CN104478642A - 甲醇制烯烃的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种甲醇制烯烃的装置及方法，甲醇制烯烃的装置包括：反应器，包括甲醇进料口、产品气出口和再生催化剂入口，甲醇进料口和再生催化剂入口均设置在反应器上，再生催化剂入口的位置在竖直方向上高于甲醇进料口的位置；再生器，包括再生催化剂出口，再生催化剂出口与再生催化剂入口通过再生催化剂输送管道连接；水处理系统，水处理系统的入口与产品气出口连接，水处理系统的回收物出口与反应器通过回收物输送管道连接，回收物输送管道的出口设置在再生催化剂输送管道上或者回收物输送管道的出口连接在反应器的侧壁上且回收物输送管道的出口的位置在竖直方向上高于甲醇进料口的位置。本发明解决了现有技术中低碳烯烃选择性不高的问题。

Description

甲醇制烯烃的装置及方法

技术领域

本发明涉及烯烃生产技术领域，具体而言，涉及一种甲醇制烯烃的装置及方法。

背景技术

目前，乙烯、丙烯等低碳烯烃是最基本的化工原料，尤其是乙烯的生产能力是衡量一个国家和地区化工水平的标志之一。乙烯和丙烯的主要生产方式是以石油为原料的裂解方式，如石脑油蒸汽裂解、重油催化裂解以及乙烷裂解等，其中，催化裂化装置生产的副产品中也有丙烯。我国的乙烯和丙烯的主要来源是通过石脑油蒸汽裂解。而我国的乙烯、丙烯等低碳烯烃的市场需求远大实际生产，每年需要大量进口乙烯、丙烯衍生物来弥补市场缺口。

我国石油资源严重短缺，2012年石油对外依存度达到55％以上，严重影响我国能源战略安全。以石油基为来源的乙烯和丙烯生产路线要消耗宝贵的石油资源，由于我国煤炭资源丰富，开展煤基烯烃生产路线具有重要意义。这样，一方面可以减少石油资源消耗，另一方面提高了煤炭利用效率和经济价值。煤基烯烃的生产路线为：煤气化、合成气净化、甲醇合成、甲醇制烯烃、烯烃分离以及烯烃聚合生产聚乙烯和聚丙烯。目前我国甲醇的产量相对过剩，甲醇市场低迷，利用甲醇转化生产低碳烯烃不仅能缓解乙烯和丙烯的市场短缺，同时还提高了甲醇生产企业经济效益。

甲醇制低碳烯烃采用磷酸硅铝分子筛(简称SAPO-34分子筛)，在反应过程中会产生高碳化合物，高碳化合物不能通过磷酸硅铝分子筛的孔道，高碳化合物残留在磷酸硅铝分子筛中。这样在磷酸硅铝分子筛中形成积炭，容易堵塞磷酸硅铝分子筛孔道，造成磷酸硅铝分子筛催化剂的催化活性降低。由于催化剂可以周期性的再生，烧掉催化剂表面的积炭就可以恢复催化剂活性。

国内外专利报道了多种甲醇制烯烃的方法和装置，通常甲醇制烯烃的装置包括反应器和再生器，反应器采用流化床反应器，再生器采用流化床再生器。

大量研究表明，甲醇在SAPO-34分子筛上转化生成乙烯、丙烯等低碳烯烃过程遵循烃池反应机理(Haw,J.F.；Song,W.；Marcus,D.M.The mechanism of methanol to hydrocarbon catalysis[J],Acc.Chem.Res.,2003,36:317-326)，新催化剂只有经过一个动力学诱导期之后，即SAPO-34分子筛内产生烃池物种后，SAPO-34分子筛才具有较高的乙烯、丙烯等低碳烯烃选择性。烃池物种是一种类似于积炭的物种，其中，多甲基苯被广泛认为是活性物种。齐国祯等研究表明(Qi,Guozhen；Xie,Zaiku.et al.Behaviors of coke deposition on SAPO-34catalystduring methanol conversion to light olefins[J],Fuel Processing Technology,2007,88:437-441)，当催化剂上含有一定量的积炭时，SAPO-34分子筛显示出高的低碳烯烃选择性。大连化物所刘中民等研究表明(Li,Jinzhe；Wei,Yingxu；Chen,Jingrun.et al.Observation ofheptamethylbenzeniumcation over SAPO-type molecular sieve DNL-6under real MTO conversionconditions[J],JACS,2012,134:836-839)，七甲基苯为活性中间物种。因此，在甲醇转化生产低碳烯烃过程中，催化剂上含有一定量的积炭活性物种对于提高低碳烯烃选择性具有重要意义。

为此，业界内提出多种方法来提高在甲醇制烯烃过程中的低碳烯烃的选择性。例如，美国埃克森美孚公司专利CN98806533.9公开了一种用含要求碳质沉积的分子筛催化剂使含氧物转化成烯烃的方法，将含低碳量的再生催化剂与反应后的部分含高碳量的待生催化剂混合，使进入反应器的催化剂含有一定量的积炭，促进低碳烯烃的选择性。待生催化剂的积炭含量高，再生催化剂的积炭含量低，混合之后催化剂的内外表面的积炭含量并不均匀，不利于提高乙烯、丙烯等低碳烯烃选择性。

神华集团有限公司专利CN201210149591.X公开了一种甲醇制烯烃用催化剂再生设备及利用该设备再生催化剂的方法。该方法采用富氧再生技术提升装置再生能力时，再生器采用不完全再生方法，控制待生催化剂在再生器中的再生条件，调控再生后的催化剂含有一定量的积炭。这样使再生后的催化剂进入反应器中具有较高的低碳烯烃选择性，从而使甲醇转化过程越过动力学诱导期。不完全再生方法产生的再生催化剂的含碳量均匀程度与埃克森美孚公司专利再生催化剂和待生催化剂混合的相比，有一定程度的提高。但是，仍然还存在一定的不均匀性，不利于催化剂最大程度提高低碳烯烃选择性。含有积炭的待生催化剂在再生过程中，首先烧掉待生催化剂的外表面的积炭，其次烧掉单个待生催化剂颗粒的外层积炭物质，最后烧掉单个待生催化剂颗粒的内层积炭类物质。控制再生催化剂的平均积炭含量即控制再生过程积炭烧焦程度。当控制再生催化剂的平均积炭含量在理想的范围内时，对于单个催化剂颗粒来说，其活性积炭物质的分布仍是很不均匀的。再生催化剂的含碳量不均匀性主要表现如下：再生后，再生催化剂颗粒的外层几乎不含有积炭类物质，再生催化剂的内层含有一定的积炭类活性物质。当再生催化剂进入反应器中进行反应时，单个催化剂颗粒在反应器中首先是单个催化剂颗粒的外层与甲醇原料分子接触，由于单个催化剂颗粒的外层不含有积炭类活性物质，甲醇转化为低碳烯烃的活性和选择性就较低。这样需要经过一个动力学诱导期后，产生一定的积炭才具有较高的低碳烯烃选择性。原料甲醇部分转化为积炭，降低了低碳烯烃的选择性，也不利于最大限度提高低碳烯烃的选择性。

另外，为了提高低碳烯烃的选择性，降低乙烯、丙烯产品的甲醇消耗，将未完全转化的含氧化合物经过急冷、水洗、反应水汽提分离后返回反应器中进行回炼。通常将浓缩水(反应水汽提塔顶冷凝罐液体)经换热后与进料甲醇混合后进入反应器中，然后与再生催化剂接触进行反应。在工业装置中将经反应水汽提塔汽提后的浓缩水进行回炼，浓缩水中的含氧化合物主要以酮、醛、酚和多环芳烃为主。工业操作数据表明，当浓缩水回炼时，待生催化剂的积炭量明显增加，再生烧焦负荷增大。当浓缩水不回炼时，由于浓缩水含有较多的有机化物，如酮、醛、酚和多环芳烃等，浓缩水的COD(化学需氧量)的含量高达数万ppm(微克/克)，而且浓缩水可生化差，下游污水处理装置难以处理，还会对污水处理装置的生化池造成很大冲击，导致污水处理装置出水难以达到排放标准。在甲醇转化为低碳烯烃过程中浓缩水中的含氧化合物的二次转化能力较差，大多生成焦炭类物质，对提高乙烯、丙烯选择性不利。

发明内容

本发明旨在提供一种甲醇制烯烃的装置及方法，以解决现有技术中低碳烯烃选择性不高的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种甲醇制烯烃的装置，包括：反应器，包括甲醇进料口、产品气出口和再生催化剂入口，甲醇进料口和再生催化剂入口均设置在反应器上，再生催化剂入口的位置在竖直方向上高于甲醇进料口的位置；再生器，包括再生催化剂出口，再生催化剂出口与再生催化剂入口通过再生催化剂输送管道连接；水处理系统，水处理系统的入口与产品气出口连接，水处理系统的回收物出口与反应器通过回收物输送管道连接，回收物输送管道的入口与水处理系统的回收物出口连接，回收物输送管道的出口设置在再生催化剂输送管道上或者回收物输送管道的出口连接在反应器的侧壁上且回收物输送管道的出口的位置在竖直方向上高于甲醇进料口的位置。

进一步地，反应器还包括设置在反应器的侧壁上的回收物入口，回收物入口设置在再生催化剂入口的周围，回收物入口与回收物输送管道的出口连接，回收物入口的位置在竖直方向上高于甲醇进料口的位置。

进一步地，回收物输送管道的出口连接在再生催化剂输送管道上且回收物输送管道的出口与再生催化剂入口之间的距离在0～10m的范围内。

进一步地，甲醇制烯烃的装置还包括预反应器，预反应器设置在再生催化剂输送管道上，回收物输送管道的出口连接在预反应器上。

进一步地，再生催化剂输送管道上设置有输送蒸汽入口，回收物输送管道的出口连接在输送蒸汽入口处。

进一步地，甲醇制烯烃的装置还包括再生汽提器，再生汽提器设置在再生催化剂输送管道上，回收物输送管道的出口连接在再生汽提器的再生汽提蒸汽入口处。

进一步地，甲醇制烯烃的装置还包括换热器，换热器设置在回收物输送管道上。

进一步地，水处理系统包括急冷水洗系统和与急冷水洗系统连接的反应水汽提系统，急冷水洗系统与产品气出口连接，反应水汽提系统的回收物出口形成水处理系统的回收物出口。

根据本发明的另一方面，提供了一种甲醇制烯烃的方法，包括以下步骤：使反应器中的甲醇、再生催化剂以及含有含氧化合物和烃类化合物的回收物混合制得产品气，使含有含氧化合物和烃类化合物的回收物先与再生催化剂混合后再与甲醇反应。

应用本发明的技术方案，甲醇与催化剂在反应器中反应制得产品气，产品气经过旋风分离器分离后从产品气出口进入水处理系统，产品气经过水处理系统后通过压缩进入烯烃分离装置，反应水通过水处理系统后得到富含有含氧化合物和烃类化合物的回收物和净化水。水处理系统的回收物出口与反应器通过回收物输送管道连接，含有含氧化合物和烃类化合物的回收物通过回收物输送管道进入到反应器中。同时，催化剂在反应器中反应后生成待生催化剂，待生催化剂经过汽提后通过待生催化剂输送管道进入再生器，待生催化剂通过再生器再生后得到再生催化剂。再生催化剂从再生催化剂出口进入到再生催化剂输送管道中，然后从再生催化剂入口进入到反应器中。再生催化剂入口的位置在竖直方向上高于甲醇进料口的位置，回收物输送管道的出口设置在再生催化剂输送管道上或者回收物输送管道的出口连接在反应器的侧壁上且回收物输送管道的出口的位置在竖直方向上高于甲醇进料口的位置，这样含有含氧化合物和烃类化合物的回收物与再生催化剂进行优先接触混合，对再生催化剂进行预处理，直接利用回收物中的含氧化合物的易生焦特性，在再生催化剂颗粒的外层生成活性积炭类物质。在再生过程中，再生催化剂颗粒的内层会含有一定的积炭类活性物质。这时再生催化剂经过与含氧化合物优先接触后，再生催化剂颗粒的外层和内层均匀的含有积炭性物质，改善了再生催化剂初始反应性能，从而提高了反应器中的催化剂的整体活性。含有均匀的积炭性物质的再生催化剂再与甲醇反应制得产品气，从而提高了乙烯、丙烯等低碳烯烃的选择性。这样将易结焦的含氧化合物与高活性的再生催化剂优先接触，占据了再生催化剂的活性最高的活性中心，减少了原料甲醇转化过程的生焦率。同时还解决了高浓度的回收物难处理的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的甲醇制烯烃的装置的实施例一的结构示意图；

图2示出了根据本发明的甲醇制烯烃的装置的实施例二的结构示意图；

图3示出了根据本发明的甲醇制烯烃的装置的实施例三的结构示意图；

图4示出了根据本发明的甲醇制烯烃的装置的实施例四的结构示意图；以及

图5示出了根据本发明的甲醇制烯烃的装置的实施例五的结构示意图。

上述附图包括以下附图标记：

10、反应器；11、甲醇进料口；12、产品气出口；13、再生催化剂入口；14、回收物入口；20、再生器；21、再生催化剂出口；22、待生催化剂入口；23、再生烟气出口；30、急冷水洗系统；40、反应水汽提系统；50、再生催化剂输送管道；51、输送蒸汽入口；52、预反应器；53、再生汽提器；531、再生汽提蒸汽入口；54、再生滑阀；60、回收物输送管道；61、换热器；70、待生催化剂输送管道；71、待生汽提器；72、待生滑阀；73、输送氮气入口。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，实施例一的甲醇制烯烃的装置包括反应器10、再生器20和水处理系统，反应器10包括甲醇进料口11、产品气出口12和再生催化剂入口13，甲醇进料口11和再生催化剂入口13均设置在反应器10上，再生催化剂入口13的位置在竖直方向上高于甲醇进料口11的位置，再生器20包括再生催化剂出口21，再生催化剂出口21与再生催化剂入口13通过再生催化剂输送管道50连接，水处理系统的入口与产品气出口12连接，回收物输送管道60的入口与水处理系统的回收物出口连接，回收物输送管道60的出口连接在反应器10的侧壁上且回收物输送管道60的出口的位置在竖直方向上高于甲醇进料口11的位置。

应用实施例一的甲醇制烯烃的装置，甲醇与催化剂在反应器10中反应制得产品气，产品气经过旋风分离器分离后从产品气出口12进入水处理系统，产品气经过水处理系统后通过压缩进入烯烃分离装置，反应水通过水处理系统后得到富含有含氧化合物和烃类化合物的回收物和净化水。水处理系统的回收物出口与反应器10通过回收物输送管道60连接，含有含氧化合物和烃类化合物的回收物通过回收物输送管道60进入到反应器10中。同时，催化剂在反应器10中反应后得到待生催化剂，待生催化剂通过再生器20再生后得到再生催化剂。再生催化剂从再生催化剂出口21进入到再生催化剂输送管道50中，然后从再生催化剂入口13进入到反应器10中。再生催化剂入口13的位置在竖直方向上高于甲醇进料口11的位置，回收物输送管道60的出口连接在反应器10的侧壁上且回收物输送管道60的出口的位置在竖直方向上高于甲醇进料口11的位置，这样含有含氧化合物和烃类化合物的回收物与再生催化剂进行优先接触混合，对再生催化剂进行预处理，直接利用回收物中的含氧化合物的易生焦特性，在再生催化剂颗粒的外层生成活性积炭类物质。在再生过程中，再生催化剂颗粒的内层会含有一定的积炭类活性物质。这时再生催化剂经过与含氧化合物优先接触后，再生催化剂颗粒的外层和内层均匀的含有积炭性物质，改善了再生催化剂初始反应性能，从而提高了反应器10中的催化剂的整体活性。含有均匀的积炭性物质的再生催化剂再与甲醇反应制得产品气，从而提高了乙烯、丙烯等低碳烯烃的选择性。这样将易结焦的含氧化合物与高活性的再生催化剂优先接触，占据了再生催化剂的活性最高的活性中心，减少了原料甲醇转化过程的生焦率。同时还解决了高浓度的回收物难处理的问题。

在实施例一中，反应器10还包括设置在反应器10的侧壁上的回收物入口14，回收物入口14设置在再生催化剂入口13的周围，回收物入口14与回收物输送管道60的出口连接，回收物入口14的位置在竖直方向上高于甲醇进料口11的位置。这样可以使含有含氧化合物和烃类化合物的回收物与再生催化剂优先接触，在再生催化剂颗粒的外层生成活性积炭类物质，进而提高乙烯、丙烯等低碳烯烃的选择性。

在实施例一中，甲醇制烯烃的装置还包括再生汽提器53和再生滑阀54，再生汽提器53和再生滑阀54均设置在再生催化剂输送管道50上。优选地，再生汽提器53连接在再生器20的底部，即再生汽提器53连接再生催化剂出口21处，再生滑阀54位于再生汽提器53与再生催化剂入口13之间。待生催化剂在再生器20再生后得到再生催化剂和再生烟气，再生催化剂经过再生汽提器53汽提后经过再生滑阀54从再生催化剂入口13进入反应器10中。再生滑阀54可以控制进入反应器10中的再生催化剂的量，进而控制反应器10中的甲醇与再生催化剂的反应。

在实施例一中，再生催化剂输送管道50上设置有输送蒸汽入口51，输送蒸汽入口51位于再生滑阀54与再生催化剂出口21之间。向再生催化剂输送管道50中通入蒸汽将再生催化剂送入反应器10中。在实施例一中，再生汽提器53上设置有再生汽提蒸汽入口531，汽提蒸汽通过再生汽提蒸汽入口531进入到再生汽提器53中用于汽提再生催化剂。

在实施例一中，反应器10还包括待生催化剂出口，再生器还包括待生催化剂入口22和再生烟气出口23，待生催化剂出口与待生催化剂入口22通过待生催化剂输送管道70连接，甲醇制烯烃的装置还包括待生汽提器71和待生滑阀72，待生汽提器71和待生滑阀72均设置在待生催化剂输送管道70上，待生滑阀72位于待生汽提器71与待生催化剂入口22之间。优选地，待生汽提器71连接在反应器10的底部。反应器10产生的待生催化剂从待生催化剂出口进入待生汽提器71中，经过待生汽提器71的汽提后经过待生滑阀72从待生催化剂入口22进入到再生器20中，在再生器20中进行再生。待生滑阀72可以控制进入再生器20中的待生催化剂的量，使待生催化剂在再生器20中进行充分再生。再生器20中的再生烟气从再生烟气出口23排出。优选地，再生器20的再生方法可以根据再生的程度分为完全再生或不完全再生，再生器20的再生方法也可以根据再生方式的不同分为常规再生或富氧再生。

在实施例一中，待生催化剂输送管道70上设置有输送氮气入口73，输送氮气入口73位于待生滑阀72与待生催化剂入口22之间。向待生催化剂输送管道70中通入氮气将待生催化剂送入再生器20中。在实施例一中，待生汽提器71上设置有待生汽提蒸汽入口，汽提蒸汽通过待生汽提蒸汽入口进入到待生汽提器71中用于汽提待生催化剂。

在实施例一中，回收物入口14设置在再生催化剂入口13的上方。优选地，回收物入口14与再生催化剂入口13之间的距离在0～3米的范围内。更优选地，回收物入口14与再生催化剂入口13之间的距离在0～1米的范围内。更优选地，回收物入口14与再生催化剂入口13之间的距离在0～0.5米的范围内。

在图中未示出的实施方式中，回收物入口设置在再生催化剂入口的下方。优选地，回收物入口与再生催化剂入口之间的距离在0～3米的范围内。更优选地，回收物入口与再生催化剂入口之间的距离在0～1米的范围内。更优选地，回收物入口与再生催化剂入口之间的距离在0～0.5米的范围内。

在实施例一中，回收物入口14的个数为一个。当然，为了使回收物与再生催化剂充分接触反应，回收物入口的个数也可以为多个。

在实施例一中，回收物的状态可以为气相或液相，气相可以为饱和气相或过热气相。优选地，回收物的状态为气相。更优选地，回收物的状态为过热气相。在实施例一中，甲醇制烯烃的装置还包括换热器61，换热器61设置在回收物输送管道60上。换热器61可以将液相的回收物转化成气相的回收物。在实施例一中，回收物的温度在100℃～400℃的范围内。优选地，回收物的温度在150℃～350℃的范围内。更优选地，回收物的温度在200℃～300℃的范围内。

在实施例一中，反应器10还包括反应区，反应区包括自下而上的甲醇进料反应区、主反应区、再生催化剂入口反应区和稀相反应区。反应器10还包括设置在反应器10内的甲醇进料分布管，甲醇进料分布管位于甲醇进料口11处。甲醇从甲醇进料口11进入甲醇进料分布管中，甲醇进料分布管使甲醇在甲醇再反应器10的分布比较均匀，有利于甲醇与再生催化剂的反应。

在实施例一中，水处理系统包括急冷水洗系统30和与急冷水洗系统30连接的反应水汽提系统40，急冷水洗系统30与产品气出口12连接，反应水汽提系统40的出口与回收物输送管道60的入口连接。反应器10产生的产品气经过设置在反应器10中的多级旋风分离器后，从反应器10的产品气出口12进入急冷水洗系统30。急冷水洗系统30包括相互连接的急冷塔和水洗塔，急冷塔与产品气出口12连接，急冷塔的顶部出口与水洗塔的底部进口连接，水洗塔的顶部出口与烯烃分离系统连接，急冷塔的底部出口和水洗塔的底部出口与反应水汽提系统40连接，反应水汽提系统40包括反应水汽提塔。急冷塔对产品气进行脱过热以及对催化剂细粉进行洗涤得到急冷水，水洗塔对产品气进行脱水得到水洗水，然后产品气从水洗塔的顶部出口通过压缩进入烯烃分离流程。同时，急冷水从急冷塔的底部出口通过换热后进入反应水汽提系统40，水洗水从水洗塔的底部出口通过换热后进入反应水汽提系统40。反应水汽提系统40中的反应水汽提塔对急冷水和水洗水进行处理，处理后得到净化水和回收物，净化水从反应水汽提塔的底部出口流出，回收物从反应水汽提塔的顶部回收出口进入到冷凝罐再进入到回收物输送管道60中。其中，回收物中的大部分是水，少部分是含氧化合物和烃类化合物，含氧化合物主要以酮、醛、酚和未反应的甲醇等含氧有机物为主，烃类化合物主要以多环芳烃等烃类有机物为主。含有含氧化合物和烃类化合物的回收物与原料甲醇相比，更容易生成焦炭类物质，使回收物优先与再生催化剂颗粒的外层生成焦炭类物质，再与再生过程中残留在催化剂颗粒的内层的焦炭类物质一起构成了再生催化剂中SAPO-34分子筛笼内的活性中心。这样提高了进入反应器10中的再生催化剂的初始活性，还提高了反应器10中的催化剂的整体活性，直接利用再生催化剂初始反应阶段的高反应活性和扩散性能，充分利用了回收物中的酮、醛、酚和多环芳烃等难以转化的大分子有机物转化成高价值的低碳烯烃，有利于提高甲醇制烯烃过程中的乙烯、丙烯等低碳烯烃的选择性。

图2示出了本申请的甲醇制烯烃的装置的实施例二的结构，实施例二的甲醇制烯烃的装置与实施例一的区别在于回收物输送管道60的出口设置在不同的位置。在实施例一中，回收物输送管道60的出口连接在反应器10的侧壁上且回收物输送管道60的出口的位置在竖直方向上高于甲醇进料口11的位置，而在实施例二中，回收物输送管道60的出口连接在再生催化剂输送管道50上且回收物输送管道60的出口与再生催化剂入口13之间的距离在0～10m的范围内。优选地，回收物输送管道60的出口与再生催化剂入口13之间的距离在0.5m～8m的范围内。更优选地，回收物输送管道60的出口与再生催化剂入口13之间的距离在1m～5m的范围内。这样回收物与再生催化剂优先接触的区域设置在反应器10之外，即在再生催化剂进入反应器10之前，将再生催化剂与回收物在回收物输送管道60上优先接触反应，生成焦炭类物质之后再进入反应器10与甲醇进行反应。

在实施例二中，回收物输送管道60的出口位于输送蒸汽入口51与再生催化剂入口13之间。在实施例二中，回收物的状态可以为气相，气相可以为饱和气相或过热气相。优选地，回收物的状态为过热气相。在实施例二中，回收物的温度在100℃～350℃的范围内。优选地，回收物的温度在120℃～300℃的范围内。更优选地，回收物的温度在150℃～250℃的范围内。回收物可以采用多种换热方式，例如预热、汽化和过热。优选地，回收物可以再生器20的内取热器或外取热器进行换热。

图3示出了本申请的甲醇制烯烃的装置的实施例三的结构，实施例三的甲醇制烯烃的装置与实施例二的区别在于回收物输送管道60的出口设置在再生催化剂输送管道50上的位置不同。在实施例二中，回收物输送管道60的出口连接在再生催化剂输送管道50上且回收物输送管道60的出口与再生催化剂入口13之间的距离在0～10m的范围内。而在实施例三中，甲醇制烯烃的装置还包括预反应器52，预反应器52设置在再生催化剂输送管道50上，回收物输送管道60的出口连接在预反应器52上，预反应器52与再生催化剂入口13之间的距离在0～10m的范围内。这样回收物与再生催化剂优先接触的区域设置在反应器10之外，即在再生催化剂进入反应器10之前，将再生催化剂与回收物在预反应器52中优先接触反应，生成焦炭类物质之后再进入反应器10与甲醇进行反应。这样延长了回收物与再生催化剂接触反应时间，保证再生催化剂与回收物的反应停留时间，使之充分发生反应。

在实施例三中，预反应器52位于输送蒸汽入口51与再生催化剂入口13之间。在实施例三中，反应器采用流化床反应器。优选地，流化床反应器采用鼓泡流化床反应器和湍动流化床反应器。在实施例三中，回收物输送管道60的出口可以连接在预反应器52的上部、中部或者下部。

预反应器52中的反应温度受再生催化剂的循环量、再生催化剂的温度以及回收物的进料温度等影响，而再生催化剂的循环量一般根据反应器10中的催化剂藏量和甲醇转化率等条件调节。在实施例三中，预反应器52的温度在300℃～600℃的范围内。优选地，预反应器52的温度在400℃～550℃的范围内。更优选地，预反应器52的温度在450℃～500℃的范围内。在实施例三中，回收物在预反应器52中的停留时间在0～5min的范围内。优选地，回收物在预反应器52中的停留时间在1s～30s的范围内。更优选地，回收物在预反应器52中的停留时间在2s～10s的范围内。

图4示出了本申请的甲醇制烯烃的装置的实施例四的结构，实施例四的甲醇制烯烃的装置与实施例二的区别在于回收物输送管道60的出口设置在再生催化剂输送管道50上的位置不同。在实施例二中，回收物输送管道60的出口连接在再生催化剂输送管道50上且回收物输送管道60的出口与再生催化剂入口13之间的距离在0～10m的范围内。而在实施例四中，回收物输送管道60的出口连接在输送蒸汽入口51处。回收物可以部分或全部替代再生催化剂的输送介质，使回收物与再生催化剂的反应在整个再生催化剂的输送管中。这样不仅可以节约输送介质，还可以延长回收物与再生催化剂的接触时间。优选地，输送介质为蒸汽。

图5示出了本申请的甲醇制烯烃的装置的实施例五的结构，实施例五的甲醇制烯烃的装置与实施例二的区别在于回收物输送管道60的出口设置在再生催化剂输送管道50上的位置不同。在实施例二中，回收物输送管道60的出口连接在再生催化剂输送管道50上且回收物输送管道60的出口与再生催化剂入口13之间的距离在0～10m的范围内。而在实施例五中，回收物输送管道60的出口连接在再生汽提器53的再生汽提蒸汽入口531处。由于回收物中90％以上部分为水，可以将回收物气化、过热后，部分或者全部替代汽提蒸汽作为汽提介质。在再生汽提器53中，一方面，回收物将再生催化剂夹带的再生烟气汽提出来，防止CO、N₂等气体进入反应器中，避免CO、N₂等气体影响下游烯烃分离流程的操作；另一方面，过热回收物中的醛、酮、多环芳烃等有机物与再生催化剂在再生汽提器中接触，再生汽提器中气速较低，有利于预结焦反应的发生，使再生催化剂预结焦，从而使再生催化剂内外表面均匀的覆盖一层多甲基苯活性物质，从而提高再生催化剂的整体活性以及乙烯、丙烯等低碳烯烃的选择性。将回收物部分或者全部替代汽提蒸汽还可以节约汽提蒸汽。

本申请还提供了一种甲醇制烯烃的方法，根据本申请的甲醇制烯烃的方法的实施例包括以下步骤：使反应器10中的甲醇、再生催化剂以及含有含氧化合物和烃类化合物的回收物混合制得产品气，使含有含氧化合物和烃类化合物的回收物先与再生催化剂混合后再与甲醇反应。这样含有含氧化合物和烃类化合物的回收物与再生催化剂进行优先接触混合，对再生催化剂进行预处理，直接利用回收物中的含氧化合物的易生焦特性，在再生催化剂颗粒的外层生成活性积炭类物质。在再生过程中，再生催化剂颗粒的内层会含有一定的积炭类活性物质。这时再生催化剂经过与含氧化合物优先接触后，再生催化剂颗粒的外层和内层均匀的含有积炭性物质，改善了再生催化剂初始反应性能，提高了反应器10中的催化剂的整体活性。含有均匀的积炭性物质的再生催化剂再与甲醇反应制得产品气，从而提高了乙烯、丙烯等低碳烯烃的选择性。这样将易结焦的含氧化合物与高活性的再生催化剂优先接触，占据了再生催化剂的活性最高的活性中心，减少了原料甲醇转化过程的生焦率。同时还解决了高浓度的回收物难处理的问题。

现有技术中，某工业MTO(甲醇制烯烃)装置回收物不回炼时，回收物的产量约5～10t/h，回收物的COD含量约为10000～40000ppm，污水处理装置难以处理。现有技术中，当产量约5～10t/h的回收物与进料甲醇一起回炼时，再生器的压缩空气增加6％左右，经物料衡算得焦炭产率增加约5％。采用本发明提供的技术方案，回炼回收物时，乙烯加丙烯等低碳烯烃选择性明显增加，而且回炼时的焦炭产率与不回炼时无明显变化，甲醇转化率也没有明显变化，同时解决了污水难以处理的难题。

将现有技术中的甲醇制烯烃的装置与实施例一、实施例二和实施例三的甲醇制烯烃的装置在相同的再生温度、相同的反应温度和相同的反应压力下进行试验，试验条件和试验结果如表1。

表1现有技术中的甲醇制烯烃的装置与实施例一、实施例二和实施例三的甲醇制烯烃的装置的试验数据对比

从表1可以得出，实施例一、实施例二、实施例三以及现有技术2的甲醇制烯烃的装置与现有技术1的相比，实施例一、实施例二、实施例三以及现有技术2的甲醇制烯烃的装置均解决了回收物处理的难题。实施例一、实施例二和实施例三的甲醇制烯烃的装置与现有技术2的相比，实施例一、实施例二和实施例三的甲醇制烯烃的装置将回收物与再生催化剂优先混合后再与甲醇反应，乙烯+丙烯选择性明显提高了，生焦率也明显降低了。

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 (9)

1.一种甲醇制烯烃的装置，包括：

反应器(10)，包括甲醇进料口(11)、产品气出口(12)和再生催化剂入口(13)，所述甲醇进料口(11)和所述再生催化剂入口(13)均设置在所述反应器(10)上，所述再生催化剂入口(13)的位置在竖直方向上高于所述甲醇进料口(11)的位置；

再生器(20)，包括再生催化剂出口(21)，所述再生催化剂出口(21)与所述再生催化剂入口(13)通过再生催化剂输送管道(50)连接；

水处理系统，所述水处理系统的入口与所述产品气出口(12)连接，所述水处理系统的回收物出口与所述反应器(10)通过回收物输送管道(60)连接，所述回收物输送管道(60)的入口与所述水处理系统的回收物出口连接，

其特征在于，

所述回收物输送管道(60)的出口设置在所述再生催化剂输送管道(50)上或者所述回收物输送管道(60)的出口连接在所述反应器(10)的侧壁上且所述回收物输送管道(60)的出口的位置在所述竖直方向上高于所述甲醇进料口(11)的位置。

2.根据权利要求1所述的甲醇制烯烃的装置，其特征在于，所述反应器(10)还包括设置在所述反应器(10)的侧壁上的回收物入口(14)，所述回收物入口(14)设置在所述再生催化剂入口(13)的周围，所述回收物入口(14)与所述回收物输送管道(60)的出口连接，所述回收物入口(14)的位置在所述竖直方向上高于所述甲醇进料口(11)的位置。

3.根据权利要求1所述的甲醇制烯烃的装置，其特征在于，所述回收物输送管道(60)的出口连接在所述再生催化剂输送管道(50)上且所述回收物输送管道(60)的出口与所述再生催化剂入口(13)之间的距离在0～10m的范围内。

4.根据权利要求3所述的甲醇制烯烃的装置，其特征在于，所述甲醇制烯烃的装置还包括预反应器(52)，所述预反应器(52)设置在所述再生催化剂输送管道(50)上，所述回收物输送管道(60)的出口连接在所述预反应器(52)上。

5.根据权利要求1所述的甲醇制烯烃的装置，其特征在于，所述再生催化剂输送管道(50)上设置有输送蒸汽入口(51)，所述回收物输送管道(60)的出口连接在所述输送蒸汽入口(51)处。

6.根据权利要求1所述的甲醇制烯烃的装置，其特征在于，所述甲醇制烯烃的装置还包括再生汽提器(53)，所述再生汽提器(53)设置在所述再生催化剂输送管道(50)上，所述回收物输送管道(60)的出口连接在所述再生汽提器(53)的再生汽提蒸汽入口(531)处。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的甲醇制烯烃的装置，其特征在于，所述甲醇制烯烃的装置还包括换热器(61)，所述换热器(61)设置在所述回收物输送管道(60)上。

8.根据权利要求1所述的甲醇制烯烃的装置，其特征在于，所述水处理系统包括急冷水洗系统(30)和与所述急冷水洗系统(30)连接的反应水汽提系统(40)，所述急冷水洗系统(30)与所述产品气出口(12)连接，所述反应水汽提系统(40)的回收物出口形成所述水处理系统的回收物出口。

9.一种甲醇制烯烃的方法，包括以下步骤：使反应器(10)中的甲醇、再生催化剂以及含有含氧化合物和烃类化合物的回收物混合制得产品气，其特征在于，使所述含有含氧化合物和烃类化合物的回收物先与所述再生催化剂混合后再与所述甲醇反应。