CN104672041A - 一种非等高布置的流化床甲醇制丙烯组合装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种非等高布置的流化床甲醇制丙烯(FMTP)组合装置，针对FMTP的工艺特点，对装置结构及排布方式进行合理化设计，选用两个反应器和一个再生器的三器系统。其构型采用两个反应器置于低处和再生器放置在高处的高低品字形布局。这种布局利于再生器中的催化剂依靠重力自流到两个反应器中，且有效减少装置的占地面积。此组合装置具备的优点有：两个反应器共用一个再生器，催化剂只需提升一次，可减少催化剂磨损，两个反应器置于地面可降低装置建设费用。本发明装置结构简单，布局紧凑，具有突出的推广前景。

Description

一种非等高布置的流化床甲醇制丙烯组合装置
技术领域
本发明涉及化工技术领域，具体涉及一种非等高布置的流化床甲醇制丙烯组合装置。
背景技术
丙烯是目前世界上最重要的大宗化工产品和支撑我国经济发展的基础化工原料之一，可制备多种基本有机原料。例如可制备环氧丙烷、丙烯醛、丙烯醇、异丙醇、四氯化碳、丁醇等等。近年来，由于受下游衍生物(尤其是聚丙烯)需求的影响，丙烯的需求量大幅增大。由于国内丙烯资源的短缺，远远不能满足国内市场的需求，国内自给率大幅下降，需要大量进口。随着国际市场激烈竞争的环境，发展丙烯及其衍生物必须采用国际上最先进的环境友好工艺技术，达到低成本生产的大型经济规模，中国丙烯的开发利用前景很是广阔。
针对中国丙烯发展前景，清华大学与中国化学工程集团公司研制的流化床甲醇制烯烃(FMTP)技术生产丙烯，其工艺流程主要为：甲醇先进行MTO反应，再将生成的产物发生EBTP反应(乙烯和丁烯歧化反应)，产物汇总后进入分离系统，将丙烯分离出来，其余组分循环回EBTP反应器继续转化。失活的催化剂经提升后进入再生器进行烧炭再生，之后再生催化剂连续返回反应器以实现连续反应-再生。
流化床甲醇制丙烯反应——再生装置(以下简称反再装置)主要包括MCR反应器、EBTP反应器与再生器(如附图1所示)。MCR反应器主要作用是把原料甲醇转换为混合烯烃，EBTP反应器主要作用是把分离系统返回的含乙烯、丁烯等的干气部分或全部转换为丙烯。再生器是将失活的催化剂用空气烧炭以恢复其活性。现有的反再系统通常为单一反应器与单一再生器联合使用，不适合FMTP工艺，故本发明针对FMTP的工艺特点，提出一种非等高布置的甲醇制丙烯组合装置。
发明内容
本发明旨在针对FMTP的工艺特点，提供一种非等高布置的流化床甲醇制丙烯组合装置。
为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案：
一种非等高布置的甲醇制丙烯组合装置，主要包括MCR反应器、EBTP反应器、再生器、提升管、MCR输送管、EBTP输送管、第一再生剂输送管、第二再生剂输送管，其中MCR反应器具有一个催化剂出口和一个催化剂返回口，EBTP反应器具有一个催化剂出口和一个催化剂返回口，再生器具有两个催化剂出口和一个催化剂返回口，在此基础上：再生器位置高于MCR反应器和EBTP反应器；MCR输送管一端与MCR反应器的催化剂出口连接，另一端与提升管连接；EBTP输送管一端与EBTP反应器的催化剂出口连接，另一端与提升管连接；第一再生剂输送管两端分别与再生器的催化剂第一出口和MCR反应器的催化剂返回口相连接；第二再生剂输送管两端分别与再生器的催化剂第二出口和EBTP反应器的催化剂返回口相连接；提升管的一端与再生器的催化剂返回口相连接。
优选的，再生器底部比MCR反应器底部高出4～30m。
优选的，MCR反应器的催化剂出口位于其自身底部，MCR反应器的催化剂返回口位于距其底部7～11米高位置。
优选的，EBTP反应器的催化剂出口位于其自身底部，EBTP反应器的催化剂返回口位于距其底部7～11米高位置。
优选的，再生器的两个催化剂出口位于其自身底部，再生器的催化剂入口位于其高度方向的中部位置。
优选的，MCR反应器的催化剂出口斜管角度为30～90°，或EBTP反应器的催化剂出口斜管角度为30～90°。
优选的，再生器的催化剂返回口斜管角度为30～90°。
一种利用以上任技术方案所述装置执行甲醇制烯烃的方法，该方法在甲醇制烯烃公知技术的基础上，满足以下条件：只使用同一种催化剂。
一种利用以上任技术方案所述装置执行甲醇制烯烃的方法，该方法满足以下条件：MCR反应器用于甲醇转化反应，EBTP反应器用于乙烯丁烯返回制丙烯，再生器用于再生在MCR反应器、EBTP反应器中失活的催化剂。
一种利用以上任技术方案所述装置执行甲醇制烯烃的方法，该方法在甲醇制烯烃公知技术的基础上，满足以下条件：由于斜管角度大于催化剂的安息角，MCR反应器(1)与EBTP反应器(2)中的催化剂通过催化剂出口斜管自流至提升管(4)中，同样再生器(3)中的催化剂依靠重力自流到MCR反应器(1)、EBTP反应器(2)中。
在以上技术方案中：
MCR反应器用于甲醇转化反应(MCR，Methanol Conversion Reaction)，EBTP反应器用于乙烯丁烯返回制丙烯(EBTP，Ethene&Butylene To Propylene)，再生器用于再生两个反应器中失活的催化剂。
MCR反应器和EBTP反应器共用同一个再生器。
由于MCR反应器与EBTP反应器置于低处，再生器放置在高处，因此再生器中的催化剂可依靠重力自流到两个反应器中；
此外，以上技术方案对MCR反应器的催化剂出口斜管角度、EBTP反应器的催化剂出口斜管角度、再生器催化剂返回口斜管角度的设置方案应当是在满足催化剂的安息角等自流要求的情况下实施的。
操作时，MCR反应器与EBTP反应器中的催化剂通过催化剂出口斜管进入提升管，由于斜管角度大于催化剂的安息角，催化剂可以自流至提升管中。提升气自提升管底部进入，利用提升气将催化剂输送至再生器，催化剂在再生器中充分再生。再生后的催化剂通过再生器的两个再生催化剂出口分别进入MCR反应器和EBTP反应器催化剂返回管，由于再生器的布置高度高于两反应器且返回管角度大于催化剂的安息角，故催化剂可以通过重力作用自流至MCR反应器与EBTP反应器。
按照以上布置进行操作，催化剂通过重力即可完成输送，大大的节省了提升气的用量，同时将现有技术中单一反应器和单一再生器两器系统升级到二个反应器和一个再生器的三器系统，两个反应器共用一个再生器，催化剂只需提升一次，可减少催化剂磨损，此外该布置方式降低了MCR反应器和EBTP反应器的高度，节约了大量的建设成本。本发明装置结构简单，布局紧凑，具有突出的推广前景。
附图说明
图1是本发明背景技术反再装置的流程示意图；
图2是本发明实施例反再装置的结构主视图；
图3是本发明实施例反再装置的结构俯视图；
图中：
1、MCR反应器         2、EBTP反应器        3、再生器
4、提升管            5、MCR输送管         6、EBTP输送管
7、第一再生剂输送管  8、第二再生剂输送管  9、MCR反应器的催化剂出口斜管角度
10、EBTP反应器的催化 11、再生器的催化剂返回
剂出口斜管角度      口斜管角度
具体实施方式
在以下实施例中，MCR反应器的催化剂出口斜管角度9又称之为α；EBTP反应器的催化剂出口斜管角度10又称之为β；与MCR反应器构成的再生器的催化剂返回口斜管角度11又称之为γ；与EBTP反应器构成的再生器的催化剂返回口斜管角度11又称之为θ。
在设备的布置中，MCR反应器1与EBTP反应器2的设备底高可以是4-26米。MCR反应器1催化剂出口在反应器底，催化剂返回口可以设置在距反应器顶部7～11米的位置。EBTP反应器2催化剂出口在反应器底，催化剂返回口可以设置在距反应器顶部7～11米的位置。再生器3的两个催化剂出口位于再生器底部，催化剂入口位于再生器中部。依据以上条件，在满足催化剂的安息角等自流要求的情况下，MCR反应器和EBTP反应器催化剂出口斜管角度α和β可以为30～90°。同样的，在满足催化剂的安息角等自流要求的情况下，再生器催化剂返回口角度γ、θ可以为30～90°。按以上角度计算，考虑到土建预算及施工方案等经济性，再生器3与MCR反应器1、EBTP反应器2的布置高差，可以是8～30米。
按照以上布置，操作时，MCR反应器1与EBTP反应器2中的催化剂通过催化剂出口斜管进入提升管4，由于斜管角度大于催化剂的安息角，催化剂可以自流至提升管中。提升气自提升管底部进入，利用提升气将催化剂输送至再生器3，催化剂在再生器3中充分再生。再生后的催化剂通过再生器3的两个再生催化剂出口分别进入MCR反应器1和EBTP反应器2催化剂返回管，由于再生器3的布置高度高于两反应器且返回管角度大于催化剂的安息角，故催化剂可以通过重力作用自流至MCR反应器1与EBTP反应器2。
按照以上布置进行操作，催化剂通过重力即可完成输送，大大的节省了提升气的用量，同时降低了MCR反应器1和EBTP反应器2的高度，节约了大量的建设成本。
实施例1
一种非等高布置的甲醇制丙烯组合装置，包括MCR反应器1、EBTP反应器2、再生器3、提升管4、MCR输送管5、EBTP输送管6、第一再生剂输送管7、第二再生剂输送管8，其特征在于：MCR反应器1与EBTP反应器2底部处于同一高度，再生器3底部比MCR反应器1底部高出20m，MCR输送管5一端与MCR反应器1连接另一端与提升管4连接，连接角度α为60°，EBTP输送管6一端与EBTP反应器2连接另一端与提升管4连接，连接角度β为60°，MCR反应器与EBTP反应器底部布置高度为16米，第一再生剂输送管7两端分别与再生器3和MCR反应器1相连接，连接角度γ为60°，第二再生剂输送管8两端分别与再生器3和EBTP反应器2相连接，连接角度θ为60°。
实施例2
一种非等高布置的甲醇制丙烯组合装置，包括MCR反应器1、EBTP反应器2、再生器3、提升管4、MTO输送管5、EBTP输送管6、第一再生剂输送管7、第二再生剂输送管8，其特征在于：MCR反应器1与EBTP反应器2底部处于同一高度，再生器3底部比MCR反应器1底部高出14m，MCR输送管5一端与MCR反应器1连接另一端与提升管4连接，连接角度α为45°，EBTP输送管6一端与EBTP反应器2连接另一端与提升管4连接，连接角度β为45°，MCR反应器与EBTP反应器底部布置高度为8米，第一再生剂输送管7两端分别与再生器3和MCR反应器1相连接，连接角度γ为45°，第二再生剂输送管8两端分别与再生器3和EBTP反应器2相连接，连接角度θ为45°。
实施例3
一种非等高布置的甲醇制丙烯组合装置，包括MCR反应器1、EBTP反应器2、再生器3、提升管4、第一待生剂输送管5、第二待生剂输送管6、第一再生剂输送管7、第二再生剂输送管8，其特征在于：MCR反应器1与EBTP反应器2底部处于同一高度，再生器3底部比MCR反应器1底部高出10m，MCR输送管5一端与MCR反应器1连接另一端与提升管4连接，连接角度α为30°，EBTP输送管6一端与EBTP反应器2连接另一端与提升管4连接，连接角度β为30°，MCR反应器与EBTP反应器底部布置高度为5米，第一再生剂输送管7两端分别与再生器3和MCR反应器1相连接，连接角度γ为30°，第二再生剂输送管8两端分别与再生器3和EBTP反应器2相连接，连接角度θ为30°。
实施例4
一种非等高布置的甲醇制丙烯组合装置，主要包括MCR反应器1、EBTP反应器2、再生器3、提升管4、MCR输送管5、EBTP输送管6、第一再生剂输送管7、第二再生剂输送管8，其中MCR反应器1具有一个催化剂出口和一个催化剂返回口，EBTP反应器2具有一个催化剂出口和一个催化剂返回口，再生器3具有两个催化剂出口和一个催化剂返回口，其特征在于：
再生器3位置高于MCR反应器1和EBTP反应器2；
MCR输送管5一端与MCR反应器1的催化剂出口连接，另一端与提升管4连接；
EBTP输送管6一端与EBTP反应器2的催化剂出口连接，另一端与提升管4连接；
第一再生剂输送管7两端分别与再生器3的催化剂第一出口和MCR反应器1的催化剂返回口相连接；
第二再生剂输送管8两端分别与再生器3的催化剂第二出口和EBTP反应器2的催化剂返回口相连接；
提升管4的一端与再生器3的催化剂返回口相连接。
实施例5
一种非等高布置的甲醇制丙烯组合装置，主要包括MCR反应器1、EBTP反应器2、再生器3、提升管4、MCR输送管5、EBTP输送管6、第一再生剂输送管7、第二再生剂输送管8，其中MCR反应器1具有一个催化剂出口和一个催化剂返回口，EBTP反应器2具有一个催化剂出口和一个催化剂返回口，再生器3具有两个催化剂出口和一个催化剂返回口，其特征在于：
再生器3位置高于MCR反应器1和EBTP反应器2；
MCR输送管5一端与MCR反应器1的催化剂出口连接，另一端与提升管4连接；
EBTP输送管6一端与EBTP反应器2的催化剂出口连接，另一端与提升管4连接；
第一再生剂输送管7两端分别与再生器3的催化剂第一出口和MCR反应器1的催化剂返回口相连接；
第二再生剂输送管8两端分别与再生器3的催化剂第二出口和EBTP反应器2的催化剂返回口相连接；
提升管4的一端与再生器3的催化剂返回口相连接。
在以上技术方案的基础上：
再生器3底部比MCR反应器1底部高出22m；
MCR反应器1的催化剂出口位于其自身底部，MCR反应器1的催化剂返回口位于距其底部8米高位置；
EBTP反应器2的催化剂出口位于其自身底部，EBTP反应器2的催化剂返回口位于距其底部10米高位置；
再生器3的两个催化剂出口位于其自身底部，再生器3的催化剂入口位于其高度方向的中点位置；
MCR反应器1的催化剂出口斜管角度α为60°；
EBTP反应器2的催化剂出口斜管角度β为50°；
再生器3催化剂的返回口斜管角度γ、θ为40°。
实施例6
一种执行甲醇制烯烃的方法，该方法利用实施例5的装置执行，在甲醇制烯烃公知技术的基础上：
只使用同一种催化剂；
MCR反应器1用于甲醇转化反应，EBTP反应器2用于乙烯丁烯返回制丙烯，再生器3用于再生在MCR反应器1、EBTP反应器2中失活的催化剂；
再生器3中的催化剂依靠重力自流到MCR反应器1、EBTP反应器2中。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明。凡在本发明的申请范围内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种非等高布置的甲醇制丙烯组合装置，主要包括MCR反应器(1)、EBTP反应器(2)、再生器(3)、提升管(4)、MCR输送管(5)、EBTP输送管(6)、第一再生剂输送管(7)、第二再生剂输送管(8)，其中MCR反应器(1)具有一个催化剂出口和一个催化剂返回口，EBTP反应器(2)具有一个催化剂出口和一个催化剂返回口，再生器(3)具有两个催化剂出口和一个催化剂返回口，其特征在于：
再生器(3)位置高于MCR反应器(1)和EBTP反应器(2)；
MCR输送管(5)一端与MCR反应器(1)的催化剂出口连接，另一端与提升管(4)连接；
EBTP输送管(6)一端与EBTP反应器(2)的催化剂出口连接，另一端与提升管(4)连接；
第一再生剂输送管(7)两端分别与再生器(3)的催化剂第一出口和MCR反应器(1)的催化剂返回口相连接；
第二再生剂输送管(8)两端分别与再生器(3)的催化剂第二出口和EBTP反应器(2)的催化剂返回口相连接；
提升管(4)的一端与再生器(3)的催化剂返回口相连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：再生器(3)底部比MCR反应器(1)底部高出4～30m。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：MCR反应器(1)的催化剂出口位于其自身底部，MCR反应器(1)的催化剂返回口位于距其底部7～11米高位置。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：EBTP反应器(2)的催化剂出口位于其自身底部，EBTP反应器(2)的催化剂返回口位于距其底部7～11米高位置。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：再生器(3)的两个催化剂出口位于其自身底部，再生器(3)的催化剂入口位于其高度方向的中部位置。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：MCR反应器(1)的催化剂出口斜管角度(9)为30～90°，或EBTP反应器(2)的催化剂出口斜管角度(10)为30～90°。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：再生器(3)催化剂的返回口斜管角度(11)为30～90°。
8.一种利用权利要求1～7任一项所述装置执行甲醇制烯烃的方法，该方法在甲醇制烯烃公知技术的基础上，其特征在于：只使用同一种催化剂。
9.一种利用权利要求1～7任一项所述装置执行甲醇制烯烃的方法，其特征在于：MCR反应器(1)用于甲醇转化反应，EBTP反应器(2)用于乙烯丁烯返回制丙烯，再生器(3)用于再生在MCR反应器(1)、EBTP反应器(2)中失活的催化剂。
10.一种利用权利要求1～7任一项所述装置执行甲醇制烯烃的方法，该方法在甲醇制烯烃公知技术的基础上，其特征在于：由于斜管角度大于催化剂的安息角，MCR反应器(1)与EBTP反应器(2)中的催化剂通过催化剂出口斜管自流至提升管(4)中，同样再生器(3)中的催化剂依靠重力自流到MCR反应器(1)、EBTP反应器(2)中。
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