CN111054276A - 甲醇转化生产烯烃的反应器及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种甲醇转化生产烯烃的反应器及工艺，主要解决甲醇转化生产烯烃过程中低碳烯烃目标产物选择性较低的问题。所述反应器主要由催化剂下料管、原料分布器、剂料接触区、反应沉降区、汽提区及产品气导流管组成，通过特殊结构强化料剂接触后低碳烯烃反应生成过程，提高目标产物选择性。工艺步骤主要组成为甲醇的原料由原料分布器通入剂料接触区与出催化剂下料管催化剂垂直接触反应，部分催化剂夹带进入反应沉降区，反应尾气经产品气导流管快速离开反应器去气固分离设备分离夹带的少量催化剂细粉；反应后催化剂落至汽提区汽提后收集，其反应时间短，催化剂积碳量低，可直接循环利用，极大降低再生器使用负荷，可应用于甲醇转化烯烃领域。

Description

甲醇转化生产烯烃的反应器及工艺
技术领域
本发明涉及甲醇制烯烃领域，具体而言，涉及一种甲醇转化生产烯烃的反应器及工艺。
背景技术
烯烃，特别是如乙烯、丙烯等低碳烯烃是重要的基础有机化工原料，烯烃的年产量可以衡量一个国家的化工发展水平。甲醇转化生产烯烃是指由天然气或煤为原料经合成气生产甲醇，然后甲醇在催化剂作用下生成乙烯、丙烯等低碳烯烃的技术，其产品已证实完全适用于聚烯烃等产品的生产。
目前，我国低碳烯烃的自给率在50％左右，随着国民经济和化学工业迅速发展，对低碳烯烃的需求不断增加，供需矛盾日益突出。结合我国多煤、贫油、少气的能源现状，利用甲醇为原料转化生产烯烃，不仅可以减小我国原油供应不足的压力，对推动化工行业向前发展也具有重要意义，是非常规石油资源合成烯烃的研究重点。
US4499327专利中对磷酸硅铝分子筛催化剂应用于甲醇转化制烯烃工艺进行了详细研究，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。
US6166282公开了一种甲醇转化为低碳烯烃的技术和反应器的发明专利，所述发明采用快速流化床反应器，气相在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，有效的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，其低碳烯烃收率在77％左右。
CN205024117公开了一种甲醇制烯烃反应设备的发明专利，所述发明采用底部带有特定结构横向格栅的密相流化床反应器，该设备可破碎气泡增强气固混合，另方面可缩短反应设备上部自由空间，减少气固反应时间，从而提高产物选择性及烯烃收率。根据其专利，所述甲醇制烯烃反应设备的气体反应停留时间可缩短至1-2s。
目前MTO反应器包括鼓泡流化床、密相流化床、快速流化床等流态化型式，仍然存在低碳烯烃选择性难以进一步提高的问题。本专利有针对性的解决了该问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是甲醇转化生产烯烃现有技术中低碳烯烃选择性较低的问题，为此提供一种甲醇转化生产烯烃的反应器。该甲醇转化生产烯烃反应器具有如下优点，通过特定结构实现原料和催化剂的快速接触快速分离，达到提高低碳烯烃目标产物的选择性，且反应过程催化剂积碳少。
本发明所要解决的技术问题之二，是提供一种与解决技术问题之一相对应的工艺方法。该技术方案中使用催化剂为活性组分为SAPO-34分子筛催化剂。
为解决上述问题之一，本发明采用的技术方案如下：提供一种甲醇转化生产烯烃的反应器，主要由催化剂下料管(3)、原料分布器(4)、剂料接触区(5)、反应沉降区(2)、汽提区(6)及产品气导流管(1)组成，其特征在于其剂料接触区(5)位于反应沉降区(2)侧壁面，并与反应沉降区(2)内腔相通；催化剂下料管(3)垂直穿过剂料接触区(5)正上方，原料分布器(4)水平穿过剂料接触区(5)侧壁面，正对催化剂下料管(3)出口(g)；反应器汽提区(6)与反应沉降区(2)同轴排列，位于反应沉降区(2)正下方并与其内腔连通；产品气导流管(1)与反应沉降区(2)同轴布置，产品气导流管(1)由径向导流构件与中心排气管组成，径向入口(f)位于反应沉降区内部。
上述技术方案中，原料分布器出口(h)位于催化剂下料管出口(g)下方，垂直距离不超过5cm，水平距离不超过5cm；原料分布器出口(h)延长线与反应沉降区侧壁切线夹锐角α，0°<α<90°，优选范围10°～45°，更优范围为20°～35°。
上述技术方案中，原料分布器(4)为一中空管，内置整流栅，原料分布器出口(h)布置多个喷管，喷管按一层或多层紧密排列设置，喷射范围与催化剂下料管出口(g)矩形长边一致，排列层数优选2～3层。
上述技术方案中，反应器的原料分布器(4)为一个或多个，均布在反应器同一水平的圆周，且朝向一致(同为顺时针或逆时针方向)，催化剂下料管(3)与剂料接触区(5)对应相同个数，原料分布器(4)优选2～6个。
上述技术方案中，反应器的剂料接触区(5)侧向外壁面由上下两部分组成，上部为弧形或多边形，下部外壁面为对应锥面或斜面，下部外壁面与反应沉降区 (2)壁面竖直方向夹角的补角角度应大于使用催化剂休止角；剂料接触区(5)位于反应沉降区(2)侧壁面，距壁面顶端1/2～2/3的反应沉降区(2)高度。
上述技术方案中，反应器的催化剂下料管出口(g)的横截面为矩形中空通道，矩形长边与原料分布器出口(h)延长线垂直，矩形短边与延长线平行。
上述技术方案中，产品气导流管(1)径向导流构件结构为蜗状导流板或桨型导流板，导流板数量为一个或多个，优选2～4个；导流板远端与反应器中心轴垂直距离为反应沉降区半径的2/5～4/5。
上述技术方案中，产品气导流管径向入口(f)位于反应沉降区(2)中心至中心偏下1/6反应沉降区(2)高度范围内。
为解决上述问题之二，本发明采用的技术方案如下：一种甲醇转化生产烯烃过程，其工艺步骤为，主要为甲醇的原料经预热由原料分布器(4)通入所述反应器剂料接触区(5)，与催化剂下料管(3)内下落的催化剂垂直接触并反应，部分催化剂直接落入汽提区，剩余催化剂由原料气体夹带进入反应沉降区(2)继续反应并同时进行气固分离，由于惯性及离心力的作用，催化剂主要靠近壁面绕反应器中心轴作向下圆周运动，然后落入反应器下部汽提区(6)，由汽提气(氮气或水蒸汽)汽提后收集循环利用或去再生器再生；反应后气体经产品气导流管(1)离开反应器去气固分离单元进一步分离夹带的少量催化剂细粉。
上述技术方案中，主要为甲醇的原料预热温度为100～200℃，出原料分布器 (4)原料气体操作气速5～50m/s，优选范围20～40m/s。
上述技术方案中，反应器剂料接触区(5)和反应沉降区(2)的反应温度 350～510℃，汽提区(6)的温度200～350℃，反应压力0.01～1MPa。
上述技术方案中，反应器内原料气体和催化剂的气固接触时间0.1～2s，优选范围0.2～0.5s。
本发明与现有技术相比较，具有以下优点及有益效果：1)将甲醇转化生产烯烃过程的传统流化床气固接触的方式，设计为本发明所述原料分布器(4)和催化剂下料管(3)垂直对应的空间关系，最大限度减少气固接触时间，满足反应过程的最优条件，提高反应低碳烯烃的选择性；2)设定特殊进料结构，限定了原料分布器出口II(h)气体进入反应沉降区(2)的角度，原料分布器出口II(h)喷出速度较大，按喷出角度分为切向和径向速度分量，气体夹带的催化剂进入反应沉降区(2)，受初始切向速度分量离心作用形成绕反应器中轴主体向下旋流，并相对聚集于反应器近壁区域形成薄层，径向速度分量使原料快速径向通过催化剂近壁区域，在气固大通量超短时间接触情况下，同时实现气固的快速分离，减少了二次反应并降低了催化剂的带出；3)产品气出反应器设计了产品气导流管，对反应后气体流动进行引导，加快脱出反应器，减少气体在反应器的停留时间，进一步降低可能的副反应发生。4)利用该本发明的技术方案生产的低碳烯烃，采用 SAPO-34催化剂，其气固接触时间可降低至优化的0.2～0.5s，产物组成中乙烯+ 丙烯的碳基选择性可达到85wt％以上。
附图说明
图1是本发明所述甲醇转化生产烯烃反应器的3d结构示意图。
图2是图1中A-A的剖视图。
图3是图2中剂料接触区的局部放大图
图4是本发明所述甲醇转化生产烯烃反应器的的原料分布器的结构示意图
图5是本发明所述径向入口为蜗状导流板的，一种能够甲醇转化生产烯烃反应器的产品气导流管3d结构示意图。
图6是本发明所述径向入口为桨型导流板的，一种能够甲醇转化生产烯烃反应器的产品气导流管3d结构示意图。
图7是本发明所述甲醇转化生产烯烃反应器的原料分布器出口喷管为双层布置的示意图。
图中，1产品气导流管，2反应沉降区，3催化剂下料管，4原料分布器，5 剂料接触区，6汽提区；
a催化剂下料管进口，b原料分布器入口，c汽提区入口，d反应器催化剂出口，e反应器产品气出口，f产品气导流管径向入口，g催化剂下料管出口， h原料分布器出口
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
具体实施方式
【实施例1】
甲醇转化生产烯烃反应器，采用活性组分为SAPO-34分子筛催化剂，催化剂积碳0.8wt％，气相甲醇预热至180℃进料，反应器结构如图1所示。使用1 个原料分布器进料，结构如图4所示，原料分布器与反应器反应沉降区壁面切线夹角α(α＝22°)，原料分布器出口正对催化剂下料管出口并与之平齐，剂料接触区位于反应沉降区侧壁面，距壁面顶端3/5的反应沉降区(2)高度，产品气导流管径向入口使用蜗状导流板结构，数量为2个，如图5所示，入口高度与剂料接触区高度一致，导流板长度为反应沉降区半径的2/5。反应器内反应温度480℃，原料分布器出口气体喷出速度30m/s，反应压力125kPa，气固接触时间0.7s，反应器尾气经分析，单程双烯(碳基)选择性为65.6wt％。
【实施例2】
甲醇转化生产烯烃反应器，采用活性组分为SAPO-34分子筛催化剂，催化剂积碳0.8wt％，气相甲醇预热至180℃进料。使用2个原料分布器进料，均布于反应沉降区壁面圆周，原料分布器与反应器反应沉降区壁面切线夹角α (α＝22°)，原料分布器出口正对催化剂下料管出口并与之平齐，剂料接触区位于反应沉降区侧壁面，距壁面顶端3/5的反应沉降区(2)高度，产品气导流管径向入口使用蜗状导流板结构，数量为2个，如图5所示，入口高度与剂料接触区高度一致，导流板长度为反应沉降区半径的2/5。反应器内反应温度480℃，原料分布器出口气体喷出速度30m/s，反应压力125kPa，气固接触时间0.5s，反应器尾气经分析，单程双烯(碳基)选择性为67.5wt％。
【实施例3】
甲醇转化生产烯烃反应器，采用活性组分为SAPO-34分子筛催化剂，催化剂积碳0.8wt％，气相甲醇预热至180℃进料。使用6个原料分布器进料，均布于反应沉降区壁面圆周，原料分布器与反应器反应沉降区壁面切线夹角α (α＝22°)，原料分布器出口正对催化剂下料管出口并与之平齐，剂料接触区位于反应沉降区侧壁面，距壁面顶端3/5的反应沉降区(2)高度，产品气导流管径向入口使用蜗状导流板结构，数量为2个，如图5所示，入口高度与剂料接触区高度一致，导流板长度为反应沉降区半径的2/5。反应器内反应温度480℃，原料分布器出口气体喷出速度30m/s，反应压力125kPa，气固接触时间0.3s，反应器尾气经分析，单程双烯(碳基)选择性为67.4wt％。
【实施例4】
甲醇转化生产烯烃反应器，采用活性组分为SAPO-34分子筛催化剂，催化剂积碳0.8wt％，气相甲醇预热至180℃进料，反应器结构如图1所示。使用1 个原料分布器进料，结构如图4所示，原料分布器与反应器反应沉降区壁面切线夹角α(α＝10°)，原料分布器出口正对催化剂下料管出口并与之平齐，剂料接触区位于反应沉降区侧壁面，距壁面顶端3/5的反应沉降区(2)高度，产品气导流管径向入口使用蜗状导流板结构，数量为2个，如图5所示，入口高度与剂料接触区高度一致，导流板长度为反应沉降区半径的2/5。反应器内反应温度480℃，原料分布器出口气体喷出速度30m/s，反应压力125kPa，气固接触时间0.9s，反应器尾气经分析，单程双烯(碳基)选择性为64.4wt％。
【实施例5】
甲醇转化生产烯烃反应器，采用活性组分为SAPO-34分子筛催化剂，催化剂积碳0.8wt％，气相甲醇预热至180℃进料，反应器结构如图1所示。使用1 个原料分布器进料，结构如图4所示，原料分布器与反应器反应沉降区壁面切线夹角α(α＝45°)，原料分布器出口正对催化剂下料管出口并与之平齐，剂料接触区位于反应沉降区侧壁面，距壁面顶端3/5的反应沉降区(2)高度，产品气导流管径向入口使用蜗状导流板结构，数量为2个，如图5所示，入口高度与剂料接触区高度一致，导流板长度为反应沉降区半径的2/5。反应器内反应温度480℃，原料分布器出口气体喷出速度30m/s，反应压力125kPa，气固接触时间0.8s，反应器尾气经分析，单程双烯(碳基)选择性为64.2wt％。
【实施例6】
甲醇转化生产烯烃反应器，采用活性组分为SAPO-34分子筛催化剂，催化剂积碳0.8wt％，气相甲醇预热至180℃进料，反应器结构如图1所示。使用1 个原料分布器进料，结构如图4所示，原料分布器与反应器反应沉降区壁面切线夹角α(α＝35°)，原料分布器出口正对催化剂下料管出口并与之平齐，剂料接触区位于反应沉降区侧壁面，距壁面顶端3/5的反应沉降区(2)高度，产品气导流管径向入口使用蜗状导流板结构，数量为2个，如图5所示，入口高度与剂料接触区高度一致，导流板长度为反应沉降区半径的2/5。反应器内反应温度480℃，原料分布器出口气体喷出速度30m/s，反应压力125kPa，气固接触时间0.7s，反应器尾气经分析，单程双烯(碳基)选择性为64.9wt％。
【实施例7】
甲醇转化生产烯烃反应器，采用活性组分为SAPO-34分子筛催化剂，催化剂积碳0.8wt％，气相甲醇预热至180℃进料，反应器结构如图1所示。使用1 个原料分布器进料，结构如图4所示，原料分布器与反应器反应沉降区壁面切线夹角α(α＝22°)，原料分布器出口正对催化剂下料管出口并与之平齐，剂料接触区位于反应沉降区侧壁面，距壁面顶端3/5的反应沉降区(2)高度，产品气导流管径向入口使用蜗状导流板结构，数量为2个，如图5所示，入口高度与剂料接触区高度一致，导流板长度为反应沉降区半径的2/5。反应器内反应温度480℃，原料分布器出口气体喷出速度5m/s，反应压力125kPa，气固接触时间1.4s，反应器尾气经分析，单程双烯(碳基)选择性为63.4wt％。
【实施例8】
甲醇转化生产烯烃反应器，采用活性组分为SAPO-34分子筛催化剂，催化剂积碳0.8wt％，气相甲醇预热至180℃进料，反应器结构如图1所示。使用1 个原料分布器进料，结构如图4所示，原料分布器与反应器反应沉降区壁面切线夹角α(α＝22°)，原料分布器出口正对催化剂下料管出口并与之平齐，剂料接触区位于反应沉降区侧壁面，距壁面顶端3/5的反应沉降区(2)高度，产品气导流管径向入口使用蜗状导流板结构，数量为2个，如图5所示，入口高度与剂料接触区高度一致，导流板长度为反应沉降区半径的2/5。反应器内反应温度480℃，原料分布器出口气体喷出速度50m/s，反应压力125kPa，气固接触时间0.1s，反应器尾气经分析，单程双烯(碳基)选择性为65.9wt％。
【实施例9】
甲醇转化生产烯烃反应器，采用活性组分为SAPO-34分子筛催化剂，催化剂积碳0.8wt％，气相甲醇预热至180℃进料，反应器结构如图1所示。使用1 个原料分布器进料，结构如图4所示，原料分布器与反应器反应沉降区壁面切线夹角α(α＝22°)，原料分布器出口正对催化剂下料管出口并与之平齐，剂料接触区位于反应沉降区侧壁面，距壁面顶端3/5的反应沉降区(2)高度，产品气导流管径向入口使用蜗状导流板结构，数量为2个，如图5所示，入口高度与剂料接触区高度一致，导流板长度为反应沉降区半径的2/5。反应器内反应温度480℃，原料分布器出口气体喷出速度40m/s，反应压力125kPa，气固接触时间0.2s，反应器尾气经分析，单程双烯(碳基)选择性为66.6wt％。
【实施例10】
甲醇转化生产烯烃反应器，采用活性组分为SAPO-34分子筛催化剂，催化剂积碳0.8wt％，气相甲醇预热至180℃进料，反应器结构如图1所示。使用1 个原料分布器进料，结构如图4所示，原料分布器与反应器反应沉降区壁面切线夹角α(α＝22°)，原料分布器出口正对催化剂下料管出口并与之平齐，剂料接触区位于反应沉降区侧壁面，距壁面顶端3/5的反应沉降区(2)高度，产品气导流管径向入口使用蜗状导流板结构，数量为2个，入口高度与剂料接触区高度一致，导流板长度为反应沉降区半径的4/5。反应器内反应温度480℃，原料分布器出口气体喷出速度30m/s，反应压力125kPa，气固接触时间0.6s，反应器尾气经分析，单程双烯(碳基)选择性为65.3wt％。
【实施例11】
甲醇转化生产烯烃反应器，采用活性组分为SAPO-34分子筛催化剂，催化剂积碳0.8wt％，气相甲醇预热至180℃进料。使用1个原料分布器进料，结构如图4所示，原料分布器与反应器反应沉降区壁面切线夹角α(α＝22°)，原料分布器出口正对催化剂下料管出口并与之平齐，剂料接触区位于反应沉降区侧壁面，距壁面顶端3/5的反应沉降区(2)高度，产品气导流管径向入口使用桨型导流板，数量为4个，如图6所示，导流管径向入口高度与剂料接触区高度一致，导流板长度为反应沉降区半径的2/5。反应器内反应温度480℃，原料分布器出口气体喷出速度30m/s，反应压力125kPa，气固接触时间0.7s，反应器尾气经分析，单程双烯(碳基)选择性为64.5wt％。
【实施例12】
甲醇转化生产烯烃反应器，采用活性组分为SAPO-34分子筛催化剂，催化剂积碳0.8wt％，气相甲醇预热至180℃进料。使用2个原料分布器进料，均布于反应沉降区壁面圆周，原料分布器与反应器反应沉降区壁面切线夹角α (α＝22°)，原料分布器出口正对催化剂下料管出口并与之平齐，剂料接触区位于反应沉降区侧壁面，距壁面顶端3/5的反应沉降区(2)高度，产品气导流管径向入口使用蜗状导流板结构，数量为2个，如图5所示，入口高度与剂料接触区高度一致，导流板长度为反应沉降区半径的2/5。反应器内反应温度480℃，原料分布器出口气体喷出速度30m/s，反应压力125kPa，气固接触时间2.0s，反应器尾气经分析，单程双烯(碳基)选择性为63.2wt％。
【实施例13】
甲醇转化生产烯烃反应器，采用活性组分为SAPO-34分子筛催化剂，催化剂积碳0.8wt％，气相甲醇预热至180℃进料，反应器结构如图1所示。使用1 个原料分布器进料，结构如图7所示原料分布器出口喷管为双层布置，原料分布器与反应器反应沉降区壁面切线夹角α(α＝22°)，原料分布器出口正对催化剂下料管出口并与之平齐，剂料接触区位于反应沉降区侧壁面，距壁面顶端3/5的反应沉降区(2)高度，产品气导流管径向入口使用蜗状导流板结构，数量为2个，如图5所示，入口高度与剂料接触区高度一致，导流板长度为反应沉降区半径的2/5。反应器内反应温度480℃，原料分布器出口气体喷出速度30m/s，反应压力125kPa，气固接触时间0.6s，反应器尾气经分析，单程双烯(碳基)选择性为 66.1wt％。
【实施例14】
甲醇转化生产烯烃反应器，采用活性组分为SAPO-34分子筛催化剂，催化剂积碳4.5wt％，气相甲醇预热至180℃进料，反应器结构如图1所示。使用1 个原料分布器进料，结构如图4所示，原料分布器与反应器反应沉降区壁面切线夹角α(α＝22°)，原料分布器出口正对催化剂下料管出口并与之平齐，剂料接触区位于反应沉降区侧壁面，距壁面顶端3/5的反应沉降区高度，产品气导流管径向入口使用蜗状导流板结构，数量为2个，如图5所示，入口高度与剂料接触区高度一致，导流板长度为反应沉降区半径的2/5。反应器内反应温度480℃，原料分布器出口气体喷出速度30m/s，反应压力125kPa，气固接触时间0.7s，反应器尾气经分析，单程双烯(碳基)选择性为85.2wt％。
【实施例15】
甲醇转化生产烯烃反应器，采用活性组分为SAPO-34分子筛催化剂，催化剂积碳0.8wt％，气相甲醇预热至180℃进料，反应器结构如图1所示。使用1 个原料分布器进料，结构如图4所示，原料分布器与反应器反应沉降区壁面切线夹角α(α＝22°)，原料分布器出口位于催化剂下料管出口下方，垂直距离3cm，水平距离2cm处；剂料接触区位于反应沉降区侧壁面，距壁面顶端3/5的反应沉降区高度，产品气导流管径向入口使用蜗状导流板结构，数量为2个，如图5 所示，入口高度与剂料接触区高度一致，导流板长度为反应沉降区半径的2/5。反应器内反应温度480℃，原料分布器出口气体喷出速度30m/s，反应压力 125kPa，气固接触时间0.7s，反应器尾气经分析，单程双烯(碳基)选择性为 65.2wt％。
【实施例16】
甲醇转化生产烯烃反应器，采用活性组分为SAPO-34分子筛催化剂，催化剂积碳0.8wt％，气相甲醇预热至180℃进料，反应器结构如图1所示。使用1 个原料分布器进料，结构如图4所示，原料分布器与反应器反应沉降区壁面切线夹角α(α＝22°)，原料分布器出口正对催化剂下料管出口并与之平齐；剂料接触区位于反应沉降区侧壁面，距壁面顶端1/2的反应沉降区高度，产品气导流管径向入口使用蜗状导流板结构，数量为2个，如图5所示，入口高度与剂料接触区高度一致，导流板长度为反应沉降区半径的2/5。反应器内反应温度480℃，原料分布器出口气体喷出速度30m/s，反应压力125kPa，气固接触时间0.6s，反应器尾气经分析，单程双烯(碳基)选择性为65.4wt％。
【对比例1】
甲醇转化生产烯烃反应器，采用活性组分为SAPO-34分子筛催化剂，催化剂积碳0.8wt％，气相甲醇预热至180℃进料。反应器结构如图1所示，使用1 个原料分布器进料，原料分布器与反应器反应沉降区壁面垂直，出反应器未使用导流结构，使用内置旋风分离器。反应器内反应温度480℃，原料分布器出口气体喷出速度30m/s，反应压力125kPa，反应器尾气经分析，气固接触时间1.2s，单程双烯(碳基)选择性为62.9wt％。
【对比例2】
甲醇转化生产烯烃反应器，采用活性组分为SAPO-34分子筛催化剂，催化剂积碳0.8wt％，气相甲醇预热至180℃进料。反应器结构如图1所示，使用1 个原料分布器进料，原料分布器与反应器反应沉降区壁面切线夹角α(α＝22°)，，出反应器未使用导流结构，使用内置旋风分离器。反应器内反应温度480℃，原料分布器出口气体喷出速度30m/s，反应压力125kPa，气固接触时间8.2s，反应器尾气经分析，单程双烯(碳基)选择性为60.3wt％。
【对比例3】
甲醇转化制烯烃连续反应再生流化床系统内，采用活性组分为SAPO-34分子筛催化剂，催化剂积碳0.8wt％，气相甲醇预热至180℃进料，快床反应器内反应温度480℃，反应压力125kPa，单程双烯(碳基)选择性为60.7wt％。
【对比例4】
甲醇转化制烯烃连续反应再生流化床系统内，采用活性组分为SAPO-34分子筛催化剂，催化剂积碳4.5wt％，气相甲醇预热至180℃进料，快床反应器内反应温度480℃，反应压力125kPa，单程双烯(碳基)选择性为81.2wt％。
表1中显示了以上实施例及对比例反应器结构及工艺的相关数据及低碳烯烃目标产物的选择性。从中可以看出，根据本发明所述的反应器和工艺可以提高低碳烯烃的选择性，例如最高可提高至85wt％以上，对比现有技术实现显著提高。
表1
Figure BDA0001831484240000131
*H为反应沉降区壁面总高度
**R为反应沉降区的半径。

Claims (12)

1.一种甲醇转化生产烯烃的反应器，包括催化剂下料管(3)、原料分布器(4)、剂料接触区(5)、反应沉降区(2)、汽提区(6)及产品气导流管(1)组成，其特征在于其剂料接触区(5)位于反应沉降区(2)侧壁面，并与反应沉降区(2)内腔相通；催化剂下料管(3)垂直穿过剂料接触区(5)正上方，原料分布器(4)水平穿过剂料接触区(5)侧壁面，正对催化剂下料管(3)出口I(g)；反应器汽提区(6)与反应沉降区(2)同轴排列，位于反应沉降区(2)正下方并与其内腔连通；产品气导流管(1)与反应沉降区(2)同轴布置，产品气导流管(1)由径向导流构件与中心排气管组成，径向入口(f)位于反应沉降区内部。
2.根据权利要求1所述甲醇转化生产烯烃的反应器，其特征在于，原料分布器(4)的出口II(h)位于催化剂下料管(3)的出口I(g)下方，出口II(h)与出口I(g)的水平距离不超过反应沉降区(2)内径的2％，垂直距离不超过反应沉降区(2)高度的2％，原料分布器(4)出口II(h)延长线与反应沉降区侧壁切线夹锐角α，0°<α<90°，优选范围10°～45°，更优范围为20°～35°。
3.根据权利要求1或2所述甲醇转化生产烯烃的反应器，其特征在于，原料分布器(4)为一中空管，内置整流栅，原料分布器出口II(h)布置多个喷管，喷管按一层或多层紧密排列设置，喷射范围与催化剂下料管(3)的出口I(g)矩形长边一致，排列层数优选为2～3层。
4.根据权利要求1或2所述甲醇转化生产烯烃的反应器，其特征在于，所述反应器的原料分布器(4)为一个或多个，均布在反应器同一水平的圆周，且朝向一致，同为顺时针或逆时针方向，催化剂下料管(3)与剂料接触区(5)对应相同个数，原料分布器(4)优选2～6个。
5.根据权利要求1所述甲醇转化生产烯烃的反应器，其特征在于，所述反应器的剂料接触区(5)侧向外壁面由上下两部分组成，上部为弧形或多边形，下部外壁面为对应锥面或斜面，该外壁面与反应沉降区(2)壁面竖直方向夹角的补角角度应大于使用催化剂休止角；剂料接触区(5)位于反应沉降区(2)侧壁面，距壁面顶端1/2～2/3的反应沉降区(2)高度。
6.根据权利要求1所述甲醇转化生产烯烃的反应器，其特征在于，所述反应器的催化剂下料管出口I(g)横截面为矩形中空通道，矩形长边与原料分布器出口II(h)延长线垂直，矩形短边与延长线平行。
7.根据权利要求1所述甲醇转化生产烯烃的反应器，其特征在于，产品气导流管(1)径向导流构件结构为蜗状导流板或桨型导流板，导流板数量为一个或多个，优选2～4个；导流板远端与反应器中心轴垂直距离为反应沉降区半径的2/5～4/5。
8.根据权利要求1所述甲醇转化生产烯烃的反应器，其特征在于，产品气导流管径向入口(f)位于反应沉降区(2)中心至中心偏下1/6反应沉降区(2)高度范围内。
9.一种采用权利要求1-8中任意反应器的甲醇转化生产烯烃的工艺，其工艺步骤为，甲醇的原料经预热由原料分布器(4)通入反应器剂料接触区(5)，与催化剂下料管(3)内下落的催化剂垂直接触并反应，部分催化剂直接落入汽提区，剩余催化剂由原料气体夹带进入反应沉降区(2)继续反应并同时进行气固分离，催化剂靠近壁面绕反应器中心轴作向下圆周运动，然后落入反应器下部汽提区(6)，由汽提区汽提后收集循环利用或去再生器再生；反应后气体经产品气导流管(1)离开反应器去气固分离单元进一步分离夹带的少量催化剂细粉。
10.根据权利要求9所述甲醇转化生产烯烃的工艺，其特征在于，主要为甲醇的原料预热温度为100～200℃，出原料分布器(4)原料气体操作气速5～50m/s，优选范围20～40m/s。
11.根据权利要求9所述甲醇转化生产烯烃的工艺，其特征在于，所述反应器剂料接触区(5)和反应沉降区(2)的反应温度350～510℃，汽提区(6)的温度200～350℃，反应压力0.01～1MPa。
12.根据权利要求9所述甲醇转化生产烯烃的工艺，其特征在于，所述反应器内原料气体和催化剂的气固接触时间0.1～2s，优选范围0.2～0.5s。
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