CN109456137B - 甲醇制烯烃反应-再生系统的停开工方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种甲醇制烯烃反应‑再生系统的停开工方法。该甲醇制烯烃反应‑再生系统包括反应器、再生器和催化剂存储设备，反应器和再生器连通，催化剂存储设备与反应器以及再生器分别连通，停开工方法包括停工过程和开工过程，停工过程包括：控制再生器中的催化剂的定碳在1.5～3.0％之间，并将再生器中的定碳在1.5～3.0％之间的催化剂输送至催化剂存储设备中；开工过程包括：将催化剂存储设备中的催化剂输送至再生器中并发生燃烧反应。该停开工方法中，在停工的过程中控制再生器中的催化剂定碳含量较高，后续的开工过程中这部分催化剂输送至再生器中进行燃烧反应，减少了反应器‑再生器升温所需燃料气的消耗且节省了开工时间。
Description
技术领域
本申请涉及甲醇制烯烃领域，具体而言，涉及一种甲醇制烯烃反应-再生系统的停开工方法。
背景技术
甲醇制烯烃(Methanol To Olefin，简称MTO)技术，是以甲醇为原料，在较低的反应压力和合适的反应温度条件下，与硅铝磷酸盐分子筛催化剂相接触从而产生乙烯以及丙烯为主要产品的技术。该技术副产甲烷、乙烷、丙烷、氢气等可燃气和碳四、碳五及以上组分，还有微量的二氧化碳、甲酸和乙酸等酸性气体。在经过急冷和水洗塔时，绝大部分酸性气体被碱液中和，而碳五以上的重组分以及可溶于水的醛、酮和醇等有机物部分被冷凝，产品气温度迅速下降，在水洗塔顶产品气被冷却到50℃以下，进入了烯烃分离单元。
MTO停工周期为1～2天，而开工周期一般较长，至少需要3～5天，需要经过气密、置换、升温、恒温、加剂、升温、流化和进料等过程。利用加热炉及燃烧室给反应器及再生器提供升温及恒温所需要的热量。
公开号为CN102584515的专利文件公布了一种反应再生系统停工方法，停工时通入氮气代替蒸汽可以避免水热老化引起的催化剂的热崩，氮气的通入节省了停工置换的时间，避免催化剂和泥现象的发生，降低了操作成本。
公开号为CN101328101的专利文件公布了快速停工方法，停工时当再生器温度低于600℃时喷入燃料油维持烧焦，当催化剂积碳量小于0.5％后，停燃料油，先再生卸催化剂，反应器催化剂倒入再生器进行卸催化剂。
公开号为CN102020523的专利文件公布了一种开工方法，反应器中设置开工蒸汽过热器，将蒸汽温度过热至400～500℃后，通入反应器加热催化剂并进行升温至350℃以上，再生器升温用燃烧室加热的高温空气加热至550℃以上，甲醇进料前反-再两器之间无催化剂输送。
公开号为CN102863307的专利文件公布了一种开工方法，开工时先利用主风温度使反应器升温，再关闭通入反应器的主风后利用250～400℃的蒸汽置换空气，最后利用甲醇气相通入反应器中反应放热使得反应器升温至目标温度。
公开号为CN102367217的专利文件公布了一种开工方法，开工时先利用主风温度使反应器和再生器升温，再用加热炉给反应器升温，用燃烧室给再生器升温，加催化剂后，反应器和再生器分别升温至所要求温度，再通入甲醇进行反应。
以上专利文件均提到开工时利用甲醇提前通入反应器，利用反应放热来满足反应器升温的要求，这些方法在MTO停工前需要降甲醇负荷，通入稀释蒸汽，然后切断甲醇进料，一般在停车前需要进行反应器和再生器的催化剂流化再生，催化剂再生定碳通过主风烧焦而再生至0.5％时，可以卸催化剂，但此过程消耗了过多的主风来使催化剂达到合适的定碳范围内，在开工时反而需要把再生催化剂温度加热到500～550℃，开始进甲醇，这个过程并不能缩短开工时间，反而还浪费了部分能量。
在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种甲醇制烯烃反应-再生系统的停开工方法，以解决现有技术中的停开工方法的开工时间较长且消耗的能量较多的问题。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种甲醇制烯烃反应-再生系统的停开工方法，该甲醇制烯烃反应-再生系统包括反应器、再生器和催化剂存储设备，上述反应器和上述再生器连通，上述催化剂存储设备与上述反应器以及上述再生器分别连通，上述停开工方法包括停工过程和开工过程，上述停工过程包括：控制上述再生器中的催化剂的定碳在1.5～3.0％之间，并将上述再生器中的定碳在1.5～3.0％之间的上述催化剂输送至上述催化剂存储设备中；上述开工过程包括：将上述催化剂存储设备中的上述催化剂输送至上述再生器中并发生燃烧反应。
进一步地，上述停工过程中，通过向上述再生器中通入的风量小于或等于40000m3/h，使得上述再生器中的催化剂的定碳在1.5～3.0％之间。
进一步地，上述停工过程还包括：调节通入上述反应器中的甲醇在90～200t/h之间；向上述反应器中通入蒸汽，上述蒸汽的温度在280～320℃之间。
进一步地，在向上述反应器中通入上述蒸汽后，上述停工过程还包括：当上述反应器中的甲醇的流量大于或等于140～160t/h，且向上述反应器中通入置换气体，向上述反应器中通入温度小于450℃的置换气体，停止向上述反应器中通入上述蒸汽，上述置换气体用于置换上述反应器中的甲醇及产品气；当上述反应器中的甲醇的重量大于90t/h且小于140t/h时，停止向上述反应器中通入上述甲醇。
进一步地，当上述反应器中的上述甲醇的浓度小于0.5％时，停止向上述反应器中通入上述置换气体，优选上述置换气体包括氮气。
进一步地，在控制停止向上述反应器通入上述甲醇之后，在将上述再生器中的定碳在1.5～3.0％之间的催化剂输送至上述催化剂存储设备中之前，上述停工过程还包括：控制上述反应器与上述再生器中的催化剂的流化时间在0.5～8h之间。
进一步地，在将上述催化剂存储设备中的上述催化剂输送至上述再生器中之前，上述开工过程还包括：向上述再生器中通入主风，使得上述反应器和上述再生器内的温度均升至100～160℃之间；切断上述反应器和上述再生器之间的管线；向上述反应器中通入氮气，使得上述反应器中的温度升至300～350℃之间，调节通入上述再生器中的主风的温度及流量，使得上述再生器内的温度升温至300～350℃之间；调节通入上述反应器中氮气的温度及流量，使得上述反应器中的温度升至350～400℃之间，调节通入上述再生器中的主风的温度及流量，使得上述再生器内的温度升温至大于或等于500℃。
进一步地，在将上述催化剂存储设备中的上述催化剂输送至上述再生器中之后，上述开工方法还包括：对上述反应器和上述再生器进行微流化升温，使得上述催化剂发生上述燃烧反应；向上述反应器中通入气相的且温度小于或等于350℃的上述甲醇。
进一步地，上述甲醇制烯烃反应-再生系统还包括加热炉和燃烧室，上述加热炉与上述反应器连通，上述燃烧室与上述再生器连通，上述置换气体经过上述加热炉加热后再通入上述反应器中，上述主风经过上述燃烧室加热后再通入上述再生器中，上述甲醇经过上述加热炉加热后通入上述反应器中，优选控制上述加热炉的出口的温度小于或等于350℃。
进一步地，在向上述反应器中通入上述甲醇后，上述开工方法还包括：检测上述反应器和上述再生器中的温度，当上述反应器中的温度大于或等于350℃时，上述再生器中的温度大于或等于450℃时，且上述反应器的温度和上述再生器的温度逐渐增加时，减少上述加热炉和上述燃烧室的热负荷。
应用本申请的技术方案，上述的停开工方法中，在停工的过程中，控制再生器中的催化剂定碳含量较高，在1.5～3.0％之间，并且将这部分催化剂送入到催化剂存储设备中，后续在开工的过程中，将这部分定碳含量较高的催化剂输送至再生器中进行燃烧反应，放出大量的热量，从而实现再生器温度快速升温至预定温度，在反-再两器催化剂流动时，使得反应器温度升高，减少了反应器-再生器升温所需燃料气的消耗，且节省了开工时间。
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申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本申请的甲醇制烯烃反应-再生系统的实施例的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
1、甲醇汽化器；2、立式换热器；3、加热炉；4、反应器；5、再生器；6、待生催化剂循环管；7、再生催化剂循环管；8、燃烧室；9、主风机；10、反应器加卸剂线；11、再生器加卸剂线；12、催化剂罐；13、甲醇管线；14、氮气管线；15、蒸汽管线；16、反应气输出管线；17、再生烟气输出管线。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。
正如背景技术所介绍的，现有技术中的停开工方法中，在MTO停工前需要降甲醇负荷，通入稀释蒸汽，然后切断甲醇进料，一般在停车前需要进行反应器和再生器的催化剂流化再生，催化剂再生定碳通过主风烧焦而再生至0.5％时，可以卸催化剂，但此过程消耗了过多的主风来使催化剂达到合适的定碳范围内，在开工时反而需要把再生催化剂温度加热到500～550℃，开始进甲醇，这个过程并不能缩短开工时间，反而还浪费了部分能量，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种甲醇制烯烃反应-再生系统的停开工方法。
本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种甲醇制烯烃反应-再生系统的停开工方法，上述甲醇制烯烃反应-再生系统包括反应器、再生器和催化剂存储设备，上述反应器和上述再生器连通，上述催化剂存储设备与上述反应器以及上述再生器分别连通，上述停开工方法包括停工过程和开工过程，上述停工过程包括：控制上述再生器中的催化剂的定碳在1.5～3.0％之间，并将上述再生器中的定碳在1.5～3.0％之间的上述催化剂输送至上述催化剂存储设备中；上述开工过程包括：将上述催化剂存储设备中的上述催化剂输送至上述再生器中并发生燃烧反应。
上述的停开工方法中，在停工的过程中，控制再生器中的催化剂定碳含量较高，在1.5～3.0％之间，并且将这部分催化剂送入到催化剂存储设备中，后续在开工的过程中，将这部分定碳含量较高的催化剂输送至再生器中进行燃烧反应，放出大量的热量，从而实现再生器温度快速升温至预定温度，在反-再两器催化剂流动时，使得反应器温度升高，减少了反应器-再生器升温所需燃料气的消耗且节省了开工时间。
本申请的一种具体的实施例中，上述停工过程中，调节通入上述再生器中的风量在小于或等于40000m3/h，并视催化剂定碳情况逐步减少，即相比现有技术中的停工过程，减少向再生器中通入的风量，使得上述再生器中的催化剂表面的积炭较多，使得定碳在1.5～3.0％之间。
为了进一步降低反应器中的甲醇的负荷，加快停工的过程，本申请的一种实施例中，上述停工过程还包括：调节通入上述反应器中甲醇，使得甲醇的流量在90～200t/h之间，该流量逐渐减少，即在停工的过程中，减少向反应器中通入的甲醇的量；向上述反应器中通入蒸汽，蒸汽的温度在280～320℃之间，该蒸汽用来增加上述反应器中旋风分离器的入口线速并维持在14m/s以上，并且，上述，这样使得反应器中的催化剂跑损较少。
本申请的蒸汽可以为4.1MPa以下不同压力等级的水蒸气，也可以为其他的可以起到相同作用且不影响反应的其它气体，比如氮气、乙烷和丙烷。
本申请的另一种实施例中，在向上述反应器中通入上述蒸汽后，上述停工过程还包括：当上述反应器中的甲醇的流量大于或等于140～160t/h时，且向上述反应器中通入温度小于450℃的置换气体后，逐渐减少向上述反应器中通入上述蒸汽，上述置换气体用于置换上述反应器中的甲醇及产品气；当上述反应器中的甲醇的流量大于90t/h且小于140t/h时，停止向上述反应器中通入上述甲醇。
为了加快停工的过程，本申请的一种实施例中，当上述反应器中的上述甲醇的浓度小于0.5％时，停止向上述反应器中通入上述置换气体，优选上述置换气体包括氮气。当然，本申请的置换气体并不限于上述的氮气，还可以是现有技术中的其他气体，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的惰性气体作为置换气体。
本申请的又一种实施例中，在控制停止向上述反应器通入上述甲醇之后，在将上述再生器中的定碳在1.5～3.0％之间的催化剂输送至上述催化剂存储设备中之前，上述停工过程还包括：控制上述反应器与上述再生器中的催化剂的流化时间在0.5～8h之间。这样的流化时间对于控制较高的催化剂定碳有利。
为了较好地进行开工过程，使得开工过程的时间较短，本申请的一种实施例中，在将上述催化剂存储设备中的上述催化剂输送至上述再生器中之前，上述开工过程还包括：向上述再生器中通入主风，使得上述反应器和上述再生器内的温度均升至100～160℃之间；切断上述反应器和上述再生器之间的管线；向上述反应器中通入氮气，使得上述反应器中的温度升至300～350℃之间，调节通入上述再生器中主风的温度及流量，使得上述再生器内的温度升温至300～350℃之间；调节通入上述反应器中的氮气的温度及流量，使得上述反应器中的温度升至350～400℃之间，调节通入上述再生器中的主风的温度及流量，使得上述再生器内的温度升温至大于或等于500℃。
本申请的再一种实施例中，在将上述催化剂存储设备中的上述催化剂输送至上述再生器中之后，上述开工方法还包括：对上述反应器和上述再生器进行微流化升温，使得上述催化剂发生上述燃烧反应，放出大量的热，进而使得再生器的温度很快地升高，进而使得反应器的温度也能较快地提升；向上述反应器中通入气相的且温度小于或等于350℃的上述甲醇。
本申请的一种具体的实施例中，上述甲醇制烯烃反应-再生系统还包括加热炉和燃烧室，上述加热炉与上述反应器连通，上述燃烧室与上述再生器连通，上述置换气体经过上述加热炉加热后再通入上述反应器中，上述主风经过上述燃烧室加热后再通入上述再生器中，上述甲醇经过上述加热炉加热后通入上述反应器中，优选控制上述加热炉的出口的温度小于或等于350℃。
为了避免反应器和再生器中的温度过高，影响反应器和再生器中的反应，本申请的一种实施例中，在向上述反应器中通入上述甲醇后，上述开工方法还包括：检测上述反应器和上述再生器中的温度，当上述反应器中的温度大于或等于350℃时，上述再生器中的温度大于或等于450℃时，且上述反应器的温度和上述再生器的温度逐渐增加时，减少上述加热炉和上述燃烧室的热负荷。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案和技术效果，以下将结合具体的实施例来说明。
实施例1
如图1所示的甲醇制烯烃反应-再生系统，该系统包括甲醇汽化器1、立式换热器2、加热炉3、反应器4、再生器5、待生催化剂循环管6、再生催化剂循环管7、燃烧室8、主风机9、反应器加卸剂线10、再生器加卸剂线11、催化剂罐12、甲醇管线13、氮气管线14、蒸汽管线15、反应气输出管线16、和再生烟气输出管线17。
甲醇制烯烃反应-再生系统停工时降低甲醇负荷，及时降低主风机9通入再生器5的风量。负荷降低到200t/h，开始补入稀释蒸汽，点燃加热炉3；当降至90～140t/h时，通入稀释蒸汽流量增加到20～40t/h；通入加热炉3加热的氮气量逐渐增加时，逐渐关闭补入反应器4的稀释蒸汽，反应气放火炬，当氮气流量40000～60000Nm3/h，关闭稀释蒸汽，切断甲醇进料；反应器4-再生器5内催化剂维持流化，采样分析再生催化剂定碳至1.5～3％范围内，通过再生器加卸剂线11向催化剂罐12中卸剂；反应器4通入氮气置换甲醇十几小时后，采样分析可燃气浓度0.5％以下时，停止加热炉3所用氮气，反应器4内催化剂通过反应器加卸剂线10卸剂至催化剂罐12。
MTO反应-再生系统开工时按照正常程序开工。主风机9出口150～180℃，利用高温主风通入再生器5，再生器5中的主风通过待生催化剂循环管6和再生催化剂循环管7流向反应器4，给反应器4升温，反-再两器升温至100～160℃；切断待生催化剂循环管6和再生催化剂循环管7中的主风，点燃加热炉3来加热氮气，利用高温氮气给反应器4升温至300～350℃并置换空气，氮气流量为40000～70000Nm3/h，再生器5利用燃烧室8来加热主风进行升温至300～350℃，主风流量为30000～35000Nm3/h；利用加热炉3加热氮气使反应器4升温至350～400℃，氮气流量为70000～10000Nm3/h，再生器5利用燃烧室8升温至500℃以上，32000～42000Nm3/h；从催化剂罐12向反应器4和再生器5中加催化剂，反应器4和再生器5两器进行微流化升温。当再生器5升温至380～450℃，再生催化剂上的较高积碳开始燃烧并为再生器5提供热量，再生器5温度上升很快，此时需要增加反应器4和再生器5两器内催化剂循环，使得反应器4内催化剂升温，半小时内再生温度上升至630～680℃，反应器4内催化剂350℃以上时，通过甲醇管线13将甲醇引入进甲醇汽化器1，使液相甲醇变为气相，经过立式换热器2过热，与经过氮气管线14输出的氮气一同通入加热炉3，控制加热炉3出口不超350℃，随甲醇流量的增加逐渐降低加热炉3的负荷和氮气的通入量，当甲醇流量增加至90～140t/h，逐渐关闭向加热炉3输送氮气的氮气管线14，通入稀释蒸汽20～40t/h，当甲醇的重量增加至200t/h以上时，逐渐关闭蒸汽管线15；用反应内取热、雾化甲醇及急冷甲醇调节反应温度维持470～495℃，用外取热器及主风量调节再生温度640～670℃，最后停加热炉3和燃烧室8。
从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：
本申请的停开工方法中，在停工的过程中，控制再生器中的催化剂定碳含量较高，在1.5～3.0％之间，并且将这部分催化剂送入到催化剂存储设备中，后续在开工的过程中，将这部分定碳含量较高的催化剂输送至再生器中进行燃烧反应，放出大量的热量，从而实现再生器温度快速升温至预定温度，在反-再两器催化剂流动时，使得反应器温度升高，减少了反应器-再生器升温所需燃料气的消耗且节省了开工时间。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种甲醇制烯烃反应-再生系统的停开工方法，其特征在于，所述甲醇制烯烃反应-再生系统包括反应器、再生器和催化剂存储设备，所述反应器和所述再生器连通，所述催化剂存储设备与所述反应器以及所述再生器分别连通，所述停开工方法包括停工过程和开工过程，
所述停工过程包括：控制所述再生器中的催化剂的定碳在1.5~3.0%之间，并将所述再生器中的定碳在1.5~3.0%之间的所述催化剂输送至所述催化剂存储设备中；
所述开工过程包括：将所述催化剂存储设备中的所述催化剂输送至所述再生器中并发生燃烧反应。
2. 根据权利要求1所述的停开工方法，其特征在于，所述停工过程中，调节通入所述再生器中的风量小于或等于40000 m3/h，使得所述再生器中的催化剂的定碳在1.5~3.0%之间。
3.根据权利要求1所述的停开工方法，其特征在于，所述停工过程还包括：
调节通入所述反应器中的甲醇的流量在90~200t/h之间；
向所述反应器中通入蒸汽，所述蒸汽的温度在280~320℃之间。
4.根据权利要求3所述的停开工方法，其特征在于，在向所述反应器中通入所述蒸汽后，所述停工过程还包括：
当所述反应器中的甲醇的流量大于或等于140~160t/h时，向所述反应器中通入温度小于450℃的置换气体，停止向所述反应器中通入所述蒸汽，所述置换气体用于置换所述反应器中的甲醇及产品气；
当所述反应器中的甲醇的流量大于90t/h且小于140t/h时，停止向所述反应器中通入甲醇。
5.根据权利要求4所述的停开工方法，其特征在于，当所述反应器中的所述甲醇的浓度小于0.5%时，停止向所述反应器中通入所述置换气体。
6.根据权利要求5所述的停开工方法，其特征在于，所述置换气体包括氮气。
7.根据权利要求1所述的停开工方法，其特征在于，在控制停止向所述反应器通入所述甲醇之后，在将所述再生器中的定碳在1.5~3.0%之间的催化剂输送至所述催化剂存储设备中之前，所述停工过程还包括：
控制所述反应器与所述再生器中的催化剂的流化时间在0.5~8h之间。
8.根据权利要求4所述的停开工方法，其特征在于，在将所述催化剂存储设备中的所述催化剂输送至所述再生器中之前，所述开工过程还包括：
向所述再生器中通入主风，使得所述反应器和所述再生器内的温度均升至100~160℃之间；
切断所述反应器和所述再生器之间的管线；
向所述反应器中通入氮气，使得所述反应器中的温度升至300~350℃之间，调节通入所述再生器中的主风的温度及流量，使得所述再生器内的温度升温至300~350℃之间；
调节通入所述反应器中氮气的温度及流量，使得所述反应器中的温度升至350~400℃之间，调节通入所述再生器中主风的温度及流量，使得所述再生器内的温度升温至大于或等于500℃。
9.根据权利要求8所述的停开工方法，其特征在于，在将所述催化剂存储设备中的所述催化剂输送至所述再生器中之后，所述开工方法还包括：
对所述反应器和所述再生器进行微流化升温，使得所述催化剂发生所述燃烧反应；
向所述反应器中通入气相的且温度小于或等于350℃的所述甲醇。
10.根据权利要求9所述的停开工方法，其特征在于，所述甲醇制烯烃反应-再生系统还包括加热炉和燃烧室，所述加热炉与所述反应器连通，所述燃烧室与所述再生器连通，所述置换气体经过所述加热炉加热后再通入所述反应器中，所述主风经过所述燃烧室加热后再通入所述再生器中，所述甲醇经过所述加热炉加热后通入所述反应器中。
11.根据权利要求10所述的停开工方法，其特征在于，控制所述加热炉的出口的温度小于或等于350℃。
12.根据权利要求10所述的停开工方法，其特征在于，在向所述反应器中通入所述甲醇后，所述开工方法还包括：
检测所述反应器和所述再生器中的温度，当所述反应器中的温度大于或等于350℃时，所述再生器中的温度大于或等于450℃时，且所述反应器的温度和所述再生器的温度逐渐增加时，减少所述加热炉和所述燃烧室的热负荷。
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