CN107235821B - 一种甲醇制烯烃的装置，方法及应用 - Google Patents
一种甲醇制烯烃的装置，方法及应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107235821B CN107235821B CN201610187132.9A CN201610187132A CN107235821B CN 107235821 B CN107235821 B CN 107235821B CN 201610187132 A CN201610187132 A CN 201610187132A CN 107235821 B CN107235821 B CN 107235821B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- catalyst
- reactor
- distributor
- zone
- dilute phase
- 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.)
- Active
Links
Classifications
-
- 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
-
- 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
Abstract
本发明公开了一种甲醇制烯烃的装置，方法及应用，属于化工设备领域。该装置包括快速流化床反应器和再生器，其内的反应区或再生区、CA收集区、稀相区，反应区内的进料分布器、混合CA分布器、外循环CA分布器、CA再分配器，与混合CA分布器连接的CA混合器，与反应器稀相区和CA混合器连接的反应器外取热器，与低活性CA收集区和外循环CA分布器连接的外循环管，再生区内的主风分布器、外循环CA分布器、低活性CA分布器、冷后CA分布器、CA再分配器，与再生CA收集区和外循环CA分布器连接的外循环管，低活性CA汽提段，再生CA汽提段，再生器外取热器，CA与反应气分离器，CA与烟气分离器，反应器稀相区和再生器稀相区内的旋风分离器。
Description
技术领域
本发明涉及化工设备领域，特别涉及一种甲醇制烯烃的装置，方法及应用。
背景技术
随着我国国民经济的发展，现代化学工业对乙烯、丙烯等低碳烯烃的需求日渐攀升，其中，以甲醇为原料来生产乙烯、丙烯等低碳烯烃的甲醇制烯烃(Methanol toOlefins，MTO)技术，其具有反应速度快、放热量大，低碳烯烃选择性高等特点，受到愈来愈多的瞩目。可见，提供一种甲醇制烯烃的装置是十分必要的。
现有技术提供了这样一种甲醇制烯烃的装置，该甲醇制烯烃的包括反应器、再生器、再生催化剂汽提段、待生催化剂汽提段、反应器外取热器、再生器冷循环外取热器、再生器外取热器，所述反应器内从底部向上依次设置反应器进料分布器、冷再生催化剂器外分支的分布器、反应器外取热器催化剂分布器、反应器格栅、及催化剂和反应气分离装置，所述再生器内从底部向上依次设置再生器主风分布器、待生催化剂器外分支的分布器、再生器格栅，所述再生器冷循环外取热器与再生催化剂汽提段串联后与所述冷再生催化剂器外分支的分布器连接，所述待生催化剂汽提段与所述待生催化剂器外分支的分布器连接。
然而，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
现有技术提供的甲醇制烯烃的装置中，反应器多为气泡床反应器，反应过程为传质控制，在保证转化率的同时，较长的反应时间会引起烯烃的后反应，大大降低反应选择性。另外，自再生器导出的再生催化剂进入反应器床层后会在其内产生局部高温区，自反应器外取热器返回的冷后催化剂进入反应器床层后会在其内产生局部低温区，以上各因素均会降低反应的选择性。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供了一种能使避免发生烯烃后反应，且避免反应器床层内出现局部高温区和低温区以提高反应选择性的甲醇制烯烃的装置，方法及应用。具体技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种甲醇制烯烃的装置，所述装置包括快速流化床反应器，由下自上依次设置在所述快速流化床反应器内部的反应区、低活性催化剂收集区、反应器稀相区，快速流化床再生器，由下自上依次设置在所述快速流化床再生器内部的再生区、再生催化剂收集区、再生器稀相区，由下自上依次设置在所述反应区内的甲醇进料分布器、混合催化剂分布器、第一外循环催化剂分布器、第一催化剂再分配器，与所述混合催化剂分布器连接的催化剂混合器，上下端分别与所述反应器稀相区和所述催化剂混合器连接的反应器外取热器，上下端分别与所述低活性催化剂收集区和所述第一外循环催化剂分布器连接的第一外循环管，由下自上依次设置在所述再生区内的主风分布器、第二外循环催化剂分布器、低活性催化剂分布器、冷后催化剂分布器、第二催化剂再分配器，上下端分别与所述再生催化剂收集区和所述第二外循环催化剂分布器连接的第二外循环管，上下端分别与所述低活性催化剂收集区和所述低活性催化剂分布器连接的低活性催化剂汽提段，上下端分别与所述再生催化剂收集区和所述催化剂混合器连接的再生催化剂汽提段，上下端分别与所述再生器稀相区和所述冷后催化剂分布器连接的再生器外取热器，上下端分别位于所述反应器稀相区和所述低活性催化剂收集区的催化剂与反应气分离器，上下端分别位于所述再生器稀相区和所述再生催化剂收集区的催化剂与烟气分离器，设置在所述反应器稀相区内且相连通的顶旋风分离器和反应气三级旋风分离器，设置在所述再生器稀相区内且相连通的一二级旋风分离器和再生烟气三级旋风分离器。
具体地，作为优选，所述催化剂与反应气分离器包括由下自上顺次连通的变径段、稀相管和粗旋风分离器；
所述变径段和所述稀相管的下端均位于所述低活性催化剂收集区内，所述稀相管的下端以上的部分位于所述反应器稀相区内，所述粗旋风分离器顶部设置有具有进气孔的第一升气管，且所述第一升气管与所述顶旋风分离器相连通。
具体地，作为优选，所述反应气三级旋风分离器部分位于所述反应器稀相区内部，另外一部分位于所述反应器稀相区外部，且位于所述反应器稀相区外部的反应气三级旋风分离器的顶部设置有净化气输送管，位于所述反应器稀相区内部的反应气三级旋风分离器的底部设置有细粉导出管，用于将再生的废催化剂细粉导出所述快速流化床反应器外部。
具体地，作为优选，所述顶旋风分离器顶部设置有第二升气管，所述顶旋风分离器通过所述第二升气管与所述位于所述反应器稀相区内部的反应气三级旋风分离器相连通。
具体地，作为优选，所述催化剂混合器的底部设置有提升介质入口，且所述催化剂混合器通过第一斜管和第二斜管分别与所述反应器外取热器和所述再生催化剂汽提段相连通，且所述反应器外取热器通过第三斜管与所述低活性催化剂收集区相连通；
所述第一斜管上设置有第一下滑阀，所述第三斜管上设置有第一上滑阀，所述反应器外取热器的上部设置有与所述第一上滑阀电信号连接的第一催化剂料位计，所述反应区的壁上设置有与所述第一下滑阀电信号连接的第一温度传感器。
具体地，作为优选，所述再生烟气旋风分离器部分位于所述再生器稀相区内部，另外一部分位于所述再生器稀相区外部；
所述一二级旋风分离器的顶部设置有第三升气管，且所述第三升气管与位于所述再生器稀相区内部的所述再生烟气旋风分离器相连通；
位于所述再生器稀相区外部的所述再生烟气旋风分离器顶部设置有净化再生烟气输送管。
具体地，作为优选，所述再生器外取热器的上部通过第四斜管与所述再生催化剂收集区连接，所述第四斜管上设置有第二上滑阀，所述再生器外取热器上部还设置有与所述第二上滑阀电信号连接的第二催化剂料位计；
所述再生器外取热器的下部通过第五斜管与所述冷后催化剂分布器连接，所述第五斜管上设置有第二下滑阀，所述再生催化剂收集区的壁上设置有与所述第二下滑阀电信号连接的第二温度传感器。
具体地，作为优选，1-5个所述第一催化剂再分配器沿水平方向彼此间隔设置，且第一催化剂再分配器的孔隙率为60-90％；
1-5个所述第二催化剂再分配器沿水平方向彼此间隔设置，且第二催化剂再分配器的孔隙率为60-90％。
第二方面，本发明实施例提供了利用所述的任意一种装置进行甲醇制烯烃的方法。
第三方面，本发明实施例提供了上述的任意一种装置在甲醇制烯烃中的应用。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明实施例提供的甲醇制烯烃的装置，通过采用强化的快速流化床反应器，并使顶旋风分离器与催化剂与反应气分离器直接相连通，能够及时分离反应气体与催化剂，显著降低烯烃后反应的发生。通过使用催化剂混合器分别与混合催化剂分布器、反应器外取热器及再生催化剂汽提段相连通，可将再生催化剂和由反应器外取热器冷后返回的低温催化剂混合后再通过混合催化剂分布器均匀分布在反应区的下部，如此可有效避免反应器床层内出现局部高温区和低温区。通过在反应区内设置第一外循环催化剂分布器和第一催化剂再分配器，以及在再生区内设置第二外循环催化剂分布器、低活性催化剂分布器、冷后催化剂分布器和第二催化剂再分配器，不仅能保证反应物和催化剂的温度及活性均匀分布，且能保证反应气体与催化剂的接触效果。由上述可知，以上各因素均能助于提高反应的选择性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的甲醇制烯烃的装置的结构示意图。
附图标记分别表示：
1 反应器，
101 反应区，
102 低活性催化剂收集区，
103 反应器稀相区，
2 再生器，
201 再生区，
202 再生催化剂收集区，
203 再生器稀相区，
3 甲醇进料分布器，
4 混合催化剂分布器，
5 第一外循环催化剂分布器，
6 第一催化剂再分配器，
7 催化剂混合器，
8 反应器外取热器，
9 第一外循环管，
10 主风分布器，
11 第二外循环催化剂分布器，
12 低活性催化剂分布器，
13 冷后催化剂分布器，
14 第二催化剂再分配器，
15 第二外循环管，
16 低活性催化剂汽提段，
17 再生催化剂汽提段，
18 再生器外取热器，
19 催化剂与反应气分离器，
191 变径段，
192 稀相管，
193 粗旋风分离器，
194 第一升气管，
20 催化剂与烟气分离器，
21 顶旋风分离器，
22 反应气三级旋风分离器，
23 一二级旋风分离器，
24 再生烟气三级旋风分离器，
25 净化气输送管，
26 细粉导出管，
27 第二升气管，
28 提升介质入口，
29 第一斜管，
30 第二斜管，
31 第三斜管，
32 第三升气管，
33 净化再生烟气输送管，
34 第四斜管，
35 第五斜管。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
第一方面，本发明实施例提供了一种甲醇制烯烃的装置，如附图1所示，该装置包括快速流化床反应器1，由下自上依次设置在快速流化床反应器1内部的反应区101、低活性催化剂收集区102、反应器稀相区103。该装置还包括快速流化床再生器2，由下自上依次设置在快速流化床再生器2内部的再生区201、再生催化剂收集区202、再生器稀相区203，由下自上依次设置在反应区101内的甲醇进料分布器3、混合催化剂分布器4、第一外循环催化剂分布器5、第一催化剂再分配器6。进一步地，该装置还包括与混合催化剂分布器4连接的催化剂混合器7，上下端分别与反应器稀相区103和催化剂混合器7连接的反应器外取热器8，上下端分别与低活性催化剂收集区102和第一外循环催化剂分布器5连接的第一外循环管9，由下自上依次设置在再生区201内的主风分布器10、第二外循环催化剂分布器11、低活性催化剂分布器12、冷后催化剂分布器13、第二催化剂再分配器14。该装置该包括上下端分别与再生催化剂收集区202和第二外循环催化剂分布器11连接的第二外循环管15；上下端分别与低活性催化剂收集区102和低活性催化剂分布器12连接的低活性催化剂汽提段16；上下端分别与再生催化剂收集区202和催化剂混合器7连接的再生催化剂汽提段17；上下端分别与再生器稀相区203和冷后催化剂分布器13连接的再生器外取热器18；上下端分别位于反应器稀相区103和低活性催化剂收集区102的催化剂与反应气分离器19；上下端分别位于再生器稀相区203和再生催化剂收集区202的催化剂与烟气分离器20；设置在反应器稀相区103内且相连通的顶旋风分离器21和反应气三级旋风分离器22；设置在再生器稀相区203内且相连通的一二级旋风分离器23和再生烟气三级旋风分离器24。
可以理解的是，本发明实施例中所述的快速流化床反应器和快速流化床再生器均为本领域常见的现有技术，本发明实施例并不对其各自的内部结构作具体限定。另外，在本发明实施例中“催化剂”可以简称为CA。举例来说，低活性催化剂收集区102也可以简写成低活性CA收集区。
本发明实施例提供的甲醇制烯烃的装置，通过采用强化的快速流化床反应器1，并使顶旋风分离器21与催化剂与反应气分离器19直接相连通，能够及时分离反应气体与催化剂，显著降低烯烃后反应的发生。通过使用催化剂混合器7分别与混合催化剂分布器4、反应器外取热器8及再生催化剂汽提段17相连通，可将再生催化剂和由反应器外取热器8冷后返回的低温催化剂混合后再通过混合催化剂分布器4均匀分布在反应区101的下部，如此可有效避免反应器床层内出现局部高温区和低温区。通过在反应区101内设置第一外循环催化剂分布器5和第一催化剂再分配器6，以及在再生区201内设置第二外循环催化剂分布器11、低活性催化剂分布器12、冷后催化剂分布器13和第二催化剂再分配器14，不仅能保证反应物和催化剂的温度及活性均匀分布，且能保证反应气体与催化剂的接触效果。由上述可知，以上各因素均能助于提高反应的选择性。
进一步地，该催化剂与反应气分离器19包括由下自上顺次连通的变径段191、稀相管192和粗旋风分离器193。其中，变径段191和稀相管192的下端均位于低活性催化剂收集区102内，稀相管192的下端以上的部分位于反应器稀相区103内，粗旋风分离器193顶部设置有具有进气孔的第一升气管194，且第一升气管194与顶旋风分离器21相连通。通过如上设置，当反应气体自反应区101上行到催化剂与反应气分离器19中时，可以进行催化剂与反应气的快速分离，减少两者不必要的接触，即加快了反应气的排出以及催化剂粉尘的分离，更利于降低烯烃后反应发生的几率，提高反应的选择性。进一步具体地，在第一升气管194的顶部设置进气孔，该进气孔的压降为500-4000Pa，例如为800Pa、1000Pa、1500Pa、2000Pa、2500Pa、3000Pa、3500Pa等，如此可保证反应器稀相区103内的低活性催化剂汽提气体和低活性催化剂收集区102的流化气体通过该进气孔进入顶旋风分离器21进行快速的尘气分离。
作为优选，反应气三级旋风分离器22部分位于反应器稀相区103内部，另外一部分位于反应器稀相区103外部，通过如上设置，一方面可减少反应气三级旋风分离器22的占地，节省基础和结构投资，而且可保证位于反应器稀相区103内部的反应气三级旋风分离器22可与顶旋风分离器21直接相连，实现了两者之间的最短连接及最少弯头设置，保证了反应气体流动过程的压降最小。进一步地，位于反应器稀相区103外部的反应气三级旋风分离器22的顶部设置有净化气输送管25，可将分离后的净化气输送至外部的下游设备中进行待处理。同时，位于反应器稀相区103内部的反应气三级旋风分离器22的底部设置有细粉导出管26，用于将废催化剂细粉导出快速流化床反应器1外部。可以理解的是，该细粉导出管26可以穿过反应器稀相区103的器壁直至下游设备，或者穿过反应气三级旋风分离器22的内部直至下游设备。
具体地，顶旋风分离器21顶部设置有第二升气管27，顶旋风分离器21通过第二升气管27与位于反应器稀相区103内部的反应气三级旋风分离器22相连通。通过设置第二升气管27即可实现顶旋风分离器21与反应气三级旋风分离器22之间的最短距离的直接相连。
进一步地，本发明实施例中，催化剂混合器7的底部设置有提升介质入口28，且催化剂混合器7通过第一斜管29和第二斜管30分别与反应器外取热器8和再生催化剂汽提段17相连通，且反应器外取热器8通过第三斜管31与低活性催化剂收集区102相连通。通过催化剂混合器7将高温高活性的再生催化剂与由反应器外取热器8返回的低温低活性的冷后催化剂混合均匀，保证混合后的催化剂进入反应区101时不会在反应区101内出现局部高温或局部低温，从而提高反应选择性。
进一步地，第一斜管29上设置有第一下滑阀，第三斜管31上设置有第一上滑阀，反应器外取热器8的上部设置有与第一上滑阀电信号连接的第一催化剂料位计，反应区101的壁上设置有与第一下滑阀电信号连接的第一温度传感器。本发明实施例通过使用第一上滑阀来控制第一催化剂料位计，进而控制反应器外取热器8中上部催化剂的料位，能大幅度降低催化剂对反应器外取热器8内换热管束的热冲击和磨蚀，延长其内部换热管束的使用寿命。通过使用第一温度传感器可实时测量反应区101的温度，同时根据反应区101的温度，利用第一下滑阀控制反应器外取热器8的催化剂循环量，进而达到精确可控反应区101的温度的目的。
作为优选，本发明实施例中，再生烟气三级旋风分离器24部分位于再生器稀相区203内部，另外一部分位于再生器稀相区203外部。如此设置可减少再生烟气三级旋风分离器24的占地，节省基础和结构投资。
另外，一二级旋风分离器23的顶部设置有第三升气管32，且第三升气管32与位于再生器稀相区203内部的再生烟气三级旋风分离器24相连通，如此设置实现了一二级旋风分离器23与再生烟气三级旋风分离器24之间的最短连接和最少弯头，保证了再生烟气在两者之间的流动过程压降最小。位于再生器稀相区203外部的再生烟气三级旋风分离器24顶部设置有净化再生烟气输送管33，以将净化后的烟气输送到外部。进一步地，再生烟气三级旋风分离器24的底部设置有再生废催化剂细粉导出管，其或者穿过再生器稀相区203的壁直至下游设备，或者穿过再生烟气三级旋风分离器24内部直至下游设备。
具体地，再生器外取热器18的上部通过第四斜管34与再生催化剂收集区202连接，第四斜管34上设置有第二上滑阀，再生器外取热器18上部还设置有与第二上滑阀电信号连接的第二催化剂料位计。通过如上设置，可使用第二上滑阀控制再生器外取热器18内上部催化剂的料位，进而降低催化剂对再生器外取热器18内的换热管束的热冲击和磨蚀，延长其使用寿命。
进一步地，再生器外取热器18的下部通过第五斜管35与冷后催化剂分布器13连接，第五斜管35上设置有第二下滑阀，再生催化剂收集区202的壁上设置有与第二下滑阀电信号连接的第二温度传感器。通过如上设置，可根据第二温度传感器测定再生催化剂收集区202的温度，然后反馈至第二下滑阀，并利用第二下滑阀控制再生器外取热器18的催化剂循环量，进而精确控制再生温度。
具体地，作为优选，1-5个，例如2个、3个、4个、5个第一催化剂再分配器6沿水平方向彼此间隔设置，且第一催化剂再分配器6的孔隙率为60-90％，例如为65％、70％、75％、80％等，如此设置，当反应气体和催化剂穿过反应区101内设置的第一催化剂再分配器6时，可消除床层内的大气泡，改善催化剂与反应气体的接触效果，提高反应的选择性。类似地，1-5个，例如2个、3个、4个、5个第二催化剂再分配器14沿水平方向彼此间隔设置，且第二催化剂再分配器的孔隙率为60-90％，例如为65％、70％、75％、80％等，如此设置，当再生烟气和催化剂穿过第二催化剂再分配器14时，可消除再生器内的大气泡，保证催化剂的均匀再生。
第二方面，本发明实施例提供了利用上述的任意一种甲醇制烯烃的装置进行甲醇制烯烃的方法。
具体地，该甲醇制烯烃的方法(当然也可以理解为该甲醇制烯烃的装置的工作原理)如下：
甲醇原料至快速流化床反应器1底部的原料入口进入甲醇进料分布器3中进行均匀分布，然后进入反应区101的反应床层内，此时再生催化剂与由反应器外取热器8冷后的催化剂混合后进入混合催化剂分布器4进行均匀分布至反应区101下部，并与甲醇原料接触反应，生成富含低碳烯烃，例如乙烯和丙烯的反应气。反应气和参与反应后结焦的低活性催化剂穿过第一催化剂再分配器6上行进入到催化剂与反应气分离器19中进行分离。由催化剂与反应气分离器19分离出来的反应气体经粗旋风分离器193直接进入顶旋风分离器21进行再分离。在此过程中，在反应器稀相区103内的低活性催化剂汽提气体和低活性催化剂收集区102的流化气体将通过粗旋风分离器193上的第一升气管194上的进气孔进入顶旋风分离器21，然后与反应气体一起进入反应气三级旋风分离器22进行净化，净化后的反应气体将通过净化气输送管25送至下游装置。
与此同时，由催化剂与反应气分离器19所分离出来的低活性催化剂排至低活性催化剂收集区102，而低活性催化剂分为三部分，第一部分低活性催化剂经第三斜管31进入反应器外取热器8进行冷却，冷却后的催化剂经过第一斜管29进入催化剂混合器7；第二部分低活性催化剂进入第一外循环管9进行循环，然后经第一外循环催化剂分布器5分布到反应区101；第三部分低活性催化剂进入低活性催化剂汽提段16，并经低活性催化剂输送管后，由低活性催化剂分布器12分布到快速流化床再生器2的再生区201内。再生区201内的低活性催化剂与由主风分布器10分布的主风接触、烧焦，生成的烟气和再生催化剂穿过第二催化剂再分配器14上行，并进入催化剂与烟气分离器20中进行分离。分离出来的烟气依次经再生烟气一二级旋风分离器23、再生烟气三级旋风分离器24净化后送至下游设备；分离出来的再生催化剂排至再生催化剂收集区202，此时，再生催化剂分为三部分，第一部分再生催化剂经过第四斜管34进入再生器外取热器18进行冷却，冷却后的催化剂经过冷后催化剂分布器13分布到再生器下部；第二部分再生催化剂进入第二外循环管15，经第二外循环催化剂分布器11分布到再生器内；第三部分再生催化剂经过再生催化剂汽提段17，经第二斜管30后进入催化剂混合器7内，并与来自反应器外取热器8的冷后催化剂混合均匀，然后由混合催化剂分布器4分布到反应区101内参与制备低碳烯烃的反应。
作为优选，甲醇原料进入反应区101前需预热到120-200℃；甲醇原料与催化剂在反应区101内反应的温度优选控制在450-490℃，反应的压力优选控制在0.05-0.2MPa；反应区101气相线速控制在0.9-2.0m/s，反应区101为强化的快速流化床；低活性催化剂在再生器2内再生的温度优选控制在640-680℃，压力优选控制在0.05-0.2MPa，快速床再生器气相线速优选控制在0.9-2.0m/s；催化剂混合器7的出口混合催化剂的温度优选控制在400-450℃。
第三方面，本发明实施例提供了上述的任意一种装置在甲醇制烯烃中的应用。
以下将通过具体实施例1、2和3进一步地描述本发明，需要说明的是，以下具体实施例均采用了如本发明实施例提供的附图1所示的装置，同时根据本发明实施例提供的上述方法来进行甲醇制烯烃过程，所不同的是其中一些具体反应条件。
实施例1
本实施例利用本发明实施例上述的装置进行甲醇制烯烃的生产过程，如下所示：甲醇原料被预热到120℃后进入反应区101底部，再生催化剂通过再生催化剂汽提段17和催化剂混合器7后，由混合催化剂分布器4分布在反应区101下部。在反应温度为450℃，反应压力为0.2MPa(G)，反应的质量空速控制在8h-1的条件下，甲醇原料与再生催化剂接触发生反应，生成富含低碳烯烃的反应气，反应多余热量由反应器外取热器8取走，返回的冷催化剂与再生催化剂混合后由混合催化剂分布器4分布到反应区101中部；反应气通过第一催化剂再分配器6上行，依次进入催化剂与反应气分离器19、粗旋风分离器193、顶旋风分离器21以实现反应气和催化剂的分离；由粗旋风分离器193和顶旋风分离器21分离出来的低活性催化剂经低活性催化剂汽提段16汽提后，通过低活性催化剂分布器12分布于快速流化床再生器2下部。与此同时，分离出来的反应气由顶旋风分离器21上的第二升气管27进入反应气三级旋风分离器22进一步净化除尘，送至下游装置。主风通过再生器的主风入口进入再生区201底部，在再生温度为680℃，再生压力为0.2MPa(G)的条件下，低活性催化剂与主风接触、烧焦，得到再生催化剂，再生器内过剩热量由再生器外取热器18取走；再生催化剂经过再生催化剂汽提段17、催化剂混合器7后，由混合催化剂分布器4分布到反应区101下部，继续与进入反应区101内的甲醇原料反应。
实施例2
本实施例与实施例1的生产过程基本一致，区别仅仅在于，甲醇原料被预热到180℃，反应温度控制在475℃，反应压力控制在0.1MPa(G)，反应的质量空速控制在5h-1，再生温度控制在650℃，再生压力控制在0.08MPa(G)。
实施例3
本实施例与实施例1的生产过程基本一致，区别仅仅在于，甲醇原料被预热到220℃，反应温度控制在490℃，反应压力控制在0.05MPa(G)，反应的质量空速控制在2h-1，再生温度控制在640℃，再生压力控制在0.05MPa(G)。
实施例4
本实施例对实施例1、2和3的实施效果进行了具体测定，具体数据请参见表1：
表1
| 实施效果 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 甲醇转化率 | 99.94％ | 99.95％ | 99.97％ |
| 乙烯+丙烯选择性 | 79.1％ | 78.5％ | 78.4％ |
| 生焦率 | 1.75％ | 1.77％ | 1.79％ |
| 催化剂单耗 | 0.79kg/t乙烯+丙烯 | 0.78kg/t乙烯+丙烯 | 0.78kg/t乙烯+丙烯 |
由表1可知，利用本发明实施例提供的甲醇制烯烃的装置所进行的烯烃制备，其反应选择性高，可以获得至少79％的碳基选择性，且生焦率和催化剂的单耗均较低，具有较高的经济适应性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的保护范围，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 (8)
1.一种甲醇制烯烃的装置，其特征在于，所述装置包括快速流化床反应器(1)，由下自上依次设置在所述快速流化床反应器(1)内部的反应区(101)、低活性催化剂收集区(102)、反应器稀相区(103)，快速流化床再生器(2)，由下自上依次设置在所述快速流化床再生器(2)内部的再生区(201)、再生催化剂收集区(202)、再生器稀相区(203)，由下自上依次设置在所述反应区(101)内的甲醇进料分布器(3)、混合催化剂分布器(4)、第一外循环催化剂分布器(5)、第一催化剂再分配器(6)，与所述混合催化剂分布器(4)连接的催化剂混合器(7)，上下端分别与所述反应器稀相区(103)和所述催化剂混合器(7)连接的反应器外取热器(8)，上下端分别与所述低活性催化剂收集区(102)和所述第一外循环催化剂分布器(5)连接的第一外循环管(9)，由下自上依次设置在所述再生区(201)内的主风分布器(10)、第二外循环催化剂分布器(11)、低活性催化剂分布器(12)、冷后催化剂分布器(13)、第二催化剂再分配器(14)，上下端分别与所述再生催化剂收集区(202)和所述第二外循环催化剂分布器(11)连接的第二外循环管(15)，上下端分别与所述低活性催化剂收集区(102)和所述低活性催化剂分布器(12)连接的低活性催化剂汽提段(16)，上下端分别与所述再生催化剂收集区(202)和所述催化剂混合器(7)连接的再生催化剂汽提段(17)，上下端分别与所述再生器稀相区(203)和所述冷后催化剂分布器(13)连接的再生器外取热器(18)，上下端分别位于所述反应器稀相区(103)和所述低活性催化剂收集区(102)的催化剂与反应气分离器(19)，上下端分别位于所述再生器稀相区(203)和所述再生催化剂收集区(202)内的催化剂与烟气分离器(20)，设置在所述反应器稀相区(103)内且相连通的顶旋风分离器(21)和反应气三级旋风分离器(22)，设置在所述再生器稀相区(203)内且相连通的一二级旋风分离器(23)和再生烟气三级旋风分离器(24)；
所述反应气三级旋风分离器(22)部分位于所述反应器稀相区(103)内部，另外一部分位于所述反应器稀相区(103)外部，且位于所述反应器稀相区(103)外部的反应气三级旋风分离器(22)的顶部设置有净化气输送管(25)，位于所述反应器稀相区(103)内部的反应气三级旋风分离器(22)的底部设置有细粉导出管(26)，用于将再生的废催化剂细粉导出所述快速流化床反应器外部；
所述细粉导出管(26)或者穿过所述反应器稀相区(103)的器壁直至下游设备，或者穿过所述反应气三级旋风分离器(22)的内部直至下游设备；
所述催化剂混合器(7)的底部设置有提升介质入口(28)，且所述催化剂混合器(7)通过第一斜管(29)和第二斜管(30)分别与所述反应器外取热器(8)和所述再生催化剂汽提段(17)相连通，且所述反应器外取热器(8)通过第三斜管(31)与所述低活性催化剂收集区(102)相连通；
所述第一斜管(29)上设置有第一下滑阀，所述第三斜管(31)上设置有第一上滑阀，所述反应器外取热器(8)的上部设置有与所述第一上滑阀电信号连接的第一催化剂料位计，所述反应区(101)的壁上设置有与所述第一下滑阀电信号连接的第一温度传感器。
2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述催化剂与反应气分离器(19)包括由下自上顺次连通的变径段(191)、稀相管(192)和粗旋风分离器(193)；
所述变径段(191)和所述稀相管(192)的下端均位于所述低活性催化剂收集区(102)内，所述稀相管(192)的下端以上的部分位于所述反应器稀相区(103)内，所述粗旋风分离器(193)顶部设置有具有进气孔的第一升气管(194)，且所述第一升气管(194)与所述顶旋风分离器(21)相连通。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述顶旋风分离器(21)顶部设置有第二升气管(27)，所述顶旋风分离器(21)通过所述第二升气管(27)与所述位于所述反应器稀相区(103)内部的反应气三级旋风分离器(22)相连通。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述再生烟气三级旋风分离器(24)部分位于所述再生器稀相区(203)内部，另外一部分位于所述再生器稀相区(203)外部；
所述一二级旋风分离器(23)的顶部设置有第三升气管(32)，且所述第三升气管(32)与位于所述再生器稀相区(203)内部的所述再生烟气三级旋风分离器(24)相连通；
位于所述再生器稀相区(203)外部的所述再生烟气三级旋风分离器(24)顶部设置有净化再生烟气输送管(33)。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述再生器外取热器(18)的上部通过第四斜管(34)与所述再生催化剂收集区(202)连接，所述第四斜管(34)上设置有第二上滑阀，所述再生器外取热器(18)上部还设置有与所述第二上滑阀电信号连接的第二催化剂料位计；
所述再生器外取热器(18)的下部通过第五斜管(35)与所述冷后催化剂分布器(13)连接，所述第五斜管(35)上设置有第二下滑阀，所述再生催化剂收集区(202)的壁上设置有与所述第二下滑阀电信号连接的第二温度传感器。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，1-5个所述第一催化剂再分配器(6)沿水平方向彼此间隔设置，且所述第一催化剂再分配器(6)的孔隙率为60-90％；
1-5个所述第二催化剂再分配器(14)沿水平方向彼此间隔设置，且所述第二催化剂再分配器(14)的孔隙率为60-90％。
7.利用权利要求1-6任一项所述的装置进行甲醇制烯烃的方法。
8.权利要求1-6任一项所述的装置在甲醇制烯烃中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610187132.9A CN107235821B (zh) | 2016-03-29 | 2016-03-29 | 一种甲醇制烯烃的装置，方法及应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610187132.9A CN107235821B (zh) | 2016-03-29 | 2016-03-29 | 一种甲醇制烯烃的装置，方法及应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107235821A CN107235821A (zh) | 2017-10-10 |
| CN107235821B true CN107235821B (zh) | 2023-08-22 |
Family
ID=59983571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610187132.9A Active CN107235821B (zh) | 2016-03-29 | 2016-03-29 | 一种甲醇制烯烃的装置，方法及应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107235821B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110724553B (zh) | 2018-07-16 | 2021-04-06 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种采用稀相输送床与快速流化床进行催化裂解的方法和系统 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101164685A (zh) * | 2006-10-20 | 2008-04-23 | 中国石油化工股份有限公司 | 组合式快速流化床反应器 |
| CN101165025A (zh) * | 2006-10-20 | 2008-04-23 | 中国石油化工股份有限公司 | 甲醇或二甲醚生产乙烯、丙烯的方法 |
| CN101165026A (zh) * | 2006-10-20 | 2008-04-23 | 中国石油化工股份有限公司 | 由甲醇或二甲醚生产乙烯和丙烯的方法 |
| CN101327445A (zh) * | 2008-06-12 | 2008-12-24 | 中国石油化工股份有限公司 | 含氧化合物制备低碳烯烃催化剂的高效再生方法 |
| CN102274761A (zh) * | 2010-06-11 | 2011-12-14 | 中国石油化工股份有限公司 | 甲醇制低碳烯烃催化剂再生装置 |
| CN102274752A (zh) * | 2010-06-11 | 2011-12-14 | 中国石油化工股份有限公司 | 甲醇制烯烃工艺中再生催化剂返回反应器的方法 |
| CN103288570A (zh) * | 2013-04-28 | 2013-09-11 | 中国石油天然气集团公司 | 一种甲醇制烯烃的装置及其方法 |
| CN104478643A (zh) * | 2014-12-12 | 2015-04-01 | 神华集团有限责任公司 | 甲醇和/或二甲醚制烯烃的装置及方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7273960B2 (en) * | 2002-10-25 | 2007-09-25 | Exxonmobil Chemical Patents Inc | Fluid bed oxygenates to olefins reactor apparatus and process of controlling same |
-
2016
- 2016-03-29 CN CN201610187132.9A patent/CN107235821B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101164685A (zh) * | 2006-10-20 | 2008-04-23 | 中国石油化工股份有限公司 | 组合式快速流化床反应器 |
| CN101165025A (zh) * | 2006-10-20 | 2008-04-23 | 中国石油化工股份有限公司 | 甲醇或二甲醚生产乙烯、丙烯的方法 |
| CN101165026A (zh) * | 2006-10-20 | 2008-04-23 | 中国石油化工股份有限公司 | 由甲醇或二甲醚生产乙烯和丙烯的方法 |
| CN101327445A (zh) * | 2008-06-12 | 2008-12-24 | 中国石油化工股份有限公司 | 含氧化合物制备低碳烯烃催化剂的高效再生方法 |
| CN102274761A (zh) * | 2010-06-11 | 2011-12-14 | 中国石油化工股份有限公司 | 甲醇制低碳烯烃催化剂再生装置 |
| CN102274752A (zh) * | 2010-06-11 | 2011-12-14 | 中国石油化工股份有限公司 | 甲醇制烯烃工艺中再生催化剂返回反应器的方法 |
| CN103288570A (zh) * | 2013-04-28 | 2013-09-11 | 中国石油天然气集团公司 | 一种甲醇制烯烃的装置及其方法 |
| CN104478643A (zh) * | 2014-12-12 | 2015-04-01 | 神华集团有限责任公司 | 甲醇和/或二甲醚制烯烃的装置及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107235821A (zh) | 2017-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101402541B (zh) | 一种乙炔加氢制乙烯的流化床工艺及装置 | |
| CN105457568B (zh) | 甲醇和/或二甲醚催化转化制乙烯和芳烃的双再生器反应装置及其反应方法 | |
| WO2014071842A1 (zh) | 一种反应区催化剂控制和再生剂净化取热冷却方法及装置 | |
| CN105175208A (zh) | 乙炔加氢制备乙烯的方法及用于该方法的反应塔 | |
| CN204973827U (zh) | 一种用于乙炔加氢制乙烯的反应塔 | |
| CN101474582B (zh) | 一种再生催化剂的冷却和汽提设备 | |
| CN101665395A (zh) | 一种合成气制甲烷的流化床工艺和装置 | |
| CN101333141A (zh) | 甲醇或二甲醚转化为低碳烯烃的反应装置 | |
| CN103288570B (zh) | 一种甲醇制烯烃的装置及其方法 | |
| CN103772092A (zh) | 甲醇转化为低碳烯烃的反应装置 | |
| CN110078580B (zh) | 一种甲烷氧化偶联制乙烯的流化床反应装置和方法 | |
| CN107235821B (zh) | 一种甲醇制烯烃的装置，方法及应用 | |
| CN104945211B (zh) | 一种甲醇制烃类催化反应取热和催化剂循环方法 | |
| CN202808647U (zh) | 粗甲醇合成系统 | |
| CN103537235B (zh) | 含氧化合物制低碳烯烃的反应装置 | |
| CN103739419B (zh) | 甲醇制低碳烯烃的方法 | |
| CN205528515U (zh) | 一种甲醇制烯烃的装置 | |
| CN103739428A (zh) | 以甲醇为原料生产低碳烯烃的装置 | |
| CN113457748A (zh) | 一种催化剂器外再生系统及方法 | |
| CN105582860B (zh) | 一种催化转化系统 | |
| CN106914191A (zh) | 甲醇制烃类流化床反应方法 | |
| CN103772091B (zh) | 由甲醇生产低碳烯烃的方法 | |
| CN114425248B (zh) | 一种催化器混合器和用于生产低碳烯烃的装置及生产低碳烯烃的方法和应用 | |
| CN105037070A (zh) | 一种甲醇催化脱水制丙烯的反应装置和方法 | |
| CN210700021U (zh) | 烯烃制备装置 |
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 | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 100007 Dongzhimen North Street, Dongcheng District, Dongcheng District, Beijing Applicant after: CHINA NATIONAL PETROLEUM Corp. Applicant after: CHINA PETROLEUM ENGINEERING & CONSTRUCTION Corp. Address before: 100007 Dongzhimen North Street, Dongcheng District, Dongcheng District, Beijing Applicant before: China National Petroleum Corp. Applicant before: China Petroleum Engineering & Construction Corp. |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20190523 Address after: 100007 Dongzhimen North Street, Dongcheng District, Dongcheng District, Beijing Applicant after: CHINA NATIONAL PETROLEUM Corp. Applicant after: CNPC EAST CHINA DESIGN INSTITUTE CO.,LTD. Address before: 100007 Dongzhimen North Street, Dongcheng District, Dongcheng District, Beijing Applicant before: CHINA NATIONAL PETROLEUM Corp. Applicant before: CHINA PETROLEUM ENGINEERING & CONSTRUCTION Corp. |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |