CN106582459A - 流化床反应器和制备低碳烯烃的装置以及制备低碳烯烃的方法 - Google Patents

流化床反应器和制备低碳烯烃的装置以及制备低碳烯烃的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106582459A
CN106582459A CN201610890867.8A CN201610890867A CN106582459A CN 106582459 A CN106582459 A CN 106582459A CN 201610890867 A CN201610890867 A CN 201610890867A CN 106582459 A CN106582459 A CN 106582459A
Authority
CN
China
Prior art keywords
zone
catalyst
bed reactor
fluidized
mixed zone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610890867.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106582459B (zh
Inventor
金永明
钟思青
齐国祯
徐俊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Petroleum and Chemical Corp
Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Original Assignee
China Petroleum and Chemical Corp
Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Petroleum and Chemical Corp, Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology filed Critical China Petroleum and Chemical Corp
Publication of CN106582459A publication Critical patent/CN106582459A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106582459B publication Critical patent/CN106582459B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1872—Details of the fluidised bed reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C1/00—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
    • C07C1/20—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon starting from organic compounds containing only oxygen atoms as heteroatoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C1/00—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
    • C07C1/20—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon starting from organic compounds containing only oxygen atoms as heteroatoms
    • C07C1/24—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon starting from organic compounds containing only oxygen atoms as heteroatoms by elimination of water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C4/00—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a larger number of carbon atoms
    • C07C4/02—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a larger number of carbon atoms by cracking a single hydrocarbon or a mixture of individually defined hydrocarbons or a normally gaseous hydrocarbon fraction
    • C07C4/06—Catalytic processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/584—Recycling of catalysts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P30/00—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
    • Y02P30/20—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry using bio-feedstock
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P30/00—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
    • Y02P30/40—Ethylene production

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

本发明涉及烯烃制备领域，公开了流化床反应器和制备低碳烯烃的装置以及制备低碳烯烃的方法。该装置包括流化床反应器(15)、沉降器(6)和再生器(11)，流化床反应器(15)的反应区域沿着轴向设置有导流筒(32)，导流筒(32)将反应区域分为位于导流筒(32)内的快速反应区A和位于导流筒(32)外的环流混合区B，流化床反应器(15)的催化剂出口与沉降器(6)连通，沉降器(6)下部的循环出口(8)与环流混合区B连通，沉降器(6)下部的待生出口(7)与再生器(11)连通，并且再生器(11)的再生催化剂出口与环流混合区B连通。采用本发明的装置，可以达到提高低碳烯烃收率的目的，具有较大的技术优势，可用于低碳烯烃的工业生产中。

Description

流化床反应器和制备低碳烯烃的装置以及制备低碳烯烃的 方法
技术领域
本发明涉及烯烃制备领域，具体地，涉及一种流化床反应器，制备低碳烯烃的装置，以及制备低碳烯烃的方法。
背景技术
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，一类重要的用于低碳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，再加上转化生成低碳烯烃工艺的经济性，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。
美国专利申请US4499327公开了将磷酸硅铝分子筛催化剂应用于甲醇转化制烯烃工艺，并认为SAPO-34是MTO工艺的首选催化剂。SAPO-34催化剂具有很高的低碳烯烃选择性，而且活性也较高，可使甲醇转化为低碳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。
美国专利申请US6166282公开了一种甲醇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，有效地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。但该方法存在低碳烯烃收率较低的问题。
中国专利申请CN1723262A公开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的工艺，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。该方法中低碳烯烃碳基收率一般在75～80％之间，同样存在低碳烯烃收率较低的问题。
在由甲醇制低碳烯烃的传统反应过程中，通常可以将整个流化床反应器分为进口区、反应区、上行区与出口快速分离区四个部分。传统进口区是由再生催化剂、待生催化剂直接进入反应区中，催化原料气体进行反应。这两股催化剂的混合效果直接关系到烯烃选择性。进口区的气固流动、气体与催化剂颗粒的混合效果与进口区的反应行为对整个反应器的效果产生显著的影响。然而，现有文献并未报道针对流化床反应器的进口区的颗粒混合以及进入反应区后气体与催化剂颗粒的接触效率的问题提出解决思路。
发明内容
本发明的目的是克服现有的制备低碳烯烃的装置中存在催化剂混合不均、低碳烯烃收率较低的缺陷，提供流化床反应器和制备低碳烯烃的装置以及制备低碳烯烃的方法。
本发明提供了一种流化床反应器，其中，该流化床反应器的反应区域沿着轴向设置有导流筒，并且在所述反应区域的反应器侧壁上设置有两个催化剂入口，该导流筒将所述反应区域分为位于所述导流筒内的快速反应区A和位于所述导流筒外的环流混合区B。
本发明还提供了一种制备低碳烯烃的装置，该装置包括流化床反应器、沉降器和再生器，其中，所述流化床反应器的反应区域沿着轴向设置有导流筒，该导流筒将所述反应区域分为位于所述导流筒内的快速反应区A和位于所述导流筒外的环流混合区B，所述流化床反应器的催化剂出口与所述沉降器连通，所述沉降器下部的循环出口与所述环流混合区B连通，所述沉降器下部的待生出口与所述再生器连通，并且所述再生器的再生催化剂出口与所述环流混合区B连通。
本发明还提供了一种制备低碳烯烃的方法，该方法包括：
反应原料与来自沉降器的待生催化剂和来自再生器的再生催化剂在流化床反应器中进行反应，其中，所述流化床反应器的反应区域沿着轴向设置有导流筒，该导流筒将所述反应区域分为位于所述导流筒内的快速反应区A和位于所述导流筒外的环流混合区B，所述反应原料供给至所述快速反应区A和所述环流混合区B，所述待生催化剂和所述再生催化剂供给至所述环流混合区B中；
反应后所得产物依次进行气固快速分离和沉降分离，将沉降分离出的催化剂进行汽提，然后在提升介质的提升作用下通过提升管进入沉降器；
沉降器中沉降分离出的待生催化剂一部分直接返回所述环流混合区B，另一部分进入再生器中进行再生，并将得到的再生催化剂注入所述环流混合区B。
根据本发明提供的所述流化床反应器和所述制备低碳烯烃的装置，通过在流化床反应器的反应区域内设置导流筒以将反应区域分隔为快速反应区A和环流混合区B，来自沉降器的待生催化剂和来自再生器的再生催化剂先在所述环流混合区B中进行预先混合和预反应，然后进入所述快速反应区A中进一步反应，这样不仅能够实现不同碳含量的催化剂之间的充分混合，而且能够实现充分反应，从而达到提高低碳烯烃收率的目的，具体地，低碳烯烃的收率可以高达89.32重量％。
本发明所述的制备低碳烯烃的装置，可用于分钟级失活的反应，可应用于甲醇制烯烃、甲苯烷基化、烯烃裂解、轻油裂解等领域。尤其是可以进行不同含碳催化剂进行配比的反应，能将不同含碳催化剂混合均匀。如应用到甲醇制烯烃反应时可将再生器再生好的再生催化剂与沉降器循环回流的待生催化剂在流化床反应器内的环流混合区内先充分混合均匀，与进入环流混合区的甲醇先进行预反应，反应后的催化剂及物料卷吸夹带进入快速反应区继续和甲醇反应，达到提高低碳烯烃收率的目的。在优选情况下，当从流化床反应器中分离出的催化剂经过汽提后通过提升管注入沉降器，且提升管中的提升介质为低碳醇(如乙醇或丙醇)时，由于低碳醇可以脱水转化为低碳烯烃，从而可以将甲醇制烯烃和低碳醇脱水制烯烃结合起来了。在另一种实施方式中，当流化床反应器进料为碳四烃，提升管中提升介质为甲醇时，流化床反应器中不含碳的催化剂与碳四烃进行烯烃裂解反应，产生的含碳催化剂正好供甲醇进行甲醇制烯烃反应，从而可以将甲醇制烯烃和烯烃裂解反应结合起来了。因此，采用本发明所述的装置，可实现多种工艺方式的耦合，大大拓展了该装置的用途，具有低碳烯烃收率高的优点。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明所述的制备低碳烯烃的装置的示意图。
图2是本发明所述的制备低碳烯烃的装置中气体分布设备的气体分布孔的示意图。
附图标记说明
1 沉降器气体出口管线 2 产品气出口管线
3 烟气出口管线 4 旋风分离器
5 待生催化剂流量控制阀 6 沉降器
7 待生出口 8 循环出口
9 待生斜管 10 旋风分离器
11 再生器 12 再生介质进料管线
13 旋风分离器 14 汽提器
15 流化床反应器 15a 反应器的催化剂入口
15b 反应器的催化剂入口 16 催化剂循环管
17 气固快速分离设备 18 汽提介质进料管线
19 汽提斜管 20 循环催化剂流量控制阀
21 再生催化剂流量控制阀 22 再生斜管
23 原料进料管线 24 汽提催化剂流量控制阀
25 提升管 26 提升介质进料管线
27 反应器沉降段 28 气体分布器
29 沉降器流化介质进料管线 30 斜管
31 气体分布设备 32 导流筒
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
在本文中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指参考附图所示的上、下；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。
如图1所示，本发明所述的流化床反应器15的反应区域沿着轴向设置有导流筒32，并且在所述反应区域的反应器侧壁上设置有两个催化剂入口15a,15b，该导流筒32将所述反应区域分为位于所述导流筒32内的快速反应区A和位于所述导流筒32外的环流混合区B。在所述流化床反应器中，通过两个催化剂入口分别注入待生催化剂和再生催化剂，使待生催化剂和再生催化剂先在所述环流混合区B中进行预先混合和预反应，然后进入所述快速反应区A中进一步反应，这样不仅能够实现不同碳含量的催化剂之间的充分混合，而且能够实现充分反应，从而达到提高低碳烯烃收率的目的。
在本发明所述的流化床反应器中，所述导流筒32的内径与所述流化床反应器15的反应区域的内径之比可以为0.1-0.5：1。
在优选情况下，所述流化床反应器15内还设置有气体分布设备31。该气体分布设备31对应所述快速反应区A和所述环流混合区B分别具有独立的气体分布孔。如图2所示，所述气体分布设备31优选为一体式分布器，对应于所述快速反应区A的气体分布孔和对应于所述环流混合区B的气体分布孔设置在同一个部件上。
进一步优选地，对应于所述快速反应区A的气体分布孔的孔径小于对应于所述环流混合区B的气体分布孔的孔径，优选地，对应于所述快速反应区A的气体分布孔的孔径与对应于所述环流混合区B的气体分布孔的孔径之比为1：1.5-10，更优选为1：2-5。在该优选情况下，使得所述快速反应区A的物料线速大于所述环流混合区B的物料线速，优选地，所述快速反应区A的物料线速为1.5-5m/s，所述环流混合区B的物料线速为0.3-0.6m/s。
如图1所示，本发明所述的制备低碳烯烃的装置包括流化床反应器15、沉降器6和再生器11，其中，所述流化床反应器15的反应区域沿着轴向设置有导流筒32，该导流筒32将所述反应区域分为位于所述导流筒32内的快速反应区A和位于所述导流筒32外的环流混合区B，所述流化床反应器15的催化剂出口与所述沉降器6连通，所述沉降器6下部的循环出口8与所述环流混合区B通过反应器15的催化剂入口15b连通，所述沉降器6下部的待生出口7与所述再生器11连通，并且所述再生器11的再生催化剂出口与所述环流混合区B通过反应器15的催化剂入口15a连通。
在本发明所述的制备低碳烯烃的装置中，所述导流筒32的内径与所述流化床反应器15的反应区域的内径之比可以为0.1-0.5：1。
在优选情况下，所述流化床反应器15内还设置有气体分布设备31。该气体分布设备31对应所述快速反应区A和所述环流混合区B分别具有独立的气体分布孔。如图2所示，所述气体分布设备31优选为一体式分布器，对应于所述快速反应区A的气体分布孔和对应于所述环流混合区B的气体分布孔设置在同一个部件上。
进一步优选地，对应于所述快速反应区A的气体分布孔的孔径小于对应于所述环流混合区B的气体分布孔的孔径，优选地，对应于所述快速反应区A的气体分布孔的孔径与对应于所述环流混合区B的气体分布孔的孔径之比为1：1.5-10，更优选为1：2-5。在该优选情况下，使得所述快速反应区A的物料线速大于所述环流混合区B的物料线速，优选地，所述快速反应区A的物料线速为1.5-5m/s，所述环流混合区B的物料线速为0.3-0.6m/s。
在本发明中，所述制备低碳烯烃的装置还可以包括汽提器14和提升管25，所述流化床反应器15的催化剂出口与所述汽提器14的催化剂入口连通，所述汽提器14的催化剂出口与所述提升管25的催化剂入口连通，所述提升管25与所述沉降器6连通。从流化床反应器中分离出的固体催化剂经过斜管30进入所述汽提器14中，在通过汽提介质进料管线18注入的汽提介质的作用下进行汽提，经过汽提后的固体催化剂通过带有流量控制阀24的汽提斜管19注入提升管25中，并在通过提升介质进料管线26注入的提升介质(如水蒸气、低碳醇等)的作用下，将所述固体催化剂提升至所述沉降器6中。
在本发明所述的制备低碳烯烃的装置中，所述流化床反应器15可以为本领域常规的流化床反应器。所述流化床反应器15的反应区域的上方设置有气固快速分离设备17，用于实现对反应后的物料进行快速气固分离，所述气固快速分离过程中的物料线速可以为1-1.5m/s。经过快速气固分离后得到的混合物进入反应器沉降段27进行沉降分离，分离出的固体催化剂通过所述反应器沉降段27下部的催化剂出口并经由斜管30注入后续的汽提器14中。所述反应区的上部设置有旋风分离器13，经过该旋风分离器13分离出的产品(如低碳烯烃)通过产品气出口管线2排出。
在本发明所述的制备低碳烯烃的装置中，所述沉降器6下部的循环出口8与所述环流混合区B之间的连通管路上和/或所述再生器11的再生催化剂出口与所述环流混合区B之间的连通管路上通常设置有流量控制阀。为了使催化剂以一定脉冲频率进入流化床反应器15内，以降低床层压力波动幅度，优选地，所述流量控制阀采用脉冲控制阀。
在一种较优选的实施方式中，通过在流化床反应器的反应区域内设置导流筒，并且反应区域的下方设置一体式分布器，同时通过脉冲控制阀调节进入反应区域的待生催化剂和再生催化剂的流量，这样能够有效强化颗粒预混合效果，改善轴向密度分布，降低床层压力波动幅度，提高气固接触效率，进而有效提高低碳烯烃收率。
根据本发明的一种实施方式，如图1所示，本发明所述制备低碳烯烃的装置主要包括流化床反应器15、导流筒32、快速反应区A、环流混合区B、沉降器6、再生器11、汽提器14和提升管25，沉降器6底部待生出口7与再生器11上部通过带有流量控制阀5的斜管9相连，再生器11下部与环流混合区B下部通过带有流量控制阀21的再生斜管22相连，沉降器6底部循环出口8与环流混合区B下部通过带有流量控制阀20的催化剂循环管16相连，反应器沉降段27与汽提器14上部相连，汽提器14下部与提升管25下部相连，提升管25上部与沉降器6上部相连。在该实施方式中，所述沉降器6有两路催化剂出口即沉降器底部待生出口7和沉降器底部循环出口8，一路催化剂由沉降器底部待生出口7经再生器11再生后回到环流混合区B底部，一路催化剂由沉降器底部循环出口8直接返回到环流混合区B底部；由沉降器6直接返回环流混合区B底部的催化剂与经再生器11再生后再返回到环流混合区B底部的催化剂质量流量之比可以为1～10：1；所述快速反应区A与环流混合区B的直径比可以为0.1～0.5：1；所述沉降器6底部设有催化剂分布器28；所述流化床反应器15底部设有气体分布设备31，气体分布设备31有两路独立的气体分布孔，分别进入快速反应区A和环流混合区B。在该实施方式中，反应原料(如低碳醇、碳四烃等)自管线23经气体分布设备31分别进入流化床反应器15的环流混合区B和快速反应区A中，与催化剂接触，生成的气相产品经管线2排出，反应完的待生催化剂经汽提器14汽提后由提升管25提升至沉降器6，催化剂在沉降器6内分两路进行循环，一路催化剂通过待生斜管9下流到再生器11，与来自再生介质进料管线12的再生介质(如空气)接触得到再生催化剂，再生催化剂经再生斜管22通过催化剂入口15a流入流化床反应器15的环流混合区B，生成的烟气自管线3排出；另一路催化剂经循环斜管16通过催化剂入口15b流入流化床反应器15的环流混合区B与再生催化剂混合组成含一定积碳量的催化剂与来自管线23的反应原料进行反应，从而达到连续反应-再生的目的。
本发明还提供了一种制备低碳烯烃的方法，该方法包括：
反应原料与来自沉降器的待生催化剂和来自再生器的再生催化剂在流化床反应器中进行反应，其中，所述流化床反应器的反应区域沿着轴向设置有导流筒，该导流筒将所述反应区域分为位于所述导流筒内的快速反应区A和位于所述导流筒外的环流混合区B，所述反应原料供给至所述快速反应区A和所述环流混合区B，所述待生催化剂和所述再生催化剂供给至所述环流混合区B中；
反应后所得产物依次进行气固快速分离和沉降分离，将沉降分离出的催化剂进行汽提，然后在提升介质的提升作用下通过提升管进入沉降器；
沉降器中沉降分离出的待生催化剂一部分直接返回所述环流混合区B，另一部分进入再生器中进行再生，并将得到的再生催化剂注入所述环流混合区B。
本发明还提供了采用本发明所述的制备低碳烯烃的装置制备低碳烯烃的方法。
在本发明所述的方法中，所述快速反应区A中的物料线速可以为1.5-5m/s，所述环流混合区B中的物料线速可以为0.3-0.6m/s。
在本发明所述的方法中，所述气固快速分离过程中的物料线速可以为1-1.5m/s。
在本发明所述的方法中，直接返回所述环流混合区B的待生催化剂与通过再生器注入所述环流混合区B的再生催化剂的流量之比可以为1-10：1，优选为2-8：1，更优选为3-6：1。
在本发明所述的方法中，所述导流筒32的内径与所述流化床反应器15的反应区域的内径之比可以为0.1-0.5：1。
在本发明所述的方法中，优选地，通过脉冲控制阀控制注入所述环流混合区B的待生催化剂和再生催化剂的流量。
在本发明所述的方法中，注入所述环流混合区B的待生催化剂的积碳量可以为1.5-5重量％，注入所述环流混合区B的再生催化剂的积碳量可以为0.01-2.5重量％。
在本发明所述的方法中，所述反应原料可以为含氧化合物和/或碳四烃，所述提升介质可以为C1-C4的醇和/或水蒸汽。在本发明中，所述含氧化合物可以为C1-C4的醇，例如，甲醇、乙醇、丙醇或丁醇。
在本发明所述的方法中，催化剂可以包括硅铝磷酸盐分子筛，SiO2/Al2O3摩尔比可以为10～100。
以下通过实施例对本发明作进一步的阐述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1
在如图1所示的反应-再生装置中，催化剂采用SAPO-34，反应原料采用纯度为99.5％的甲醇，一部份甲醇原料与催化剂在环流混合区B内接触进行预反应，反应后的催化剂及反应物料卷吸夹带进入快速反应区A继续和甲醇反应，反应完的待生催化剂流入汽提器6，经蒸汽汽提后提升至沉降器6，催化剂在沉降器6内分两路进行循环，一路通过待生斜管下流到再生器11，在再生器11内与由空气分布管进入的空气逆向接触烧去催化剂表面的焦炭，得到再生催化剂，再生催化剂经再生斜管流入流化床反应器15环流混合区B；另一路催化剂经循环斜管流入流化床反应器15环流混合区B与再生催化剂混合组成含一定积碳量的催化剂与甲醇进行反应，流入流化床反应器15的再生催化剂和待生催化剂质量比为10：1。导流筒32的内径与流化床反应器的反应区域的内径之比为0.5：1，快速反应区A的物料线速为5m/s，环流混合区B的物料线速为0.6m/s，提升介质采用水蒸气，再生介质为空气，再生温度为620℃，流化床反应器15中反应温度为470℃，甲醇的质量空速为6h-1。再生催化剂的积碳量为0.05重量％，沉降器6循环返回流化床反应器15的待生催化剂的积碳量为2.65重量％。反应器顶部的气相产品采用在线气相色谱分析，气相产品中乙烯和丙烯碳基收率为83.75重量％。
实施例2
按照实施例1的条件和步骤，催化剂采用SAPO-34，流入流化床反应器15的再生催化剂和待生催化剂的质量比为1：1，导流筒32的内径与流化床反应器的反应区域的内径之比为0.1：1，快速反应区A的物料线速为1.5m/s，环流混合区B的物料线速为0.3m/s，提升介质采用乙醇和水，纯度为99.6％的乙醇经加热至176℃后与水蒸汽混合进入提升管25，原料采用纯度为99.5％的甲醇，再生介质为空气，再生温度为620℃，提升管25中的反应温度为455℃，乙醇质量空速为18h-1，流化床反应器15的反应温度为470℃，甲醇质量空速为6h-1。乙醇与甲醇的进料重量比为1：3，反应器顶部的气相产品采用在线气相色谱分析，气相产品中乙烯和丙烯碳基收率为88.13重量％。
实施例3
按照实施例1的条件和步骤，催化剂采用SAPO-34，流入流化床反应器15的再生催化剂和待生催化剂的质量比为3：1，导流筒32的内径与流化床反应器的反应区域的内径之比为0.25：1，快速反应区A的物料线速为3.5m/s，环流混合区B的物料线速为0.4m/s，提升介质采用乙醇、丙醇和水，纯度为99.6％的乙醇和丙醇经加热至205℃后与水蒸汽混合进入提升管25，水蒸气、乙醇、丙醇的重量比为0.2：1：1，原料采用纯度为99.5％的甲醇，再生介质为空气，再生温度为630℃，提升管25中的反应温度为450℃，乙醇和丙醇的总质量空速为21h-1，流化床反应器15的反应温度为475℃，甲醇质量空速为6h-1。乙醇和丙醇总质量与甲醇的重量比为2：5，流化床反应器顶部的气相产品采用在线气相色谱分析，气相产品中乙烯和丙烯碳基收率为89.32重量％。
实施例4
按照实施例1的条件和步骤，催化剂采用SAPO-34，流入流化床反应器15的再生催化剂和待生催化剂的质量比为6：1，快速反应区A与环流混合区B比0.4:1，快速反应区A线速为2.5m/s，环流混合区B线速为0.5m/s，提升介质采用99.5％的甲醇和水，纯度为99.5％的甲醇经加热至170℃后与水蒸汽混合进入提升管25，水蒸气、甲醇的重量比为0.2：1，原料采用碳四烃，其中碳四烃含量为86重量％，再生介质为空气，再生温度为630℃，提升管25中的反应温度为470℃，甲醇质量空速为16h-1，流化床反应器15的反应温度为550℃，碳四烃质量空速为10h-1。碳四烃与甲醇的重量比为0.5：1，反应器顶部的气相产品采用在线气相色谱分析，气相产品中乙烯和丙烯碳基收率为86.25重量％。
对比例1
按照实施例1所述的条件和步骤，所不同的是，不设置导流筒，流化床反应器内没有分为环流混合区和快速反应区，再生催化剂和循环催化剂直接在反应器底部混合和甲醇反应，反应器出口的低碳烯烃碳基收率为79.83重量％。
由上述实施例和对比例的结果可以看出，采用本发明所述的装置，可以达到提高低碳烯烃收率的目的，具有较大的技术优势，可用于低碳烯烃的工业生产中。

Claims (20)

1.一种流化床反应器，其特征在于，该流化床反应器的反应区域沿着轴向设置有导流筒(32)，并且在所述反应区域的反应器侧壁上设置有两个催化剂入口(15a，15b)，该导流筒(32)将所述反应区域分为位于所述导流筒(32)内的快速反应区A和位于所述导流筒(32)外的环流混合区B。
2.根据权利要求1所述的流化床反应器，其中，所述流化床反应器内还设置有气体分布设备(31)，该气体分布设备(31)对应所述快速反应区A和所述环流混合区B分别具有独立的气体分布孔。
3.根据权利要求2所述的流化床反应器，其中，所述气体分布设备(31)为一体式分布器，且对应于所述快速反应区A的气体分布孔的孔径与对应于所述环流混合区B的气体分布孔的孔径之比为1：1.5-10，优选为1：2-5。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的流化床反应器，其中，所述导流筒(32)的内径与所述流化床反应器的反应区域的内径之比为0.1-0.5：1。
5.一种制备低碳烯烃的装置，该装置包括流化床反应器(15)、沉降器(6)和再生器(11)，其特征在于，所述流化床反应器(15)的反应区域沿着轴向设置有导流筒(32)，该导流筒(32)将所述反应区域分为位于所述导流筒(32)内的快速反应区A和位于所述导流筒(32)外的环流混合区B，所述流化床反应器(15)的催化剂出口与所述沉降器(6)连通，所述沉降器(6)下部的循环出口(8)与所述环流混合区B连通，所述沉降器(6)下部的待生出口(7)与所述再生器(11)连通，并且所述再生器(11)的再生催化剂出口与所述环流混合区B连通。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述流化床反应器(15)内还设置有气体分布设备(31)，该气体分布设备(31)对应所述快速反应区A和所述环流混合区B分别具有独立的气体分布孔。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述气体分布设备(31)为一体式分布器，且对应于所述快速反应区A的气体分布孔的孔径与对应于所述环流混合区B的气体分布孔的孔径之比为1：1.5-10。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，对应于所述快速反应区A的气体分布孔的孔径与对应于所述环流混合区B的气体分布孔的孔径之比为1：2-5。
9.根据权利要求5-8中任意一项所述的装置，其中，所述沉降器(6)下部的循环出口(8)与所述环流混合区B之间的连通管路上和/或所述再生器(11)的再生催化剂出口与所述环流混合区B之间的连通管路上设置有脉冲控制阀。
10.根据权利要求5-9中任意一项所述的装置，其中，所述导流筒(32)的内径与所述流化床反应器(15)的反应区域的内径之比为0.1-0.5：1。
11.根据权利要求5-10中任意一项所述的装置，其中，该装置还包括汽提器(14)和提升管(25)，所述流化床反应器(15)的催化剂出口与所述汽提器(14)的催化剂入口连通，所述汽提器(14)的催化剂出口与所述提升管(25)的催化剂入口连通，所述提升管(25)与所述沉降器(6)连通。
12.一种制备低碳烯烃的方法，该方法包括：
反应原料与来自沉降器的待生催化剂和来自再生器的再生催化剂在流化床反应器中进行反应，其中，所述流化床反应器的反应区域沿着轴向设置有导流筒，该导流筒将所述反应区域分为位于所述导流筒内的快速反应区A和位于所述导流筒外的环流混合区B，所述反应原料供给至所述快速反应区A和所述环流混合区B，所述待生催化剂和所述再生催化剂供给至所述环流混合区B中；
反应后所得产物依次进行气固快速分离和沉降分离，将沉降分离出的催化剂进行汽提，然后在提升介质的提升作用下通过提升管进入沉降器；
沉降器中沉降分离出的待生催化剂一部分直接返回所述环流混合区B，另一部分进入再生器中进行再生，并将得到的再生催化剂注入所述环流混合区B。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述快速反应区A中的物料线速为1.5-5m/s，所述环流混合区B中的物料线速为0.3-0.6m/s。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，直接返回所述环流混合区B的待生催化剂与通过再生器注入所述环流混合区B的再生催化剂的流量之比为1-10：1。
15.根据权利要求12-14中任意一项所述的方法，其中，所述导流筒(32)的内径与所述流化床反应器(15)的反应区域的内径之比为0.1-0.5：1。
16.根据权利要求12-15中任意一项所述的方法，其中，通过脉冲控制阀控制注入所述环流混合区B的待生催化剂和再生催化剂的流量。
17.根据权利要求12-16中任意一项所述的方法，其中，注入所述环流混合区B的待生催化剂的积碳量为1.5-5重量％，注入所述环流混合区B的再生催化剂的积碳量为0.01-2.5重量％。
18.根据权利要求12-17中任意一项所述的方法，其中，所述反应原料为含氧化合物和/或碳四烃，所述提升介质为C1-C4的醇和/或水蒸汽。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述含氧化合物为C1-C4的醇。
20.根据权利要求12-19中任意一项所述的方法，其中，催化剂包括硅铝磷酸盐分子筛，SiO2/Al2O3摩尔比为10～100。
CN201610890867.8A 2015-10-15 2016-10-12 流化床反应器和制备低碳烯烃的装置以及制备低碳烯烃的方法 Active CN106582459B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2015106660368 2015-10-15
CN201510666036 2015-10-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106582459A true CN106582459A (zh) 2017-04-26
CN106582459B CN106582459B (zh) 2019-07-09

Family

ID=58556085

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610890867.8A Active CN106582459B (zh) 2015-10-15 2016-10-12 流化床反应器和制备低碳烯烃的装置以及制备低碳烯烃的方法

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN106582459B (zh)
RU (1) RU2649385C1 (zh)
SG (1) SG10201608615SA (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109107615A (zh) * 2017-06-23 2019-01-01 中国石油大学(华东) 一种烷烃脱氢催化剂再生方法以及再生装置
CN112619566A (zh) * 2021-01-19 2021-04-09 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种用于甲烷氧化偶联制乙烯的多级喷射环流反应器
CN112808181A (zh) * 2021-01-19 2021-05-18 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种用于甲烷氧化偶联制乙烯的喷射环流反应器
CN113926395A (zh) * 2020-06-29 2022-01-14 中国石油化工股份有限公司 甲醇催化转化制芳烃的反应装置及方法
CN114650875A (zh) * 2020-09-17 2022-06-21 株式会社Lg化学 分布器及包括该分布器的反应器
CN115501823A (zh) * 2021-06-23 2022-12-23 中国石油化工股份有限公司 流化床反应器和制备低碳烯烃的装置以及制备低碳烯烃的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4945656A (en) * 1988-08-12 1990-08-07 National Energy Council Circulating fluidised bed apparatus
JPH03157406A (ja) * 1989-11-15 1991-07-05 Showa Denko Kk 気相流動層反応器のガス循環ラインに設置されたノズルの閉塞防止法
CN1361715A (zh) * 1999-05-18 2002-07-31 Dsm有限公司 流化床聚合
CN101780956A (zh) * 2010-03-03 2010-07-21 清华大学 采用流化床反应器制备高纯度多晶硅颗粒的方法及装置
CN102463079A (zh) * 2010-11-17 2012-05-23 中国石油化工股份有限公司 由甲醇生产低碳烯烃的反应装置
CN103664451A (zh) * 2012-09-05 2014-03-26 中国石油化工股份有限公司 低碳烯烃的生产装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4439533A (en) * 1981-06-15 1984-03-27 Uop Inc. Fluid particle backmixed cooling process
GB2250027A (en) * 1990-07-02 1992-05-27 Exxon Research Engineering Co Process and apparatus for the simultaneous production of olefins and catalytically cracked hydrocarbon products
RU2092522C1 (ru) * 1995-06-30 1997-10-10 Александр Михайлович Окружнов Способ переработки углеводородного сырья и аппарат для его осуществления
RU2173575C1 (ru) * 2000-06-05 2001-09-20 Галимов Жамиль Файзуллович Реактор для каталитического крекинга углеводородного сырья
WO2002040547A1 (en) * 2000-11-14 2002-05-23 Dsm N.V. Fluidised bed reactor
US7053260B2 (en) * 2002-01-07 2006-05-30 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Reducing temperature differences within the regenerator of an oxygenate to olefin process
US7273960B2 (en) * 2002-10-25 2007-09-25 Exxonmobil Chemical Patents Inc Fluid bed oxygenates to olefins reactor apparatus and process of controlling same
US7829030B2 (en) * 2004-12-30 2010-11-09 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Fluidizing a population of catalyst particles having a low catalyst fines content
CN102814151B (zh) * 2011-06-08 2014-02-26 富德（北京）能源化工有限公司 由含氧化合物制烯烃的流化床反应器和方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4945656A (en) * 1988-08-12 1990-08-07 National Energy Council Circulating fluidised bed apparatus
JPH03157406A (ja) * 1989-11-15 1991-07-05 Showa Denko Kk 気相流動層反応器のガス循環ラインに設置されたノズルの閉塞防止法
CN1361715A (zh) * 1999-05-18 2002-07-31 Dsm有限公司 流化床聚合
CN101780956A (zh) * 2010-03-03 2010-07-21 清华大学 采用流化床反应器制备高纯度多晶硅颗粒的方法及装置
CN102463079A (zh) * 2010-11-17 2012-05-23 中国石油化工股份有限公司 由甲醇生产低碳烯烃的反应装置
CN103664451A (zh) * 2012-09-05 2014-03-26 中国石油化工股份有限公司 低碳烯烃的生产装置

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109107615A (zh) * 2017-06-23 2019-01-01 中国石油大学(华东) 一种烷烃脱氢催化剂再生方法以及再生装置
CN109107615B (zh) * 2017-06-23 2021-07-09 中国石油大学(华东) 一种烷烃脱氢催化剂再生方法以及再生装置
CN113926395A (zh) * 2020-06-29 2022-01-14 中国石油化工股份有限公司 甲醇催化转化制芳烃的反应装置及方法
CN114650875A (zh) * 2020-09-17 2022-06-21 株式会社Lg化学 分布器及包括该分布器的反应器
CN114650875B (zh) * 2020-09-17 2024-05-17 株式会社Lg化学 分布器及包括该分布器的反应器
CN112619566A (zh) * 2021-01-19 2021-04-09 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种用于甲烷氧化偶联制乙烯的多级喷射环流反应器
CN112808181A (zh) * 2021-01-19 2021-05-18 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种用于甲烷氧化偶联制乙烯的喷射环流反应器
CN112808181B (zh) * 2021-01-19 2022-04-08 山西潞安化工有限公司 一种用于甲烷氧化偶联制乙烯的喷射环流反应器
CN115501823A (zh) * 2021-06-23 2022-12-23 中国石油化工股份有限公司 流化床反应器和制备低碳烯烃的装置以及制备低碳烯烃的方法
CN115501823B (zh) * 2021-06-23 2024-03-26 中国石油化工股份有限公司 流化床反应器和制备低碳烯烃的装置以及制备低碳烯烃的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106582459B (zh) 2019-07-09
SG10201608615SA (en) 2017-05-30
RU2649385C1 (ru) 2018-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106582459B (zh) 流化床反应器和制备低碳烯烃的装置以及制备低碳烯烃的方法
CN101260013B (zh) 含氧化合物制备低碳烯烃的方法
CN101333141B (zh) 甲醇或二甲醚转化为低碳烯烃的反应装置
CN102464529B (zh) 提高低碳烯烃收率的方法
CN104437274B (zh) 一种用于轻烯烃裂解、甲醇制烯烃的流化床反应器
CN102463138B (zh) Sapo-34催化剂的两段再生方法
CN102875296B (zh) 甲醇制低碳烯烃的反应装置
CN101357874A (zh) 甲醇或二甲醚生产低碳烯烃的方法
CN101265150A (zh) 含氧化合物生产低碳烯烃的方法
CN102464532B (zh) 低碳烯烃的制备方法
CN102274760A (zh) 用于甲醇制烯烃的催化剂再生装置
CN101327447B (zh) 减少甲醇制低碳烯烃反应中催化剂污染的方法
CN102295505B (zh) 甲醇制备低碳烯烃的反应装置
CN102464522A (zh) 低碳烯烃的生产方法
CN102464535B (zh) 甲醇或二甲醚生产低碳烯烃的方法
CN103772089B (zh) 用于提高乙烯、丙烯收率的反应装置
CN103537235B (zh) 含氧化合物制低碳烯烃的反应装置
CN102464528B (zh) 提高乙烯、丙烯收率的方法
CN102463079B (zh) 由甲醇生产低碳烯烃的反应装置
CN103772088B (zh) 提高乙烯、丙烯收率的方法
CN102875291B (zh) 由甲醇生产低碳烯烃的方法
CN103739425B (zh) 甲醇制烯烃反应过程中用于提高乙烯、丙烯收率的反应装置
CN102295504B (zh) 甲醇制备低碳烯烃的方法
CN102276399B (zh) 由甲醇和石脑油生产低碳烯烃的方法
CN102276403B (zh) 生产低碳烯烃的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant