CN104945211A - 一种甲醇制烃类催化反应取热和催化剂循环方法 - Google Patents
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Abstract
一种甲醇制烃类产品反应过程中的取热、催化剂汽提和循环方法，催化剂在反应和再生间循环管道上设置催化剂冷却汽提器，在催化剂循环过程中同时完成对反应或再生的取热、循环催化剂的净化汽提、催化剂循环和取热介质的气液分离。
Description
技术领域
本发明涉及一种气固相催化反应对催化剂的冷却和循环方法，特别是适用于甲醇制烯烃、芳烃反应过程取热和催化剂汽提。
背景技术
甲醇制取烯烃或芳烃等是煤化工的重要工艺技术，得到了各国的高度重视。甲醇制取烯烃或芳烃反应是气固相催化反应，且无论是反应还是催化剂再生总体上都是为放热过程，需要用取热的方法控制反应或再生温度，需要设置取热器。
由于反应过程中不可避免的发生催化剂积碳等影响催化剂活性的过程，催化剂需要不断再生恢复活性。甲醇制烯烃或芳烃技术大多使用流化床反应再生方式，催化剂在反应和再生器间实现连续循环。
由于烯烃分离尤其是乙烯分离的要求，应尽量减少反应气体中的不凝气。但再生剂流动必须处于“流化”状态，催化剂颗粒间必须有气体才能实现催化剂的循环。再生剂流动中携带的烟气如氮气、二氧化碳等必须在进入反应器前脱除。一般需要设置汽提段实现再生剂的烟气脱除。
类似的反应过的催化剂流动中又会携带烯烃等产品气，这些产品气进入再生剂燃烧反应影响了产品收率，一般设置汽提段在催化剂进入再生器前把携带的产品气脱除。
已有甲醇制烯烃或芳烃技术中，反应或再生过剩热的取出设置独立的取热器；循环催化剂携带的油气或烟气设置独立的汽提段及催化剂循环管线。导致装置设计复杂。
此外，催化剂冷却过程常常用来生产蒸汽，汽水分离要在汽水分离器（又称汽包）中进行。实现汽水分离，在汽水分离器和催化剂冷却器间往往需要用大量的管道和阀门与远离外取热器的汽包相连，导致热损失加大而降低热效率，还增加了钢材用量和投资；另外，由于汽包安装在10米以上的高空，需设置相应的汽包框架平台和管架，占地多，投资大，有的还需要电能来维持正常的水循环，降低了运行的可靠性。
发明内容
本发明的目的是提供一种催化剂循环方法，在该方法中催化剂冷却、汽提和催化剂循环一并实现，同时解决催化剂取热控制反应或再生温度、催化剂携带气体的脱除以及催化剂在反应再生间的循环，并解决汽水分离远离外取热器等问题。
为解决上述问题，本发明的技术方案是：
一种甲醇制烃类产品过程的反应取热、催化剂汽提和循环方法，按以下步骤实现取热、催化剂汽提和循环：
催化剂再生器与反应器或反应器与催化剂再生器之间的催化剂循环管道上设置催化剂冷却汽提器，催化剂冷却汽提器和再生器或反应器通过催化剂连通管联通；再生器内或反应器内的高温催化剂经该连通管进入催化剂冷却汽提器，首先与冷却汽提器内催化剂冷却区的换热管换热，催化剂被冷却，然后重力向下流入汽提区，脱除催化剂携带的烟气或产品气等气体，再生剂在出口经催化剂管道进入反应器，反应器来的待生剂则在出口经催化剂循环管道进入再生器；实现对反应或再生过程的取热和反应器和再生器间催化剂的循环；
汽提蒸汽在催化剂冷却汽提器底部进入，向上先进入汽提区，实现对催化剂的汽提后，向上进入催化剂冷却区，使催化剂冷却区的催化剂流化并与换热管换热，被换热管冷却，取走催化剂的热量；汽提汽及汽提出的催化剂携带气向上经再生器或反应器与催化剂冷却汽提器间的连通管返回再生器或反应器；或者经独立管线返回再生器或反应器；
催化剂冷却汽提器冷却区的催化剂与再生器或反应器通过之间的连通管实现催化剂的交换，实现对再生器或反应器的取热；
水在上部进入催化剂冷却汽提器上部的水汽分离器以及换热管内，通过换热管壁传热吸收热量后，水汽混合物返回水汽分离器，在水汽分离器内完成水汽分离后，蒸汽排出；
在催化剂冷却汽提器的冷却区和汽提区间设置流化气体入口管和流化气体分布器，通过进入流化气体的数量调节取热量；
在催化剂冷却汽提器的冷却区和连通管内部设置催化剂输送管线，使催化剂冷却汽提器内的低温催化剂经该管线流到再生器或反应器内，进一步增加催化剂冷却汽提器和再生器或反应器的热量交换能力；
在该发明的催化剂冷却和循环方法中，水汽分离器在催化剂冷却汽提器的最上部，催化剂冷却区在中部，汽提区在下部，催化剂循环管在最底部。
本发明的反应取热和催化剂循环方法，与现有技术相比，具有如下的有益效果：
在催化剂的循环过程中同时完成反应或再生的取热、冷却介质的气液分离器及催化剂汽提，节省了空间、管线布置、平台布置、占地、阀门等，节约能源，方便安装、操作。
附图说明
图1本发明的甲醇制烃类催化反应取热和催化剂循环方法的装置示意图。
图中：1、再生器，2、反应器，3、催化剂冷却汽提器，4、催化剂连通管，5、6、催化剂循环管，7、汽提汽及催化剂携带气出口管，8、蒸汽出口，9、进水口，31、催化剂冷却汽提器水汽分离器，32、催化剂冷却汽提器冷却区，33、催化剂冷却汽提器汽提区，34、换热管，35、流化气体入口，36、流化气体分布器，37、汽提汽进入口，38、汽提器分布器，39、催化剂输送管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，旨在帮助读者理解本发明的特点和实质，但附图和具体实施方式内容并不限制本发明的可实施范围。
如图1所示，本发明的甲醇制烃类催化反应取热和催化剂循环方法的装置示意图，催化剂再生器1与反应器2或反应器2与催化剂再生器1之间设置催化剂冷却汽提器3，催化剂冷却汽提器3和催化剂再生器1或反应器2通过催化剂连通管4和循环管5、6连通。催化剂冷却汽提器3上部为水汽分离器31、中部为冷却区32、下部为汽提区33，水汽分离器31壳体上设置进水口9、顶部设置蒸汽出口8，冷却区32内部设置换热管34、底部设置流化风入口35及分布器36、冷却区32及连通管39内部设置催化剂输送管39、冷却区32壳体上部与再生器1之间设置汽提汽及催化剂携带气连接管7，汽提区33底部设置汽提汽进入口37及分布器38。
催化剂再生器1或反应器2内的高温催化剂经该连通管4进入催化剂冷却汽提器3，首先与冷却汽提器3内催化剂冷却区32的换热管34换热，催化剂被冷却，然后重力向下流入汽提区33，脱除催化剂携带的烟气或产品气等气体，再生剂在出口经催化剂循环管道5进入反应器2，反应器2来的待生剂则在出口经催化剂管道6进入再生器1；实现对反应或再生过程的取热和反应器2和再生器1间催化剂的循环。
汽提蒸汽在催化剂冷却汽提器3汽提汽进入口37进入，通过分布器38向上先进入汽提区33，实现对催化剂的汽提后，向上进入催化剂冷却区32，使催化剂冷却区32的催化剂流化并与换热管34换热，被换热管34冷却，取走催化剂的热量；汽提汽及汽提出的催化剂携带气向上经汽提汽及催化剂携带气出口管7返回再生器1或反应器2；取热量可通过流化气体入口35及流化气体分布器36进行调节。
水在进水口9进入催化剂冷却汽提器3上部的水汽分离器31以及换热管34内，通过换热管34壁传热吸收热量后，水汽混合物返回水汽分离器31，在水汽分离器31内完成水汽分离后，蒸汽通过蒸汽出口8排出。
催化剂冷却汽提器3内的低温催化剂可经催化剂输送管39流到再生器1或反应器2内，进一步增加催化剂冷却汽提器3和再生器1或反应器2的热量交换能力。
Claims (3)
1.一种反应取热、催化剂汽提和循环方法，其特征在于，按以下步骤实现反应后或再生后的取热、催化剂汽提和循环：
催化剂再生器与反应器或反应器与催化剂再生器之间设置催化剂冷却汽提器，催化剂冷却汽提器和再生器或反应器直接设在催化剂循环管道上；再生器内或反应器内的催化剂先经联通管进入催化剂冷却汽提器，首先与冷却汽提器内催化剂冷却区的换热管换热，催化剂被冷却，然后重力向下流入汽提区，脱除催化剂携带的烟气或产品气等气体，再生剂在出口经催化剂循环管道进入反应器，反应器来的待生剂则在出口经催化剂循环管道进入再生器；实现对反应或再生过程的取热和反应器和再生器间催化剂的循环；
汽提蒸汽在催化剂冷却汽提器底部进入，向上先进入汽提区，实现对催化剂的汽提后，向上进入催化剂冷却区，使催化剂冷却区的催化剂流化并与换热管换热，被换热管冷却，取走催化剂的热量；汽提汽及汽提出的催化剂携带气向上经再生器或反应器与催化剂冷却汽提器间的催化剂连通管返回再生器或反应器；或者经独立管线返回再生器或反应器；
催化剂冷却汽提器冷却区的催化剂与再生器或反应器通过之间的连通管实现催化剂的交换，实现对再生器或反应器的取热；
水在上部进入催化剂冷却汽提器上部的水汽分离器以及换热管内，通过换热管壁传热吸收热量后，水汽混合物返回水汽分离器，在水汽分离器内完成水汽分离后，蒸汽排出。
2.如权利要求1所述反应取热、催化剂汽提和循环方法，其特征在于，在催化剂冷却汽提器的冷却区和汽提区间设置流化气体入口管和流化气体分布器，通过进入流化气体的数量调节取热量。
3. 如权利要求1所述反应取热、催化剂汽提和循环方法，其特征在于，在催化剂冷却汽提器的冷却区和催化剂连通管内部设置催化剂输送管线，使催化剂冷却汽提器内的低温催化剂经该管线流到再生器或反应器内，进一步增加催化剂冷却汽提器和再生器或反应器的热量交换能力。
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