CN111408323A - 一种降低催化剂管道应力以及衬里磨损的反应再生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及流化床甲醇制烯烃反应再生装置催化剂循环系统技术领域，公开了一种降低催化剂管道应力以及衬里磨损的反应再生装置，所述MCR待生提升管、MCR再生提升管以及EBTP再生提升管顶部均安装缓冲机构，所述缓冲机构包括缓冲管，缓冲管顶端通过连接法兰连接有管帽，管帽以及斜管内部均设有衬里层。本发明，通过将传统流化床甲醇制烯烃反应再生装置催化剂循环管上的长半径弯头改进为缓冲管加法兰管帽的形式，降低了催化改变流向处的管道应力，减少了催化剂对管道衬里的磨损，延长了衬里管道使用寿命，减少了停车次数，提高了经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及流化床甲醇制烯烃反应再生装置催化剂循环系统技术领域，具体是一种降低催化剂管道应力以及衬里磨损的反应再生装置。
背景技术
在煤化工发展领域，流化床甲醇制烯烃工艺是一个重要发展方向，其工艺成熟，操作条件温和。流化床甲醇制烯烃反应再生工艺中，反应器中的催化剂因反应结焦而逐渐失去活性变成待生催化剂，为了保证反应转化率，需要不断将其移出，输送到再生器中烧焦再生处理。经过再生器烧焦后处理后具备反应活性的催化剂需要返回反应器内以维持反应器催化剂藏量稳定，反应平稳。
因此，反应器和再生器的催化剂需要单向循环，循环的动力主要是氮气或蒸汽，气力输送时，催化剂在较高速度流动，其对输送管道内壁的磨损是非常严重的，为了减少对金属管道的磨损，金属管道内设计了隔热耐磨衬里，催化剂输送管道一般采用大半径弯头。但是根据MTO和DMTO装置的生产运行情况来看，设计了隔热耐磨衬里和大半径弯头的催化剂循环管仍然无法根除衬里磨损严重，甚至磨穿的问题，主要原因是在弯头处应力增大，震动较大，会造成管道衬里裂缝和脱落，催化剂被气流带入衬里和钢管夹层间就很容易导致金属管道磨穿，从而引起降负荷带压处理，甚至导致停产，安全风险也随之增大。
目前现有技术中的反应再生装置包括MCR反应器、EBTP反应器和再生器，催化剂在反应器和再生器间单向循环。由于受到建设场地空间限制，MCR反应器、EBTP反应器和再生器之间的间距很小，三器外壳间距离在2.5m左右，催化剂循环管为DN600管道，因此，催化剂管道存在易磨损的问题的同时还存在空间狭小无法布置大半径弯头问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种降低催化剂管道应力以及衬里磨损的反应再生装置，设计了提升管用于反应器和再生器间催化剂单向循环，在提升管顶端设计了带衬里的缓冲管段和法兰管帽，替代了传统的大半径弯头，压缩了管道布置空间，降低了气力输送催化剂时的管道应力，减少了催化剂对管道衬里的磨损，延长了衬里管道使用寿命，提高了经济效益，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种降低催化剂管道应力以及衬里磨损的反应再生装置，包括MCR反应器，所述MCR反应器底部通过斜管连接于MCR待生提升管底部，MCR待生提升管顶部通过斜管连接有再生器，再生器底部左侧通过斜管连接于MCR再生提升管底部，MCR再生提升管顶部通过斜管连接有MCR反应器，所述再生器底部右侧通过斜管连接于EBTP再生提升管底部，EBTP再生提升管顶端通过斜管连接有EBTP反应器，EBTP反应器底端通过斜管再次连接有再生器，所述MCR待生提升管、MCR再生提升管以及EBTP再生提升管顶部均安装缓冲机构，所述缓冲机构包括缓冲管，缓冲管顶端通过连接法兰连接有管帽，管帽以及斜管内部均设有衬里层。
作为本发明进一步的方案：所述连接法兰中部安装有法兰螺栓。
作为本发明进一步的方案：所述MCR待生提升管、MCR再生提升管以及EBTP再生提升管底部分别安装有输送风管道。
作为本发明进一步的方案：所述MCR待生提升管、MCR再生提升管以及EBTP再生提升管中部均设有膨胀节。
作为本发明进一步的方案：所述MCR待生提升管、MCR再生提升管以及EBTP再生提升管包括接管、桶节、法兰和同心异径管。
作为本发明再进一步的方案：所述同心异径管上设有提升气管口和二次风管口。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过将传统流化床甲醇制烯烃反应再生装置催化剂循环管上的长半径弯头改进为缓冲管加法兰管帽的形式，降低了催化改变流向处的管道应力，减少了催化剂对管道衬里的磨损，延长了衬里管道使用寿命，减少了停车次数，提高了经济效益。
附图说明
图1为一种降低催化剂管道应力以及衬里磨损的反应再生装置的结构示意图。
图2为一种降低催化剂管道应力以及衬里磨损的反应再生装置中缓冲机构的结构示意图。
图中：1-MCR反应器、2-再生器、3-EBTP反应器、4-MCR待生提升管、5-MCR再生提升管、6-EBTP再生提升管、7-缓冲机构、71-斜管、72-缓冲管、73-衬里层、74-管帽、75-连接法兰、76-法兰螺栓。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1和图2，本发明实施例中，一种降低催化剂管道应力以及衬里磨损的反应再生装置，包括MCR反应器1，所述MCR反应器1底部通过斜管71连接于MCR待生提升管4底部，MCR待生提升管4顶部通过斜管71连接有再生器2，再生器2底部左侧通过斜管71连接于MCR再生提升管5底部，MCR再生提升管5顶部通过斜管71连接有MCR反应器1，所述再生器2底部右侧通过斜管71连接于EBTP再生提升管6底部，EBTP再生提升管6顶端通过斜管71连接有EBTP反应器3，EBTP反应器3底端通过斜管71再次连接有再生器2，所述MCR待生提升管4、MCR再生提升管5以及EBTP再生提升管6底部分别安装有输送风管道，所述MCR待生提升管4、MCR再生提升管5以及EBTP再生提升管6顶部均安装缓冲机构7，所述缓冲机构7包括缓冲管72，缓冲管72顶端通过连接法兰75连接有管帽74，所述连接法兰75中部安装有法兰螺栓76，管帽74以及斜管71内部均设有衬里层73，所述MCR待生提升管4、MCR再生提升管5以及EBTP再生提升管6中部均设有膨胀节，所述MCR待生提升管4、MCR再生提升管5以及EBTP再生提升管6包括接管、桶节、法兰和同心异径管，所述同心异径管上设有提升气管口和二次风管口。
MCR反应器1和再生器2之间的催化剂循环：在MCR反应器1内，反应温度为380℃，反应压力为0.12MPaG，粗甲醇通过磷酸硅铝分子筛孔隙发生反应，生成以乙烯和丙烯为主的工艺气，随着反应进行，催化剂内积碳使催化剂活性降低，乙烯和丙烯的收率也随之降低，催化剂变成待生催化剂。待生催化剂必须送入再生器中烧焦再生才能再次具备反应活性。MCR反应器1底部的待生催化剂通过斜管，经MCR待生滑阀控制，进入提升器，经过热蒸汽或氮气提升进入提升竖管，流动到提升管顶部缓冲管和管帽前，气力输送的催化剂改变流向，向下经斜管进入再生器。在再生器2中，催化剂中的积碳与空气在680℃反应温度下发生氧化反应，生成二氧化碳和一氧化碳，催化剂得到再生。再生催化剂由MCR再生滑阀控制流量，进入MCR再生提升管，经过热蒸汽或氮气提升进入竖管，流动到提升管顶部缓冲管和管帽前，气力输送的催化剂改变流向，向下经斜管返回MCR反应器内。
EBTP反应器3和再生器2之间的催化剂循环：在EBTP反应器3内，反应温度为450℃，反应压力为0.12MPaG，来自烯烃分离单元的C2、C4和C5以上重烃在EBTP反应器内磷酸硅铝分子筛孔隙反应，生成丙烯为主的工艺气，随着反应进行，催化剂内积碳使催化剂活性降低，丙烯的收率也随之降低，催化剂变成待生催化剂。待生催化剂必须送入再生器中烧焦再生才能再次具备反应活性。EBTP反应器3底部的待生催化剂通过斜管，经EBTP待生滑阀控制，利用压差进入再生器2中。在再生器2中，催化剂中的积碳与空气在680℃反应温度下发生氧化反应，生成二氧化碳和一氧化碳，催化剂得到再生。再生催化剂由EBTP再生滑阀控制流量，进入EBTP再生提升管，经过热蒸汽或氮气提升进入竖管，流动到提升管顶部缓冲管和管帽前，气力输送的催化剂改变流向，向下经斜管返回EBTP反应器3内。
本发明的主要部件为带隔热耐磨衬里的催化剂提升管、提升管顶部缓冲管和管帽，管帽和缓冲管间为法兰连接，MCR反应器1、EBTP反应器3和再生器2间的催化剂循环使用了竖直提升管，顶部采用了缓冲管和法兰管帽，代替了传统的大半径弯管，节省了管道布置的空间，MCR待生提升管4、MCR再生提升管5和EBTP再生提升管6顶部设计了缓冲管加法兰管帽的设计，一方面降低了管道应力，增加了催化剂管道输送的稳定性，另一方面降低了催化剂对管道衬里的磨损，且带法兰管帽可以更换，延长了衬里管道使用寿命。
本发明的主要优势和特点如下：
(1)该发明在催化剂提升管顶部使用缓冲管和管帽代替了大半径弯头，解决了由于FMTP项目现场空间狭小导致的反应器和再生器间催化剂循环管布置困难的问题。
(2)该发明使用缓冲管和管帽设计代替了大半径弯头，降低了管道应力，管道更加稳定，同时减少了催化剂对衬里的冲刷磨损，延长了衬里管道使用寿命。
本发明的工作原理是：从MCR反应器1底部9.362m平面引出带衬里斜管71，在5.584m平面接入提升器，提升器由接管、桶节、法兰和同心异径管构成，设计了提升气管口和二次风管口，使用的提升气为氮气或蒸汽。竖直向上提升催化剂，提升管中部设计了一个膨胀节用于降低管道应力，提升管延伸到达34.531m处，一侧设计了斜管71在32.644m处接入再生器2，竖直管段再向上延伸1.0m设计了带法兰的管帽，管帽长度374mm。通过提升管顶部1.374m的缓冲管和法兰管帽作用，大大降低了管道应力，减少了催化剂对衬里的磨损；
再生器2到MCR反应器1间的再生催化剂提升管，从再生器2底部8.45m处引出带衬里斜管71，在5.045m平面接入提升器，提升器由接管、桶节、法兰和同心异径管构成，设计了提升气管口和二次风管口，使用的提升气为氮气或蒸汽。竖直向上提升催化剂，提升管中部设计了两个膨胀节用于降低管道应力，提升管延伸到达42.125m处，一侧设计了斜管到达MCR反应器1，竖直管段再向上延伸1.0m设计了带法兰的管帽，管帽长度415mm。通过提升管顶部1.45m的缓冲管和法兰管帽作用，大大降低了管道应力，减少了催化剂对衬里的磨损；
再生器到EBTP反应器3间的再生催化剂提升管，从再生器2底部8.45m处引出带衬里斜管71，在4.045m处接入提升器，提升器由接管、桶节、法兰和同心异径管构成，设计了提升气管口和二次风管口，使用的提升气为氮气或蒸汽。竖直向上提升催化剂，提升管中部设计了两个膨胀节用于降低管道应力，提升管延伸到达62.426m处，一侧设计了斜管71到达EBTP反应器3，竖直管段再向上延伸1.0m设计了带法兰的管帽，管帽长度450mm。通过提升管顶部1.45m的缓冲管和法兰管帽作用，大大降低了管道应力，减少了催化剂对衬里的磨损。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (6)
1.一种降低催化剂管道应力以及衬里磨损的反应再生装置，包括MCR反应器(1)，所述MCR反应器(1)底部通过斜管(71)连接于MCR待生提升管(4)底部，MCR待生提升管(4)顶部通过斜管(71)连接有再生器(2)，再生器(2)底部左侧通过斜管(71)连接于MCR再生提升管(5)底部，MCR再生提升管(5)顶部通过斜管(71)连接有MCR反应器(1)，所述再生器(2)底部右侧通过斜管(71)连接于EBTP再生提升管(6)底部，EBTP再生提升管(6)顶端通过斜管(71)连接有EBTP反应器(3)，EBTP反应器(3)底端通过斜管(71)再次连接有再生器(2)，其特征在于，所述MCR待生提升管(4)、MCR再生提升管(5)以及EBTP再生提升管(6)顶部均安装缓冲机构(7)，所述缓冲机构(7)包括缓冲管(72)，缓冲管(72)顶端通过连接法兰(75)连接有管帽(74)，管帽(74)以及斜管(71)内部均设有衬里层(73)。
2.根据权利要求1所述的一种降低催化剂管道应力以及衬里磨损的反应再生装置，其特征在于，所述连接法兰(75)中部安装有法兰螺栓(76)。
3.根据权利要求1所述的一种降低催化剂管道应力以及衬里磨损的反应再生装置，其特征在于，所述MCR待生提升管(4)、MCR再生提升管(5)以及EBTP再生提升管(6)底部分别安装有输送风管道。
4.根据权利要求1或3所述的一种降低催化剂管道应力以及衬里磨损的反应再生装置，其特征在于，所述MCR待生提升管(4)、MCR再生提升管(5)以及EBTP再生提升管(6)中部均设有膨胀节。
5.根据权利要求4所述的一种降低催化剂管道应力以及衬里磨损的反应再生装置，其特征在于，所述MCR待生提升管(4)、MCR再生提升管(5)以及EBTP再生提升管(6)包括接管、桶节、法兰和同心异径管。
6.根据权利要求5所述的一种降低催化剂管道应力以及衬里磨损的反应再生装置，其特征在于，所述同心异径管上设有提升气管口和二次风管口。
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