系统尺寸、构成等情况按照所需的操作条件进行开车操作，并不局限于本发明实施例所述的具体数值。 
本发明附图中所示的燃烧油管线作为备用手段，防止在事故、停工等过程中再生器温 度出现大幅下降时为再生器提供热量的手段。 
由于甲醇制低碳烯烃反应的生焦率较低，且甲醇分子量较小，因此其反应-再生系统具有“大反应器、小再生器”的特点，与传统的催化裂化“小反应器、大再生器”的特点有着本质的区别，这也使得甲醇制低碳烯烃反应-再生系统的开车与传统的循环流化床开车方法不同，难度更大，且传统的反应-再生系统开车过程中均会在再生器内喷入燃烧油，造成催化剂的损伤。采用本发明的方法，反应器和再生器分开装入催化剂，再生器用辅助燃烧室升温，反应器用开工加热炉加热水蒸气升温。本发明人通过研究发现，甲醇转化制低碳烯烃的催化剂积碳可在400℃以上进行燃烧并放出热量。当反应器具备进料条件后，关闭待生滑阀、再生滑阀，再生器继续用辅助燃烧室升温，反应器通入甲醇，开始在反应器内继续催化剂预积碳操作，当再生器温度达到400℃以上后，将反应器的积碳催化剂循环至再生器，用积碳燃烧放出的热量将再生器的温度提起来。另外，本发明中采用在待生滑阀、再生滑阀前通入反吹气体的方法，降低待生斜管、再生斜管滑阀前的催化剂密度，最好通入足够量的反吹气体，以保证待生斜管滑阀开之前大量催化剂不进入待生斜管，这样待生斜管就不会发生堵塞现象。因此，采用本发明的方法，两器分开装剂，大大增加了装剂速度，减少了开工时间，同时可以在开工过程中，不喷燃烧油，减少了催化剂的损伤，还从根本上避免了斜管催化剂堵塞的问题。 
采用本发明的技术方案：所述辅助燃烧室内的燃烧介质选自柴油、燃料气；所述催化剂包括硅铝磷酸盐分子筛；所述反吹气体为水蒸气、氮气、燃料气中的至少一种，开车周期基本在2～4小时之间，在连续60天的运行过程中，低碳烯烃收率平均达到82.48％重量，取得了较好的技术效果。 
附图说明
图1为本发明所述方案的流程示意图 
图1中，1为反应器原料进料；2为反应器反应区；3为气固快速分离区；4为汽提区；5为反应器外循环斜管；6为原料分布板；7为再生器密相段；8为反应器气固旋风分离器；9为反应器分离区；10为待生滑阀前反吹气体进入管线；11为产品气出口管线；12为再生器稀相段；13为再生介质入口管线；14为待生斜管；15为再生器外取热器；16为再生器气固旋风分离器；17为再生烟气出口管线；18为反应器外取热器；19为再生斜管；20为蒸汽进入反应器管线；21为再生器；22为反应器；23为燃烧油入口管线；24为再生器大型加剂线；25为开工加热炉；26为再生滑阀；27为待生滑阀；28为再生滑阀前反吹气 体进入管线；29为反应器大型加剂线；30为辅助燃烧室。 
包括甲醇原料的物流经进料管线1进入反应器22的反应区2中，与分子筛催化剂接触，反应生成含有低碳烯烃的产品，携带待生催化剂经过气固快速分离区3进入反应器分离区9，其中，气固快速分离设备3分离出来的大部分催化剂进入汽提区4，而气相产品以及部分未被气固快速分离设备分离的催化剂经入旋风分离器8分离进行再次分离，催化剂经过旋风分离器8的料腿返回到汽提区4，气相产品经出口管线11进入后续的分离工段。被气固快速分离区3和旋风分离器8分离出的待生催化剂经过汽提后分为两部分，一部分通过催化剂外循环斜管5返回到反应区2的底部；另外一部分经过待生斜管14进入再生器21的密相段7中烧炭再生，焦炭燃烧生成的烟气经过旋风分离器16后通过烟气出口管线17进入后续的能量回收系统，再生完成的催化剂通过再生斜管19返回反应区2。 
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。 
具体实施方式
【实施例1】 
如图1所示的甲醇制低碳烯烃反应-再生系统，反应器为快速床，再生器为密相床，催化剂为SAPO-34分子筛，甲醇进料量为4.2吨/小时，反应器总高28.7米，再生器总高24.3米，辅助燃烧室内通入燃料气点火用于将再生空气加热，再生空气被加热后进入再生器，将再生器加热到450℃左右。启动开工加热炉加热水蒸气至500℃后进入反应器，将反应器加热到415℃左右。将催化剂通过再生器大型加剂线加入再生器中，将催化剂通过反应器大型加剂线加入反应器中。反应器继续用开工加热炉加热水蒸气升温，再生器继续用辅助燃烧室加热空气升温。反应器温度达到375℃后，将待生滑阀、再生滑阀关闭，并在待生滑阀、再生滑阀前通入反吹气体，反吹气体为氮气，待生滑阀前、再生滑阀前斜管内催化剂密度控制在50千克/米3左右，并每隔30分钟松动待生滑阀和再生滑阀，防止滑阀卡死。当再生器密相段温度达到360℃后，反应器内通入甲醇，并通过催化剂外循环管建立反应器催化剂内循环，并在催化剂上形成积碳。当再生器密相段温度达到450℃、反应器内催化剂平均积碳量达到3.0％后，打开待生滑阀，减小待生滑阀前的反吹气体，保证积碳催化剂从反应器经待生斜管进入再生器，同时打开再生滑阀，减小再生滑阀前的反吹气体，逐渐建立反应器、再生器的催化剂循环，催化剂上的积碳在再生器内燃烧并放出热量，将再生器温度慢慢提高至650℃。当两器催化剂循环问题，反应器温度稳定控制在480℃， 再生器温度稳定控制在650℃后，停用开工加热炉和辅助燃烧室。 
整个开车过程历时约2.5小时，在连续60天的运行过程中，低碳烯烃收率平均达到82.48％重量。 
显然，采用本发明的方法，可以达到缩短开车周期，不用喷燃烧油，降低催化剂损害程度，防止待生斜管堵塞的目的，具有较大的技术优势，可用于低碳烯烃的工业生产中。 

Claims (1)

1.一种甲醇制低碳烯烃反应－再生装置的开车方法，包括以下步骤：
(a)用辅助燃烧室加热空气后进入再生器，将再生器密相段温度加热到350～550℃，同时用开工加热炉加热水蒸气至400～550℃后进入反应器；
(b)将催化剂通过再生器大型加剂线装入再生器，将催化剂通过反应器大型加剂线装入反应器，反应器继续用开工加热炉加热水蒸气升温，再生器继续用辅助燃烧室加热空气升温；
(c)反应器温度达到350℃以上后，将待生滑阀、再生滑阀关闭，并在待生滑阀、再生滑阀前通入反吹气体，保证待生滑阀前、再生滑阀前斜管内催化剂密度小于100千克/米3，并每隔10～60分钟松动待生滑阀和再生滑阀；
(d)当再生器密相段温度达到350℃以上后，反应器内通入甲醇，并通过催化剂外循环管建立反应器催化剂内循环，并在催化剂上形成积碳；
(e)当再生器密相段温度达到400℃以上、反应器内催化剂平均积碳量达到2.5％以上后，打开待生滑阀，减小或停掉待生滑阀前的反吹气体，保证积碳催化剂从反应器经待生斜管进入再生器，同时打开再生滑阀，减小或停掉再生滑阀前的反吹气体，逐渐建立反应器、再生器的催化剂循环；
(f)所述催化剂上的积碳在再生器内燃烧并放出热量，将再生器温度提高至580℃以上；
(g)停用开工加热炉和辅助燃烧室；
其中，辅助燃烧室内的燃烧介质选自柴油、燃料气；催化剂选自硅铝磷酸盐分子筛；反吹气体为水蒸气、氮气、燃料气中的至少一种。
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