CN114425278A - 一种生产低碳烯烃的装置和方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生产低碳烯烃的装置和方法及应用。装置包括催化器混合区、集气室、反应区、布气区、待生提升管、再生器，其中所述催化器混合区与反应区相连通，集气室与反应区通过外隔板相连通，反应区与布气区通过带孔隔板相连通，待生提升管与反应区相连通，待生提升管与催化器混合区相连通，再生器通过与催化器混合区相连通。该装置反应区内部流动接近平推流、空腔与贴壁现象较弱，采用该装置制备低碳烯烃，具有低碳烯烃收率高、乙烯收率高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种生产低碳烯烃的装置和方法及应用。
背景技术
乙烯与丙烯作为现代石油化工领域最为关键的两大基础原料，为工农业、交通、国防等领域提供着化工原料。乙烯的大量下游产品主要有聚乙烯、苯乙烯、醋酸乙烯、环氧乙烷、乙二醇等。丙烯主要用于生产聚丙烯、丙烯腈、环氧丙烷、异丙醇等。目前世界上近67％的丙烯来自于蒸汽裂解生产乙烯的副产品，约30％的产品来自于催化裂化炼油工艺中生产汽、柴油的副产品，还有少量丙烯产品来自于丙烷脱氢与乙烯-丁烯易位反应。
当前，甲醇制烯烃工艺无论从技术还是从经济上都具备了工业化应用的基础与条件，目前甲醇制烯烃工艺流程与催化裂化装置相似，采用的是连续反应-再生方式。对甲醇制烯烃工艺的工程技术特点的分析研究表明，甲醇制烯烃工艺所用的SAPO催化剂不同于催化裂化的分子筛催化剂，有着其独特的对工程技术的要求。具体表现在反应原料的状态、进料分布方式、催化剂流化、催化剂循环、剂醇比、反应温度、生焦率等等。
US166282A公开了一种氧化物转化为低碳烯烃的方法与反应器，采用的是快速流化床反应器，气体在气速较低的反应区反应完成后，上升到内径急剧变小的快分区后，采用粗旋进行初步分离出夹带催化剂。由于产物气与催化剂分离快速，有效防止了二次反应的发生。该专利采用上行快速流化床作为反应器，其进料入口是传统型入口。
CN103121901A公开了一种含氧化合物转化制低碳烯烃的方法。该方法采用一个催化剂混合器将待生催化剂与再生催化剂先进行预混合后再进入反应器，有针对性地解决了反应区催化剂混合不均匀、低碳烯烃收益低的问题。
CN101164685A公开了一种用于甲醇或乙二醚催化反应的组合式快速流化床反应器。提出将沉降段的分离装置外置，有效缩小了沉降器的空间，提高催化剂沉降速度，减小烯烃停留时间，有效解决了乙烯及丙烯选择性低、收率低的技术问题。相对于传统沉降器外置的快速流化床反应器而言，乙烯收率可提高大于4％，丙烯收率可提高大于3％。
综上所述，上述技术中主要采用传统并列式甲醇制烯烃反应再生装置，反应器为传统上行快速流化床反应器，这类反应器存在颗粒浓度分布不均匀、颗粒轴向返混严重、反应器床层压降较大、空速偏高、低碳烯烃收率不高、乙烯选择性偏低等问题。
发明内容
本发明针对现有的上述技术问题，提供一种用于生产低碳烯烃的装置，该装置反应区内部流动接近平推流、空腔与贴壁现象较弱，采用该装置制备低碳烯烃，具有低碳烯烃收率高、乙烯收率高的特点。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右、顶部、侧面”通常是指参考附图所示的上、下、左、右、顶部、侧面；“中心、外部”是指相对于各部件本身的轮廓的中心、外部。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，“依次”、“前端”、“入口”、“出口”、“尾部”是指沿流体的流动方向的依次、前端、入口、出口、尾部。
本发明第一方面提供了一种用于生产低碳烯烃的装置，包括催化器混合区、集气室、反应区、布气区、待生提升管、再生器，其中所述催化器混合区与反应区相连通，集气室与反应区通过外隔板相连通，反应区与布气区通过带孔隔板相连通，待生提升管与反应区相连通，待生提升管与催化器混合区相连通，再生器通过与催化器混合区相连通。
根据本发明所述的装置的一些实施方式，所述布气区的上部横截面积不大于下部横截面积，优选为布气区内任意上部的横截面积不大于任意下部的横截面积。
根据本发明所述的装置的一些实施方式，所述反应区的上部横截面积不小于下部横截面积，优选为反应区内任意上部的横截面积不小于任意下部的横截面积，更优选地，所述反应区的顶部与底部横截面积之比为1.5～10，优选为2～10。
根据本发明所述的装置的一些实施方式，所述反应区内部设置构件。
根据本发明所述的装置的一些实施方式，所述构件为格栅、开孔的环形三棱柱或开孔挡板。
根据本发明所述的装置的一些实施方式，格栅为上方流通纵截面积小于下方流通纵截面积。
根据本发明所述的装置的一些实施方式，所述环形三棱柱的纵截面为三角形，更进一步优选地，所述三角形的顶角α为15～75°，侧面开孔率为所开孔的面积与三棱柱侧面积的比值，侧面开孔率为3～15％。
根据本发明所述的装置的一些实施方式，所述开孔挡板的纵截面呈八字型 (也称“八”字型)，侧面夹角β为5～60°，侧面开孔率为所开孔的面积与开孔挡板侧面积的比值，侧面开孔率为3～35％。
根据本发明所述的装置的一些实施方式，所述带孔隔板可以选自开孔板、丝网和焊接条缝筛网中的至少一种，并通过上下连接件进行连接。带孔隔板的形状可以为锥形筒状，例如图7所示。
根据本发明所述的装置的一些实施方式，所述带孔隔板的开孔率为0.2～20％。
根据本发明所述的装置的一些实施方式，所述外隔板设置至少一个孔洞，优选地，所述外隔板的开孔率为0.1～10％。
根据本发明所述的装置的一些实施方式，所述外隔板可以选自开孔板、丝网和焊接条缝筛网中的至少一种，并通过上下连接件进行连接。外隔板的形状可以为圆筒状，例如图6所示。
根据本发明所述的装置的一些实施方式，所述反应区、布气区与集气室由中心向外部依次布置。
根据本发明所述的装置的一些实施方式，所述装置还包括待生斜管，用于连通待生提升管与反应区。
根据本发明所述的装置的一些实施方式，所述装置还包括循环斜管和/或换热斜管，用于连通待生提升管与催化器混合区。
根据本发明所述的装置的一些实施方式，所述装置还包括再生斜管，用于连通再生器通过与催化器混合区。
根据本发明所述的装置的一些具体实施方式，例如图1所示，所述装置包括但不限于：催化器混合区1、集气室4、反应区5；布气区6、待生提升管7、再生器10，其中催化器混合区1与反应区5相连通，集气室4与反应区5通过外隔板14相连通，反应区5与布气区6通过带孔隔板13相连通，待生提升管7通过待生斜管12与反应区5相连通，待生提升管7通过循环斜管8、换热斜管9与催化器混合区1相连通，再生器10通过再生斜管11与催化器混合区1相连通。
本发明第二方面提供了一种采用上述的装置生产低碳烯烃的方法，包括：
(a)催化剂进入催化剂混合区中，催化剂经过混合均匀后进入反应区中，由上而下流动；
(b)气体原料进入布气区中，通过带孔隔板流入反应区中，与反应区内的催化剂充分接触后反应生成烯烃产物，同时催化剂积炭形成待生催化剂；
(c)反应后的产物经过外隔板进入集气室，后流出装置进入后续分离单元；待生催化剂流入待生提升管后，经过提升后进入催化器混合区和/或再生器中。
根据本发明所述的生产方法的一些实施方式，再生介质为空气。
根据本发明所述的生产方法的一些实施方式，所述催化剂为SAPO-34。
根据本发明所述的生产方法的一些实施方式，所述催化剂的平均粒径为 20～300μm。
根据本发明所述的生产方法的一些实施方式，所述反应区内反应条件包括：反应压力以表压计为0.1～0.4MPa。
根据本发明所述的生产方法的一些实施方式，所述反应区内反应条件包括：平均温度为380～550℃。
根据本发明所述的生产方法的一些实施方式，所述反应区内反应条件包括：反应区内重时空速为2～10h-1。
根据本发明所述的生产方法的一些实施方式，所述反应区内反应条件包括：；反应区内催化剂的颗粒平均移动速度为0.01～2m/s。
根据本发明所述的生产方法的一些实施方式，再生器内再生条件包括：再生温度为600～700℃。
根据本发明所述的生产方法的一些实施方式，采用上述的装置生产低碳烯烃的方法包括：
(a)、来自再生斜管11的再生催化剂、来自换热斜管9的换热催化剂以及来自循环斜管8的待生催化剂共同进入催化剂混合区1中，催化剂经过混合均匀后进入反应区5中，由上而下流动；
(b)、气体原料自气体原料进口2进入布气区6中，通过带孔隔板13流入反应区5中，与反应区5内的催化剂充分接触后反应生成烯烃产物，同时催化剂逐渐积炭形成待生催化剂；
(c)、反应后的产物经过外隔板14进入集气室4后，从粗产物气出口3流出进入后续分离单元；待生催化剂经过待生斜管12流入待生提升管7后，经过提升后分别进入循环斜管8、换热斜管9与再生器10中。
本发明第三方面提供了上述的烯烃反应装置或上述的制备烯烃的方法在甲醇制烯烃中的应用。但应用并不限于此。
本发明的有益效果：
(1)采用本发明的技术方案，反应器内颗粒浓度分布更为均匀、无颗粒轴向返混、反应器床层压降较非常小、空速控制较优、低碳烯烃收率较高、乙烯选择性较高等特点，取得了较好的技术效果。
(2)采用本发明的优选技术方案，反应区的底部相对狭窄的空间与内构件的加入有效减弱了空腔与贴壁现象，轴向的密度分布更为均匀。所述反应区内的上部的横截面积不小于下部的横截面积，优选方案为反应区内任意上部的横截面积都不小于任意下部的横截面积，所述反应区的优选方案的型式为环形圆台型式。所述反应区内设置的构件中，格栅优选为上方流通纵截面积小于下方流通纵截面积；在三棱柱或挡板中开设孔隙，辅助颗粒与气体的流动，优选设置多道斜挡板，且斜挡板的布置为上方间距小于下方的间距，两两斜挡板形成“人”字形。
附图说明
图1为本发明实施例1的用于生产低碳烯烃的装置的示意图；
图2为本发明实施例12的构件为环形三棱柱的反应装置纵截面示意图；
图3为本发明实施例7的构件为开孔挡板的反应装置纵截面示意图；
图4为本发明实施例12的构件为环形三棱柱的纵截面示意图；
图5为本发明实施例7的构件为开孔挡板的纵截面示意图；
图6为本发明实施例1的外隔板的示意图；
图7为本发明实施例1的带孔隔板的示意图。
附图标记说明
1、催化器混合区；2、气体原料进料口；3、粗产物气出口；4、集气室；5、反应区；6、布气区；7、待生提升管；8、循环斜管；9、换热斜管；10、再生器； 11、再生斜管；12、待生斜管；13、带孔隔板；14、外隔板；15、构件。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案以及优点更加容易理解，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下实施例和对比例中，
气相色谱为安捷伦7890A型。
低碳烯烃碳基收率的计算公式为＝低碳烯烃重量×32/(甲醇重量×14)×100％。
乙烯碳基收率的计算公式为＝乙烯重量×32/(甲醇重量×14)×100％。
【实施例1】
I、采用图1所示的用于生产低碳烯烃的装置，装置包括催化器混合区1、集气室4、反应区5；布气区6、待生提升管7、再生器10，其中催化器混合区1与反应区5相连通，集气室4与反应区5通过外隔板14(如图6所示)相连通，反应区5与布气区6通过带孔隔板13(如图7所示)相连通，待生提升管7通过待生斜管12与反应区5相连通，待生提升管7通过循环斜管8、换热斜管9与催化器混合区1相连通，再生器10通过再生斜管11与催化器混合区1相连通。布气区6内任意上部的横截面积不大于任意下部的横截面积。反应区5、布气区6与集气室4由中心向外部依次布置。
II、生产低碳烯烃
(a)来自再生斜管11的再生催化剂、来自换热斜管9的换热催化剂以及来自循环斜管8的待生催化剂共同进入催化剂混合区1中，催化剂经过混合均匀后进入反应区5中，由上而下流动；
(b)气体原料自气体原料进口2进入布气区6中，通过带孔隔板13流入反应区5中，与反应区5内的催化剂充分接触后反应生成烯烃产物，同时催化剂逐渐积炭形成待生催化剂；
(c)反应后的产物经过外隔板14进入集气室4后，从粗产物气出口3流出进入后续分离单元；待生催化剂经过待生斜管12流入待生提升管7后，经过提升后分别进入循环斜管8、换热斜管9与再生器10中。
其中，装置的内部具体构件参数以及生产低碳烯烃的条件为：
催化剂为SAPO-34，气体原料为甲醇。平均粒径为200μm。布气区为圆柱型，反应区为环形圆柱，反应区顶部与底部横截面积之比1，带孔隔板的开孔率0.2％，外隔板的开孔率为0.15％，反应区内部不设置构件，反应区内重时空速为5h-1，反应区内催化剂的颗粒平均移动速度为0.01m/s，反应压力以表压计为0.1MPa、平均温度为470℃。反应产品采用气相色谱分析，并计算反应器出口的低碳烯烃碳基收率和乙烯收率。条件参数及收率结果见表1。
【实施例2】
采用实施例1的生产低碳烯烃的装置和生产低碳烯烃的方法，不同的是，装置的内部具体构件参数以及生产低碳烯烃的条件为：
催化剂为SAPO-34，气体原料为甲醇。平均粒径为200μm。布气区为圆柱型，反应区为环形圆柱，反应区顶部与底部横截面积之比4，带孔隔板的开孔率0.2％，外隔板的开孔率为0.15％，反应区内部不设置构件，反应区内重时空速为5h-1，反应区内催化剂的颗粒平均移动速度为0.01m/s，反应压力以表压计为0.1MPa、平均温度为470℃。反应产品采用气相色谱分析，并计算反应器出口的低碳烯烃碳基收率和乙烯收率。条件参数及收率结果见表1。
【实施例3】
采用实施例1的生产低碳烯烃的装置和生产低碳烯烃的方法，不同的是，装置的内部具体构件参数以及生产低碳烯烃的条件为：
催化剂为SAPO-34，气体原料为甲醇。平均粒径为200μm。布气区为圆柱型，反应区为环形圆柱，反应区顶部与底部横截面积之比10，带孔隔板的开孔率0.2％，外隔板的开孔率为0.15％，反应区内部不设置构件，反应区内重时空速为5h-1，反应区内催化剂的颗粒平均移动速度为0.01m/s，反应压力以表压计为0.1MPa、平均温度为470℃。反应产品采用气相色谱分析，并计算反应器出口的低碳烯烃碳基收率和乙烯收率。条件参数及收率结果见表1。
【实施例4】
采用实施例1的生产低碳烯烃的装置和生产低碳烯烃的方法，不同的是，装置的内部具体构件参数以及生产低碳烯烃的条件为：
催化剂为SAPO-34，气体原料为甲醇。平均粒径为200μm。布气区为圆柱型，反应区为环形圆柱，反应区顶部与底部横截面积之比4，带孔隔板的开孔率0.5％，外隔板的开孔率为0.15％，反应区内部不设置构件，反应区内重时空速为5h-1，反应区内催化剂的颗粒平均移动速度为0.01m/s，反应压力以表压计为0.1MPa、平均温度为470℃。反应产品采用气相色谱分析，并计算反应器出口的低碳烯烃碳基收率和乙烯收率。条件参数及收率结果见表1。
【实施例5】
采用实施例1的生产低碳烯烃的装置和生产低碳烯烃的方法，不同的是，装置的内部具体构件参数以及生产低碳烯烃的条件为：
催化剂为SAPO-34，气体原料为甲醇。平均粒径为200μm。布气区为圆柱型，反应区为环形圆柱，反应区顶部与底部横截面积之比4，带孔隔板的开孔率2％，外隔板的开孔率为0.15％，反应区内部不设置构件，反应区内重时空速为5h-1，反应区内催化剂的颗粒平均移动速度为0.01m/s，反应压力以表压计为0.1MPa、平均温度为470℃。反应产品采用气相色谱分析，并计算反应器出口的低碳烯烃碳基收率和乙烯收率。条件参数及收率结果见表1。
【实施例6】
采用实施例1的生产低碳烯烃的装置和生产低碳烯烃的方法，不同的是，装置的内部具体构件参数以及生产低碳烯烃的条件为：
催化剂为SAPO-34，气体原料为甲醇。平均粒径为200μm。布气区为圆柱型，反应区为环形圆柱，反应区顶部与底部横截面积之比4，带孔隔板的开孔率0.2％，外隔板的开孔率为0.15％，反应区内部设置格栅构件，格栅开孔率为60％，反应区内重时空速为5h-1，反应区内催化剂的颗粒平均移动速度为0.01m/s，反应压力以表压计为0.1MPa、平均温度为470℃。反应产品采用气相色谱分析，并计算反应器出口的低碳烯烃碳基收率和乙烯收率。条件参数及收率结果见表1。
【实施例7】
采用实施例1的生产低碳烯烃的装置和生产低碳烯烃的方法，不同的是，装置的内部具体构件参数以及生产低碳烯烃的条件为：
催化剂为SAPO-34，气体原料为甲醇。平均粒径为200μm。布气区为圆柱型，反应区为环形圆柱，反应区顶部与底部横截面积之比4，带孔隔板的开孔率0.2％，外隔板的开孔率为0.15％，反应区内部设置构件为“八”字形开孔斜挡板(如图 3和图5所示)，开孔挡板，β为50°，侧面开孔率为30％，反应区内重时空速为5h-1，反应区内催化剂的颗粒平均移动速度为0.01m/s，反应压力以表压计为 0.1MPa、平均温度为470℃。反应产品采用气相色谱分析，并计算反应器出口的低碳烯烃碳基收率和乙烯收率。条件参数及收率结果见表1。
【实施例8】
采用实施例1的生产低碳烯烃的装置和生产低碳烯烃的方法，不同的是，装置的内部具体构件参数以及生产低碳烯烃的条件为：
催化剂为SAPO-34，气体原料为甲醇。平均粒径为200μm。布气区为圆柱型，反应区为环形圆柱，反应区顶部与底部横截面积之比4，带孔隔板的开孔率0.2％，外隔板的开孔率为0.15％，反应区内部不设置构件，反应区内重时空速为2h-1，反应区内催化剂的颗粒平均移动速度为0.01m/s，反应压力以表压计为0.1MPa、平均温度为470℃。反应产品采用气相色谱分析，并计算反应器出口的低碳烯烃碳基收率和乙烯收率。条件参数及收率结果见表1。
【实施例9】
采用实施例1的生产低碳烯烃的装置和生产低碳烯烃的方法，不同的是，装置的内部具体构件参数以及生产低碳烯烃的条件为：
催化剂为SAPO-34，气体原料为甲醇。平均粒径为200μm。布气区为圆柱型，反应区为环形圆柱，反应区顶部与底部横截面积之比4，带孔隔板的开孔率0.2％，外隔板的开孔率为0.15％，反应区内部不设置构件，反应区内重时空速为10h-1，反应区内催化剂的颗粒平均移动速度为0.01m/s，反应压力以表压计为0.1MPa、平均温度为470℃。反应产品采用气相色谱分析，并计算反应器出口的低碳烯烃碳基收率和乙烯收率。条件参数及收率结果见表1。
【实施例10】
采用实施例1的生产低碳烯烃的装置和生产低碳烯烃的方法，不同的是，装置的内部具体构件参数以及生产低碳烯烃的条件为：
催化剂为SAPO-34，气体原料为甲醇。平均粒径为200μm。布气区为圆柱型，反应区为环形圆柱，反应区顶部与底部横截面积之比4，带孔隔板的开孔率0.2％，外隔板的开孔率为0.15％，反应区内部不设置构件，反应区内重时空速为5h-1，反应区内催化剂的颗粒平均移动速度为0.1m/s，反应压力以表压计为0.1MPa、平均温度为470℃。反应产品采用气相色谱分析，并计算反应器出口的低碳烯烃碳基收率和乙烯收率。条件参数及收率结果见表1。
【实施例11】
采用实施例1的生产低碳烯烃的装置和生产低碳烯烃的方法，不同的是，装置的内部具体构件参数以及生产低碳烯烃的条件为：
催化剂为SAPO-34，气体原料为甲醇。平均粒径为200μm。布气区为圆柱型，反应区为环形圆柱，反应区顶部与底部横截面积之比4，带孔隔板的开孔率0.2％，外隔板的开孔率为0.15％，反应区内部不设置构件，反应区内重时空速为5h-1，反应区内催化剂的颗粒平均移动速度为1.5m/s，反应压力以表压计为0.1MPa、平均温度为470℃。反应产品采用气相色谱分析，并计算反应器出口的低碳烯烃碳基收率和乙烯收率。条件参数及收率结果见表1。
【实施例12】
采用实施例1的生产低碳烯烃的装置和生产低碳烯烃的方法，不同的是，装置的内部具体构件参数以及生产低碳烯烃的条件为：
催化剂为SAPO-34，气体原料为甲醇。平均粒径为200μm。布气区为圆柱型，反应区为环形圆柱，反应区顶部与底部横截面积之比4，带孔隔板的开孔率0.2％，外隔板的开孔率为0.15％，反应区内部设置构件为环形三棱柱(如图2和图4所示)开孔环形三棱柱，α为70°，侧面开孔率为10％，反应区内重时空速为5h-1，反应区内催化剂的颗粒平均移动速度为0.01m/s，反应压力以表压计为0.1MPa、平均温度为470℃。反应产品采用气相色谱分析，并计算反应器出口的低碳烯烃碳基收率和乙烯收率。条件参数及收率结果见表1。
【实施例13】
采用实施例12的生产低碳烯烃的装置和生产低碳烯烃的方法，不同的是，带孔隔板的开孔率20％。反应产品采用气相色谱分析，并计算反应器出口的低碳烯烃碳基收率和乙烯收率。条件参数及收率结果见表1。
【实施例14】
采用实施例12的生产低碳烯烃的装置和生产低碳烯烃的方法，不同的是，带孔隔板的开孔率30％。反应产品采用气相色谱分析，并计算反应器出口的低碳烯烃碳基收率和乙烯收率。条件参数及收率结果见表1。
【实施例15】
采用实施例12的生产低碳烯烃的装置和生产低碳烯烃的方法，不同的是，开孔环形三棱柱，α为15°，侧面开孔率为5％。反应产品采用气相色谱分析，并计算反应器出口的低碳烯烃碳基收率和乙烯收率。条件参数及收率结果见表1。
【实施例16】
采用实施例12的生产低碳烯烃的装置和生产低碳烯烃的方法，不同的是，开孔环形三棱柱，α为85°，侧面开孔率为20％。反应产品采用气相色谱分析，并计算反应器出口的低碳烯烃碳基收率和乙烯收率。条件参数及收率结果见表1。
【实施例17】
采用实施例7的生产低碳烯烃的装置和生产低碳烯烃的方法，不同的是，开孔挡板，β为5°，侧面开孔率为5％。反应产品采用气相色谱分析，并计算反应器出口的低碳烯烃碳基收率和乙烯收率。条件参数及收率结果见表1。
【实施例18】
采用实施例7的生产低碳烯烃的装置和生产低碳烯烃的方法，不同的是，开孔挡板，β为70°，侧面开孔率为45％。反应产品采用气相色谱分析，并计算反应器出口的低碳烯烃碳基收率和乙烯收率。条件参数及收率结果见表1。
【实施例19】
采用实施例12的生产低碳烯烃的装置和生产低碳烯烃的方法，不同的是，反应区的上部横截面积小于下部横截面积，反应区的顶部与底部横截面积之比为 0.5。反应产品采用气相色谱分析，并计算反应器出口的低碳烯烃碳基收率和乙烯收率。条件参数及收率结果见表1。
【对比例1】
采用常规流化床反应器，反应器内反应条件为：反应压力以表压计为0.1MPa、平均温度为475℃、气相线速为1.2m/s，催化剂为SAPO-34，平均粒径为200μm。反应产品采用气相色谱分析，并计算反应器出口的低碳烯烃碳基收率和乙烯收率。条件参数及收率结果见表1。
表1
通过上述实施例和对比例能够看出，相比于对比例1的常规技术，采用本发明的装置制备低碳烯烃，具有低碳烯烃收率高、乙烯收率高的特点，在相同重时空速和催化剂的颗粒平均移动速度的条件下，低碳烯烃收率可以从80.7％最高提高到85.9％，乙烯收率可以从43.4％提高到49％。
此外，将实施例1-19进行比较，在相同重时空速和催化剂的颗粒平均移动速度的条件下，反应区的上部横截面积不小于下部横截面积，尤其是反应区的顶部与底部横截面积之比为4～10的条件；反应区内部设置构件(格栅、开孔的环形三棱柱或开孔挡板)的实施例，效果更好。
以上所述的仅是本发明的优选实例。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本发明所提供的技术启示下，作为本领域的公知常识，还可以做出其它等同变型和改进，也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于生产低碳烯烃的装置，包括催化器混合区、集气室、反应区、布气区、待生提升管、再生器，其中所述催化器混合区与反应区相连通，集气室与反应区通过外隔板相连通，反应区与布气区通过带孔隔板相连通，待生提升管与反应区相连通，待生提升管与催化器混合区相连通，再生器通过与催化器混合区相连通。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述布气区的上部横截面积不大于下部横截面积，优选为布气区内任意上部的横截面积不大于任意下部的横截面积。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述反应区的上部横截面积不小于下部横截面积，优选为反应区内任意上部的横截面积不小于任意下部的横截面积，更优选地，所述反应区的顶部与底部横截面积之比为1.5～10，优选为2～10。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的装置，其特征在于，所述反应区内部设置构件；优选地，所述构件为格栅、开孔的环形三棱柱或开孔挡板；
优选地，所述环形三棱柱的纵截面为三角形；更进一步优选地，所述三角形的顶角α为15～75°；更进一步优选地，侧面开孔率为所开孔的面积与三棱柱侧面积的比值，侧面开孔率为3～15％；
优选地，所述开孔挡板的纵截面呈八字型；更进一步优选地，侧面夹角β为5～60°；更进一步优选地，侧面开孔率为所开孔的面积与开孔挡板侧面积的比值，侧面开孔率为3～35％。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的装置，其特征在于，所述带孔隔板的开孔率为0.2～20％。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的装置，其特征在于，所述外隔板设置至少一个孔洞，优选地，所述外隔板的开孔率为0.1～10％。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的装置，其特征在于，所述反应区、布气区与集气室由中心向外部依次布置；和/或，
所述装置还包括待生斜管，用于连通待生提升管与反应区；和/或，
所述装置还包括循环斜管和/或换热斜管，用于连通待生提升管与催化器混合区；和/或，
所述装置还包括再生斜管，用于连通再生器通过与催化器混合区。
8.一种采用权利要求1-7中任意一项所述的装置生产低碳烯烃的方法，包括：
(a)催化剂进入催化剂混合区中，催化剂经过混合均匀后进入反应区中，由上而下流动；
(b)气体原料进入布气区中，通过带孔隔板流入反应区中，与反应区内的催化剂充分接触后反应生成烯烃产物，同时催化剂积炭形成待生催化剂；
(c)反应后的产物经过外隔板进入集气室，后流出装置进入后续分离单元；待生催化剂流入待生提升管后，经过提升后进入催化器混合区和/或再生器中。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述反应区内反应条件包括：反应压力以表压计为0.1～0.4MPa；平均温度为380～550℃；反应区内重时空速为2～10h-1；反应区内催化剂的颗粒平均移动速度为0.01～2m/s；和/或，
再生器内再生条件包括：再生温度为600～700℃。
10.权利要求1-7中任意一项所述的烯烃反应装置或权利要求8-9中任意一项所述的制备烯烃的方法在甲醇制烯烃中的应用。
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