CN110818522A - 一种含氧化合物制取芳烃和低碳烯烃的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含氧化合物制取芳烃和低碳烯烃的装置和方法，包括反应器、再生器、外取热器、待生汽提器和再生汽提器，其特征在于：所述反应器包括第一反应器和第二反应器，所述的第一反应器和第二反应器同轴布置，且和再生器采用并列式布置，第二反应器高于再生器；在第一反应器和第二反应器底部设置有进料分布器，原料通入进料分布器内进行分布。采用本发明可以最大程度提高目的产品的选择性；解决了反应器和再生器中催化剂高床层、流化困难的问题，保持流化状态；可以满足MTA工艺反应再生条件的要求。

Description

一种含氧化合物制取芳烃和低碳烯烃的装置和方法
技术领域
本发明涉及从一种或者几种非烃化合物制备烃技术领域，特别涉及一种含氧化合物制取芳烃和低碳烯烃的装置和方法。
背景技术
乙烯、丙烯和芳烃（尤其是三苯，苯、甲苯和二甲苯即BTX）是重要的基本有机化工原料。目前，对二甲苯主要经芳烃联合装置得到，首先将石脑油通过重整制得含芳烃的重整生成油，然后经芳烃抽提、芳烃分馏、歧化及烷基转移、二甲苯异构化以及吸附分离等单元最大限度地得到对二甲苯产品。由于对二甲苯在三个异构体的含量受热力学控制，对二甲苯在C8混合芳烃中只占23%左右，所以整个对二甲苯生产工艺过程中物料循环处理量大，设备庞大，操作费用高。特别是二甲苯三个异构体的沸点相差很小，采用通常的蒸馏技术不能得到高纯度对二甲苯，而必须采用昂贵的吸附分离工艺。为了避免二甲苯分离的麻烦和技术障碍，需要发展对二甲苯选择性达到近100%的催化剂和工艺技术，这是从根本上改进对二甲苯生产方法的新途径。
甲苯择形歧化和甲苯甲醇烷基化均是通过催化剂的择形高选择性生产对二甲苯的新技术，其中甲苯甲醇烷基化生产对二甲苯的反应条件比较温和，又可以使用非石油产品的甲醇做原料，从而实现了石油化工和煤化工的有机结合，是一条重要的新路线，早已引起国内外许多研究者的兴趣，但目前世界上还没有大规模的生产装置问世。这种方法的吸引力是收率要比甲苯择形歧化工艺高一倍，而且具有许多优点：（1）每吨对二甲苯所需的甲苯数量可由甲苯择形歧化法的约2吨降到1吨；（2）甲醇容易得到，比较便宜；（3）苯的产生量很少。因此，甲苯甲醇烷基化生产对二甲苯将是未来对二甲苯生产的最经济可行的技术路线，也是最具有发展前景的新工艺。
甲苯甲醇选择性烷基化利用市场过剩的甲苯资源和非石油路线生产的廉价甲醇资源高选择性地生产对二甲苯，该技术的突破和工业应用不但可以缓解市场巨大的供需矛盾，而且高选择性对二甲苯的生产可以避免投资巨大的吸附分离技术，通过结晶分离即可获得高纯度的对二甲苯产品，这必将带来对二甲苯生产行业的重大变革。几十年来，国内外许多研究机构和大公司均投入了大量的人力物力对该技术的催化剂和工艺进行了大量的研究工作，但遗憾的是，该技术的工业应用仍然面临着许多技术困难。因此，在巨大的市场需求和技术发展的推动下，加快该技术高水平催化剂的开发和工艺技术研究将仍具有重要意义。
近年来，有关含氧化合物生成芳烃和低碳烯烃的方法，已成为业内人士研究的热点和重点。人们从工艺流程以及设备结构等方面进行了广泛的研究和探索。
中国专利CN202962437U披露了一种流化床反应再生装置，该发明属于石油化工、煤化工设备技术领域，用于利用甲醇为原料生产低碳烯烃、汽油、芳烃。该装置包括反应器、再生器、催化剂汽提输送管及再生器外取热器，该实用新型采用空气提升待生催化剂输送管，待生汽提段上部与反应器连接，同时经热再生剂管与再生剂汽提段下部连接。待生催化剂输送不用氮气或蒸汽，可降低能量消耗；在待生催化剂掺入高温再生催化剂，可提高温度，提高汽提效率。应用于甲醇综合利用。该发明存在问题是，来自反应器的高温待生催化剂中可能由于汽提效果差而夹带少量的油气，如果采用空气提升待生催化剂输送管，有待生催化剂产生尾燃，待生催化剂输送管局部过热的风险。
CN104177210A披露了醇醚类化合物联产烯烃与芳烃的方法，该发明涉及基础化工领域，特别涉及一种醇醚类化合物联产烯烃与芳烃的方法，包括以下步骤 ：(1) 以醇或 /和醚类化合物为原料，在第一流化床反应器中进行生成烯烃的化学反应 ；(2) 第一流化床反应器出口混合气分离出目的烯烃产物后 ；部分副产物进入第二反应器，进行生成混合芳烃的化学反应 ；(3) 第二反应器出口的混合气经分离出混合芳烃及目的烯烃产物，部分副产物循环至第二反应器继续进行生成混合芳烃的化学反应。本发明包括两个反应器，两个反应器分别在两种催化剂的作用下进行醇醚制烯烃反应及低碳烃芳构化反应，通过催化剂、反应器形式及操作条件的具体选择，使得醇醚原料高选择性地转化为烯烃和芳烃产品。该发明存在问题是，采用两种不同类型催化剂，催化剂的再生在两个再生器中独立进行或一个再生器的不同区域进行。
CN104557365A披露了甲醇和 / 或二甲醚转化制乙烯、丙烯和芳烃的同轴式流化床反应系统及其反应方法，该发明涉及一种甲醇和 / 或二甲醚转化制乙烯、丙烯和芳烃的同轴式流化床反应系统及其方法，主要解决现有技术中乙烯、丙烯和芳烃收率低的问题。本发明通过包括反应器（1）、再生器（2）、汽提器（3）的系统，原料（15）从反应器反应段（24）下部进入反应器（1）和催化剂接触反应，反应后的积炭催化剂下行进入和反应器（1）底部相连的待生斜管（7），再经汽提立管（8）提升至汽提器（3），汽提后的催化剂进入再生器（2）再生，再生后的催化剂经脱气罐（4）脱气下行至反应器反应段（24）的技术方案，较好地解决了该问题，可用于乙烯、丙烯和芳烃工业生产中。该发明存在问题是，该发明所述的反应器为单个反应器，存在催化剂床层高，流化困难问题。
中国专利CN106794437A披露了由含氧化合物制造汽油、烯烃和芳烃化合物的设备和方法，该发明提供了在含有催化剂的流化床中将含氧化合物原料诸如甲醇和二甲醚转化成烃诸如汽油沸腾组分、烯烃和芳烃化合物的设备和方法。该发明存在问题是，该发明所述的反应器为单个反应器，存在催化剂床层高，流化困难问题。
综上所述，在现有技术中，通过对反应器内部结构的优化、工艺流程的优化以及操作条件的优化，在一定程度上改善了产品选择性，但现有技术中上述装置型式存在着反应器和再生器中催化剂床层高、催化剂流化困难、取热困难、选择性差较大问题，本发明有针对性的解决了该问题。
发明内容
本发明提供一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃的装置和方法，适合含氧化合物制取芳烃和低碳烯烃工艺的高温、加压、强放热、转化率要求高以及产品选择性的要求等特点，以解决现有技术中催化剂床层高、流化难以及气体循环要求的条件不同等问题，最大程度发挥各自反应的优势，提高目的产品的选择性。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，包括反应器、再生器、外取热器、待生汽提器和再生汽提器，其特征在于：所述反应器包括第一反应器和第二反应器，再生器通过再生汽提器、再生滑阀、再生催化剂输送管与第一反应器相连，再生催化剂输送管伸入第一反应器内部；第一反应器和第二反应器相连通；所述待生汽提器分别与第一反应器、第二反应器和再生器的底部相连通；所述再生汽提器通过再生滑阀、再生催化剂输送管与第一反应器相通；在第二反应器设置有外取热器，所述外取热器分别与第一反应器和第二反应器相连通；所述的第一反应器和第二反应器同轴布置，且和再生器采用并列式布置，第二反应器高于第一反应器；在第一反应器和第二反应器底部设置有进料分布器，原料通入进料分布器内进行分布。
本发明一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其进一步特征在于：所述再生催化剂输送管可以作为提升管反应器用。当回炼轻烃返回气（C4~C8气体）时，再生催化剂输送管可以作为提升管反应器用，提升管反应器进料优选轻烃返回气（C4~C8气体），轻烃返回气可以是分一股或多股注入提升管反应器的上部、中部或下部。当不回炼轻烃返回气（C4~C8气体）时，再生催化剂输送管可以用来输送再生催化剂，输送介质优选蒸汽。
本发明一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其进一步特征在于：所述外取热器通过外取热入口管和第二反应器相连，通过外取热返回管与第一反应器相连，在所述外取热返回管设置有滑阀。
本发明一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其进一步特征在于：所述的第一反应器和第二反应器均为流化床（湍流床和快速床）或者湍流床反应器，优选湍流床反应器。根据反应要求采用原料分别进入各反应器，进入第一反应器的可以是含氧化合物（甲醇、二甲醚等）和芳烃（苯、甲苯、C8~C10芳烃）的混合进料，或者是轻烃返回气、含氧化合物和芳烃的混合进料，优选含氧化合物和芳烃的混合进料；进入第二反应器的可以是轻烃气体、含氧化合物（甲醇、二甲醚等），或者是两者的混合物。优先推荐含氧化合物。
本发明一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其进一步特征在于：所述第一反应器和第二反应器之间通过气固分布器或管道相连。
本发明一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其进一步特征在于：所述待生汽提器一端通过待生剂入口管与第二反应器连通，一端通过待生剂循环管与第一反应器连通，另一端通过待生剂输送管与再生器连通。所述待生汽提器下部的待生剂循环管，可以返回第一反应器的上、中、下任何部位，优选下部。在所述待生剂循环管和待生剂输送管上设置有滑阀。
本发明一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其进一步特征在于：所述再生汽提器一端与再生器底部连通，另一端通过再生催化剂输送管与第一反应器连通，在所述再生催化剂输送管上设置滑阀。
本发明一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其进一步特征在于：所述待生汽提器内设置有汽提格栅或汽提挡板，还设置有汽提介质分布器。所述再生汽提器内也设置有汽提格栅或汽提挡板，还设置有汽提介质分布器。所述的再生催化剂汽提器可以置于再生器外部或内部。
本发明一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其进一步特征在于：所述的进料分布器为分布管或分布板，优选分布管。
本发明一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其进一步特征在于：所述的第二反应器内部从上到下分为反应器稀相段、反应器过渡段和反应器密相段。
本发明一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其进一步特征在于：在所述的第二反应器内设置有气固分离设施, 第二反应器顶部设置有油气集气室，气固分离设施通入油气集气室。
本发明一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其进一步特征在于：所述气固分离装置为一级和二级旋风分离器，二级旋风分离器通入油气集气室。
本发明一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其进一步特征在于：在第二反应器外部或内部设置有三级旋风分离器，优选外部。置于第二反应器内部时与反应器同轴；所述的反应气三级旋风分离器可以是立式或卧式。
本发明一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其进一步特征在于：在第二反应器外设置有反应器四级旋风分离器，所述的反应器四级旋风分离器一端与反应器三级旋风分离器连通，另一端与反应器三旋回收催化剂储罐连通。
本发明一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其进一步特征在于：所述的再生器为流化床再生器，优选湍流床流化床再生器。所述的再生器内部分为再生器稀相段、再生器过渡段和再生器烧焦段。再生器烧焦段可以是湍流床或快速床或两者组合。
本发明一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其进一步特征在于：所述的再生器稀相段设置有气固分离装置，顶部设置设有烟气出口，再生烧焦段设置主风分布器，再生器底部设有主风入口。
本发明所述的主风分布器，可以是分布管或/和分布板，优选分布管。不仅主风分布均匀，抗磨损，而且使用寿命长。
本发明一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其进一步特征在于：所述的再生器为流化床再生器，优选湍流床流化床再生器。
本发明一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其进一步特征在于：所述再生器中的气固分离装置优选旋风分离器，旋风分离器为 1～3 级。
本发明所述的再生器中催化剂再生方式可以采用完全再生或不完全再生，优选采用完全再生。
本发明一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其进一步特征在于：在所述再生器、第一反应器和第二反应器内设置有取热设施。
本发明一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其进一步特征在于：
在第一反应器和第二反应器设置内和/或外取热设施，取热介质可以是含氧化合物原料、水、惰性介质和导热油的一种或几种，优选含氧化合物原料作为取热介质，并且含氧化合物原料优选液相原料，温度可以在 25～200℃范围内，优选 25～150℃范围 ；本发明所述的取热设施，设置在各反应器的反应段的中下部，反应器进料分布器的上方。设置外取热设施可以考虑下部催化剂返回第一反应器的上、中、下任何部位，优选中部。在所述第二反应器设置外取热设施，所述取热介质优选除氧水，以发生不同等级的蒸汽。
本发明一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其进一步特征在于：在所述再生器设置外取热设施，所述取热介质优选除氧水，以发生不同等级的蒸汽。
本发明一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其进一步特征在于：所述的第一反应器和第二反应器和再生器均为高床层，反应器密相段的催化剂床层高度与反应器密相段的直径之比在 0.5～20.0 的范围内，优选在 1～10 的范围内。再生器密相段的催化剂床层高度与再生器密相段的直径之比在 0.5～30.0 的范围内，优选在 1～20 的范围内。
本发明一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置所述的反应器为多级串联反应器，包括第一反应器和第二反应器，反应器可以是提升管或快速床反应器或湍流床，第一反应器和第二反应器之间可以用气固分布器相连。根据反应要求采用原料分别进入各反应器，进入第一反应器的可以是含氧化合物、甲苯和/或苯的混合进料，或者是轻烃返回气、含氧化合物、甲苯和/或苯的混合进料，优选含氧化合物和甲苯和/或苯的混合进料；进入第二反应器的也可以是轻烃气体、甲醇、二甲醚等含氧化合物，或者是两者的混合物。优先推荐含氧化合物。
本发明一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其进一步特征在于：所述的反应器为多级串联反应器，包括第一反应器和第二反应器，反应器可以是提升管或快速床反应器或湍流床，第一反应器和第二反应器之间可以用气固分布器相连。
本发明还提供用上述的含氧化合物制芳烃和低碳烯烃的装置进行的含氧化合物制芳烃和低碳烯烃的方法，具体为：
一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃的方法，其特征在于，由以下步骤组成：
1）第一反应器原料经预热后进入第一反应器内，在第一反应器内反应原料与来自再生输送管的高温催化剂直接接触，在催化剂作用下迅速进行反应，反应产物经第一反应器顶部进入第二反应器；
2）第二反应器原料经预热后进入第二反应器进行反应，与步骤1）中进入第二反应器的反应产物一起经第二反应器的气固分离设施除去携带的大部分催化剂后，再经反应器三级旋风分离器和反应器四级旋风分离器除去所夹带的催化剂后引出；
3）第二反应器的待生催化剂经外取热入口管进入外取热器，取热后经外取热返回管进入第一反应器内；
4）反应后失去活性的待生催化剂进入待生汽提器汽提，用于汽提待生催化剂携带的反应气，汽提后的待生催化剂分两路，一路经待生输送管进入再生器；另一路经待生剂循环管进入第一反应器；
5）在再生器内待生催化剂与主风逆流接触烧焦后，再生催化剂进入再生汽提器汽提，用于汽提再生催化剂携带的烟气，汽提后再生催化剂经再生催化剂输送管进入第一反应器和第二反应器。
本发明一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃方法，其进一步特征在于：所述再生催化剂输送管也可以作为提升管反应器用。
本发明一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其进一步特征在于：所述的第一反应器和第二反应器均为流化床反应器。
本发明一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃的方法，其进一步特征在于：所述第一反应器原料是含氧化合物和芳烃的混合进料，或者是轻烃返回气、含氧化合物和芳烃的混合进料，优选含氧化合物和芳烃的混合进料；含氧化合物、芳烃的重量比范围为0.1：10～10：0.11，优选范围0.5：1～10：1。
本发明一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃的方法，其进一步特征在于：所述第二反应器原料是含氧化合物或含氧化合物与轻烃返回气的混合物，优选含氧化合物。
本发明一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃的方法，其进一步特征在于：所述含氧化合物是以甲醇或二甲醚为主的含氧化合物，所述芳烃为甲苯、苯、C8~C10芳烃中的一种或一种以上，所述轻烃返回气为C4~C8气体。
本发明一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃的方法，其进一步特征在于：所述再生催化剂输送管可以作为提升管反应器用。当回炼轻烃返回气（C4~C8气体）时，再生催化剂输送管可以作为提升管反应器用，提升管反应器进料优选轻烃返回气（C4~C8气体），轻烃返回气可以是分一股或多股（2～5股）注入提升管反应器的上部、中部或下部。当不回炼轻烃返回气（C4~C8气体）时，再生催化剂输送管可以用来输送再生催化剂，输送介质优选蒸汽。
本发明一种含氧化合物制汽油的方法，其进一步特征在于：在第一和第二反应器原料进料管线上设置有轻烃返回气注入口，轻烃返回气通过原料进料管进入反应器。
本发明一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃的方法，其进一步特征在于：步骤2）所述反应产物经第一反应器顶部的气固分布器进入第二反应器继续进行反应。
本发明一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃的方法，其进一步特征在于：步骤2）所述反应产物经反应器三级旋风分离器和反应器四级旋风分离器除去所夹带的催化剂后引出，经换热后送至后部急冷、水洗系统。由反应器三级旋风分离器和反应器四级旋风分离器回收下来的催化剂进入废催化剂储罐，废催化剂经卸剂管线送至废催化剂罐。
本发明一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃的方法，其进一步特征在于：步骤5）催化剂与主风逆流接触烧焦后的烟气经两级旋风分离器除去携带的大部分催化剂后排出，再经减压阀（如果需要）、双动滑阀、降压孔板后送至余热锅炉回收热量后，由烟囱排放大气。
本发明一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃的方法，其进一步特征在于：所述待生汽提器内设有汽提格栅或汽提挡板，还设置有汽提介质分布器。所述再生汽提器内设有汽提格栅或汽提挡板，还设置有汽提介质分布器。
本发明一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃的方法，其进一步特征在于：在所述第一反应器和第二反应器内都设置有内和/或外取热设施，再生器外部设置外取热器。
本发明一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其进一步特征在于：所述的再生器为流化床再生器，优选湍流床流化床再生器。
本发明一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其进一步特征在于：汽提后的待生催化剂分两路，一路经待生剂输送管进入再生器；另一路经待生剂循环管进入第一反应器；
本发明所述的再生器中催化剂再生方式可以采用完全再生或不完全再生，优选采用完全再生。
本发明所述的一种含氧化合物制取芳烃和低碳烯烃的方法可用于含氧化合物转化制液体产品如MTA工艺（甲醇制芳烃工艺）的工业生产中。
本发明所述的一种含氧化合物制取芳烃和低碳烯烃的方法，其进一步特征在于：所述第一反应器和第二反应器的反应温度在300～650℃的范围内，优选在400～600℃的范围内 ；反应压力在 0.1～1.0MPaG 的范围内，优选在0.1～0.5MPaG 的范围内。再生温度在350～750℃的范围内，优选在450～700℃的范围内 ；再生压力在0.1～1.0MPaG 的范围内，优选在 0.1～0.5MPaG 的范围内。
本发明所述的一种含氧化合物制取芳烃和低碳烯烃的方法，其进一步特征在于：所述的反应器三级旋风分离器，温度在300～650℃的范围内，优选在400～600℃的范围内；压力在 0.1～1.0MPaG 的范围内，优选在0.1～ 0.5MPaG 的范围内。
本发明所述的一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃的装置，较好地解决了现有技术存在催化剂床层高、催化剂流化困难、取热困难、选择性差的问题，可用于含氧化合物转化制液体产品的工业生产中，譬如： MTA工艺（甲醇制芳烃工艺）和MTG工艺（甲醇制汽油工艺）等工艺中。此外，本发明所述的设备具有结构简单、易于实现、适用范围广、设备投资少等优点，可广泛用于含氧化合物转化制液体产品装置中。
本发明与现有技术相比，优点在于 ：
(1)采用本发明所提供的装置，可以最大程度提高目的产品的选择性，例如芳烃和低碳烯烃产品的选择性和收率 ；
(2)采用本发明所提供的装置，解决了反应器和再生器中催化剂高床层、流化困难的问题，保持流化状态；
(3)采用本发明所提供的装置，可以满足MTA工艺反应再生条件的要求。即反应气体停留时间长，催化剂停留时间较长，催化剂循环量较低的特点。可以有效地控制反应条件和再生条件，解决了高压，强放热带来的反应取热问题，可实现装置的热量平衡。操作简单，设备投资小。
(4)采用本发明所提供的装置，可以满足MTA工艺反应再生条件的要求。即对甲醇和甲苯不同的空速要求，催化剂停留时间较长，减少催化剂磨损的特点。操作简单，设备投资小。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。但并不限制本发明的范围。
附图说明
图1 是本发明一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃的装置图。
图中所示附图标记为： 1-再生催化剂输送管，2-轻烃返回气，3-原料进料管，4-外取热器，5-外取热入口管，6-第二反应器内取热设施，7-反应器密相段，8-反应器过渡段，9-反应器稀相段，10-反应器气固分离设施，11-废催化剂，12-反应器三旋回收催化剂储罐，13-反应器四级旋风分离器，14-反应器四级旋风分离器出口气体，15-反应器三级旋风分离器，17-油气，18-油气集气室， 19-待生剂入口管， 20-烟气，21-再生器气固分离设施，22-再生器，23-再生器稀相段，24-再生器过渡段，25-再生器烧焦段，26-再生器外取热出入口，27-再生器外取热器，28-主风，29-输送气体或原料，30-再生滑阀，31-待生滑阀，32-待生剂输送管，33-待生汽提器，34-进料分布器一，35-主风分布器，36-进料分布器二，37-待生滑阀二，38-待生剂循环管，39-第一反应器，40-第二反应器，41-外取热返回管，42-反应外取热滑阀， 43-气固分布器，44-第一反应器内取热设施，45-再生汽提器。
具体实施方式
如图 1 所示，一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃的装置，包括第一反应器 39、第二反应器40、再生器 22、反应器三级旋风分离器15、反应器四级旋风分离器13、反应器三旋回收催化剂储罐12、待生汽提器33、外取热器4和再生器外取热器27。第一反应器39和第二反应器40通过气固分布器43相通，第一反应器39与外取热器4、待生汽提器33和再生催化剂输送管1连通；第二反应器40与待生汽提器33、外取热器4和反应器三级旋风分离器15相通；再生器22与再生汽提器45、再生器外取热器27和待生剂输送管32 连通。
第一反应器39和第二反应器40同轴布置，且和再生器22采用并列式布置，第二反应器40高于第一反应器39；在第一反应器39底部设置有原料进料管3和进料分布器一34，在第二反应器40底部设置有原料进料管3和进料分布器二36，原料进料管3通入进料分布器二36内进行分布。
待生汽提器33一端通过待生剂入口管19与第二反应器40底部连通，一端与第一反应器39底部连通，另一端通过待生剂输送管32 与再生器 22 连通。第二反应器 40内部设置有反应器气固分离设施 10。再生器 22 内部设置再生器气固分离设施 21。再生器22设置再生器外取热器27，通过再生器外取热出入口26与再生器22相连；第一反应器39 设置内、外取热设施，优选第一反应器内取热设施44；第二反应器40 设置内、外取热设施，优选第二反应器内取热设施 6。
外取热器4通过外取热入口管5和第二反应器40相连，通过外取热返回管41与第一反应器39相连，在所述外取热返回管41设置有反应外取热滑阀42。
第二反应器40内部从上到下分为反应器稀相段9、反应器过渡段8和反应器密相段7。第二反应器40顶部设置有油气集气室18，反应油气17通过反应器气固分离设施10通入油气集气室18。
再生器22内部分为再生器稀相段23、再生器过渡段24和再生器烧焦段25。再生器烧焦段25可以是湍流床或快速床或两者组合。再生器稀相段23设置有再生器气固分离设施21，顶部设置设有烟气20出口，再生烧焦段25设置主风分布器35，再生器底部设有主风28入口。再生汽提器45一端与再生器22底部连通，另一端通过再生催化剂输送管1与第一反应器39连通，在再生催化剂输送管1上设置再生滑阀30；所述再生催化剂输送管1也可以作为提升管反应器用。
甲醇或二甲醚为主的含氧化合物和甲苯和/或苯经过预热后，从原料进料管 3 进入第一反应器39内的进料分布器一34，在第一反应器39内氧化合物与来自再生催化剂输送管1的高温再生催化剂直接接触，在催化剂作用下迅速进行反应；反应产物经第一反应器39顶部的气固分布器43进入第二反应器40继续进行反应；部分预热后的甲醇或二甲醚为主的含氧化合物也进入第二反应器40进行反应，反应产物经反应器气固分离设施10除去携带的大部分催化剂后，再经反应器三级旋风分离器15和反应器四级旋风分离器13除去所夹带的催化剂后引出，经换热后送至后部急冷、水洗系统。反应器气固分离设施10为两级旋风分离器。
由反应器三级旋风分离器15和反应器四级旋风分离器13回收下来的催化剂进入反应器三旋回收催化剂储罐 12，废催化剂11经卸剂管线进入废催化剂罐。
待生催化剂进入待生汽提器33汽提，所述待生汽提器33内设置有汽提格栅或汽提挡板，还设置有汽提介质分布器。用于汽提待生催化剂携带的反应气，汽提后的待生催化剂分两路，一路经待生滑阀 31 后进入待生剂输送管32，然后进入再生器22。另一路经待生滑阀二 37 后进入待生剂循环管38，然后进入第一反应器39。在再生器22内与主风28逆流接触烧焦后，再生催化剂经再生催化剂输送管1进入第一反应器39和第二反应器40进行反应。再生后的烟气 20 经再生器气固分离设施 21 除去携带的大部分催化剂后，再经减压阀（如果需要）、双动滑阀、降压孔板后送至余热锅炉回收热量后，由烟囱排放大气。
根据反应要求采用原料分别进入各反应器，所述反应器的进料是含氧化合物、甲苯和/或苯的一种或两种原料，可以单独进料或混合进料。进入第一反应器39的进料优先推荐以甲醇或二甲醚为主的含氧化合物、甲苯和/或苯的混合进料。进入第二反应器40的进料优先推荐以甲醇或二甲醚为主的含氧化合物。再生催化剂输送管1也可以作为提升管反应器用，进入提升管反应器可以是轻烃返回气2（C4~C8气体），轻烃返回气2（C4~C8气体）的注入位置，可以设在含氧化合物进料管线上，混合后一起进第一反应器39或第二反应器40；也可以设在提升管反应器的上部、中部或/和下部，可以是分一股或多股轻烃返回气。当轻烃返回气2（C4~C8气体）不进再生催化剂输送管1回炼时，再生催化剂输送管作为输送再生催化剂用，输送气体29优选蒸汽。本发明所述第一反应器的进料是以甲醇或二甲醚为主的含氧化合物和甲苯和/或苯的混合进料，含氧化合物和甲苯和/或苯的重量比范围为0.1：10～10：0.11，优选范围0.5：1～10：1。

Claims (32)

1.一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，包括反应器、再生器、外取热器、待生汽提器和再生汽提器，其特征在于：所述反应器包括第一反应器和第二反应器，再生器通过再生汽提器、再生滑阀、再生催化剂输送管与第一反应器相连，再生催化剂输送管伸入第一反应器内部；第一反应器和第二反应器相连通；所述待生汽提器分别与第一反应器、第二反应器和再生器的底部相连通；所述再生汽提器通过再生滑阀、再生催化剂输送管与第一反应器相通；在第二反应器设置有外取热器，所述外取热器分别与第一反应器和第二反应器相连通；所述的第一反应器和第二反应器同轴布置，且和再生器采用并列式布置，第二反应器高于第一反应器；在第一反应器和第二反应器底部设置有进料分布器，原料通入进料分布器内进行分布。
2.根据权利要求1所述的含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其特征在于：所述外取热器通过外取热入口管和第二反应器相连，通过外取热返回管与第一反应器相连，在所述外取热返回管设置有滑阀。
3.根据权利要求1所述的含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其特征在于：所述再生催化剂输送管也是提升管反应器。
4.根据权利要求1所述的含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其特征在于：所述的第一反应器和第二反应器均为流化床、湍流床或快速床反应器。
5.根据权利要求1所述的含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其特征在于：所述第一反应器和第二反应器之间通过气固分布器或管道相连。
6.根据权利要求1所述的含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其特征在于：所述待生汽提器一端通过待生剂入口管与第二反应器底部连通，一端通过待生剂返回管与第一反应器连通，另一端通过待生剂输送管与再生器连通。
7.根据权利要求1所述的含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其特征在于：所述再生汽提器一端与再生器底部连通，另一端通过再生催化剂输送管与第一反应器连通，在所述再生催化剂输送管上设置滑阀。
8.根据权利要求1所述的含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其特征在于：所述待生汽提器内设置有汽提格栅或汽提挡板，还设置有汽提介质分布器；所述再生汽提器内设置有汽提格栅或汽提挡板，还设置有汽提介质分布器，所述的再生催化剂汽提器置于再生器外部或内部。
9.根据权利要求1所述的含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其特征在于：所述的进料分布器为分布管或分布板。
10.根据权利要求1所述的含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其特征在于：所述的第二反应器内部从上到下分为反应器稀相段、反应器过渡段和反应器密相段。
11.根据权利要求1所述的含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其特征在于：在所述的第二反应器内设置有气固分离设施,第二反应器顶部设置有油气集气室，气固分离设施通入油气集气室。
12.根据权利要求11所述的含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其特征在于：所述气固分离设施为一级和二级旋风分离器，二级旋风分离器通入油气集气室。
13.根据权利要求1所述的含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其特征在于：在第二反应器外部或内部设置有三级旋风分离器，所述的反应气三级旋风分离器是立式或卧式。
14.根据权利要求13所述的含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其特征在于：在第二反应器外设置有反应器四级旋风分离器，所述的反应器四级旋风分离器一端与反应器三级旋风分离器连通，另一端与反应器三旋回收催化剂储罐连通。
15.根据权利要求1所述的含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其特征在于：所述的再生器为流化床再生器，所述的再生器内部分为再生器稀相段、再生器过渡段和再生器烧焦段。
16.根据权利要求15所述的含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其特征在于：所述的再生器稀相段设置有气固分离装置，顶部设置设有烟气出口，再生烧焦段设置主风分布器，再生器底部设有主风入口。
17.根据权利要求16所述的含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其特征在于：所述的主风分布器，是分布管和/或分布板。
18.根据权利要求1所述的含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其特征在于：在第一反应器和第二反应器设置内和/或外取热设施，设置在第一反应器和第二反应器的中下部，反应器进料分布器的上方；在所述再生器外部设置外取热设施。
19.根据权利要求1所述的含氧化合物制芳烃和低碳烯烃装置，其特征在于：所述的第一反应器和第二反应器和再生器均为高床层，反应器密相段的催化剂床层高度与反应器密相段的直径之比在0.5～20.0；再生器密相段的催化剂床层高度与再生器密相段的直径之比在0.5～30.0。
20.一种含氧化合物制芳烃和低碳烯烃的方法，其特征在于，由以下步骤组成：
1)第一反应器原料经预热后进入第一反应器内，在第一反应器内反应原料与来自再生输送管的高温催化剂直接接触，在催化剂作用下迅速进行反应，反应产物经第一反应器顶部进入第二反应器；
2)第二反应器原料经预热后进入第二反应器进行反应，与步骤1)中进入第二反应器的反应产物一起经第二反应器的气固分离设施除去携带的大部分催化剂后，再经反应器三级旋风分离器和反应器四级旋风分离器除去所夹带的催化剂后引出；
3)第二反应器的待生催化剂经外取热入口管进入外取热器，取热后经外取热返回管进入第一反应器内；
4)反应后失去活性的待生催化剂进入待生汽提器汽提，用于汽提待生催化剂携带的反应气，汽提后的待生催化剂分两路，一路经待生输送管进入再生器；另一路经待生剂循环管进入第一反应器；
5)在再生器内待生催化剂与主风逆流接触烧焦后，再生催化剂进入再生汽提器汽提，用于汽提再生催化剂携带的烟气，汽提后再生催化剂经再生催化剂输送管进入第一反应器和第二反应器。
21.根据权利要求20所述的含氧化合物制芳烃和低碳烯烃的方法，其特征在于：所述再生催化剂输送管也可以作为提升管反应器用，提升管反应器进料为轻烃返回气，轻烃返回气是分一股或多股注入提升管反应器的上部、中部或下部。
22.根据权利要求20所述的含氧化合物制芳烃和低碳烯烃的方法，其特征在于：所述第一反应器原料是含氧化合物和芳烃混合进料，或者轻烃返回气、含氧化合物和芳烃的混合进料；含氧化合物和芳烃的重量比范围为0.1：10～10：0.1。
23.根据权利要求20所述的含氧化合物制芳烃和低碳烯烃的方法，其特征在于：所述第二反应器原料是含氧化合物或含氧化合物与轻烃返回气的混合物。
24.根据权利要求20所述的含氧化合物制芳烃和低碳烯烃的方法，其特征在于：所述第一反应器原料是含氧化合物和芳烃混合进料，含氧化合物和芳烃的重量比范围为0.5：1～10：1；所述第二反应器原料是含氧化合物。
25.根据权利要求20所述的含氧化合物制芳烃和低碳烯烃的方法，其特征在于：所述含氧化合物是以甲醇或二甲醚为主的含氧化合物，所述芳烃为甲苯、苯、C8～C10芳烃中的一种或一种以上，所述轻烃返回气为C4～C8气体。
26.根据权利要求20所述的含氧化合物制芳烃和低碳烯烃的方法，其特征在于：步骤2)所述反应产物经反应器三级旋风分离器和反应器四级旋风分离器除去所夹带的催化剂后引出，经换热后送至后部急冷、水洗系统。由反应器三级旋风分离器和反应器四级旋风分离器回收下来的催化剂进入反应器三旋回收催化剂储罐，废催化剂经卸剂管线送至废催化剂罐。
27.根据权利要求20所述的含氧化合物制芳烃和低碳烯烃的方法，其特征在于：步骤2)所述反应产物经第一反应器顶部的气固分布器进入第二反应器继续进行反应。
28.根据权利要求20所述的含氧化合物制芳烃和低碳烯烃的方法，其特征在于：步骤5)所述再生后的烟气经两级旋风分离器除去携带的大部分催化剂后排出，再经减压阀、双动滑阀、降压孔板后送至余热锅炉回收热量后，由烟囱排放大气。
29.根据权利要求20所述的含氧化合物制芳烃和低碳烯烃的方法，其特征在于：所述的第一反应器和第二反应器为流化床反应器；所述的再生器为流化床再生器。
30.根据权利要求20所述的含氧化合物制芳烃和低碳烯烃的方法，其特征在于：所述第一反应器和第二反应器的反应温度在300～650℃的范围内；反应压力在0.1～1.0MPaG的范围内；再生温度在350～750℃的范围内；再生压力在0.1～1.0MPaG的范围内。
31.根据权利要求30所述的含氧化合物制芳烃和低碳烯烃的方法，其特征在于：所述第一反应器和第二反应器的反应温度在400～600℃的范围内；反应压力在0.1～0.5MPaG的范围内；再生温度在450～700℃的范围内；再生压力在0.1～0.5MPaG的范围内。
32.根据权利要求20所述的含氧化合物制芳烃和低碳烯烃的方法，其特征在于：所述的反应器三级旋风分离器，温度在400～600℃的范围内；压力在0.1～0.5MPaG的范围内。
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