CN202962434U - 一种带隔离锥及预分离的甲醇制烯烃反应器 - Google Patents

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Abstract

一种带隔离锥及预分离的甲醇制烯烃反应器，属于烯烃生产、石油化工设备技术领域，用于提高甲醇制取低碳烯生产装置的烯烃选择性及烯烃收率及降低带出反应器催化剂量。该反应器由反应器壳体、进料分布器、取热管、旋风分离器、隔离锥及预分离设施及组成。气体产物不是经反应器上部空间，而是经隔离锥及预分离器至旋风分离系统，使气体产物停留时间大为缩短，提高装置的烯烃选择性及烯烃收率；并大幅度降低顶部旋风分离器入口催化剂浓度，从而明显降低带出反应器的催化剂量。应用于甲醇制烯烃装置。

Description

一种带隔离锥及预分离的甲醇制烯烃反应器
技术领域
本实用新型属于烯烃生产、石油化工设备技术领域，特别涉及一种带隔离锥及预分离的甲醇制烯烃反应器。 
背景技术
低碳烯烃(乙烯和丙烯等)是石油化工基本原料。目前乙烯主要由石脑油蒸汽裂解生产。由于石油资源短缺由石脑油生产乙烯的成本越来越高。国内外正积极开发原料更丰富的乙烯生产工艺。其中用甲醇生产乙烯和丙烯的研究已取得实质性进展，并有多件专利公开，如ZL00137259.9、ZL92109905.3、ZL96115333.4、ZL00815363.2、ZL03821995.6、CN101318868A等。 
目前用甲醇制取低碳烯烃的工业装置采用常规密相流化床反应器。密相流化床反应器为筒型结构，下部直径小，高度为6～8m；上部直径扩大，高度为12～16m；中间过渡段高2～6m。在反应器底部设有进料分布器，顶部设有旋风分离器，旋风分离器的下部有料腿和翼阀。甲醇制取烯烃工艺的特点是：反应速度快、放热量大、醇剂比低。反应器要求严格控制反应时间，以达到预期的烯烃选择性及烯烃收率。现有的甲醇制取低碳烯烃工业装置反应器通过控制流化床催化剂料位高度来控制反应时间，一般将流化床催化剂料位高度控制在3～6m，反应时间1～3秒。而反应器流化床料面至旋风分离器入口有15～20m的距离，气体产物离开流化床催化剂料面后携带部分催化剂缓慢向上流动，经过15～20m的自由空间停留时间达20～30s，偏离最佳操作条件使目的产物(乙烯、丙烯)选择性和产率下降，影响装置的经济效益。 
常规反应器下部称为密相段，上部称为稀相段(通常扩大直径)。生产中在密相流化床底部气体分布器给入工艺气体，气泡在床层浮力作用下向上流动，穿过密相床层进入稀相段。气体夹带部分细粉颗粒继续向上流动，在稀相段气体流速较低，随着气体上升大颗粒粒子逐渐沉降下来，使旋风分离器入口气体中细粉颗粒浓度降低。由于是自然沉降，反应器上部稀相段要求较低的流速需扩大设备直径，自然沉降细粉颗粒浓度一般为5～10kg/m3，若要求细粉颗粒浓度低于该值，目前常规的流化床反应器无法实现。 
发明内容
本实用新型的目的是提供一种带隔离锥及预分离的甲醇制烯烃反应器，有效降低反应器上部自由空间，使反应时间更靠近最佳操作条件，从而提高目的产物(乙烯、丙烯)选择性及烯烃收率，提高装置的经济效益；并明显降低旋风分离器入口气体中细粉颗粒浓度。 
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该反应器包括反应器壳体、进料分布器、取热管、旋风分离器；在流化床反应器上部设置隔离锥及预分离设施。 
所述的反应器，隔离锥设施包括隔离锥、输送管，隔离锥为单锥顶或多锥顶结构，输送管根数为1～20。 
所述的反应器，预分离设施包括预分离器、预分离器入口管、预分离器出口管，预分离器台数为1～20。 
所述的甲醇制烯烃反应器，隔离锥为圆锥结构，锥顶朝上，锥顶中心开口与输送管下端连接；锥底与器壁连接或不连接。 
所述的反应器，隔离锥底距流化床料面4～8m，隔离锥开设若干圆孔使各旋风分离器料腿穿过。 
所述的反应器，输送管下端与隔离锥顶部连接，上部与预分离器入口管连接，输送管中间设置膨胀补偿器。 
所述的反应器，预分离器采用旋风分离器，包含圆筒体、锥体、灰斗、料腿及翼阀。 
所述的反应器，预分离器入口管为长方形通道，其根数与预分离器台数相同，与预分离器涡壳型连接或直接切线型连接。 
所述的反应器，每台预分离器出口管包含1根立管、1～4根平管，立管为圆型、平管为长方形，与1～4台一级旋风分离器连接。 
甲醇原料气从进料分布器进入密相流化床底部，气泡在床层浮力作用下向上流动，穿过密相床层进入稀相段，甲醇原料气经过催化剂床层过程中转化为乙烯、丙烯等产物，气体产物夹带部分细粉颗粒继续向上流动，在稀相段气体流速较低，随着气体上升部分大颗粒催化剂逐渐沉降下来，经过4～8m的自由空间后进入隔离锥及输送管。由于输送管中气体流速是反应器稀相空间流速的20～30倍，使气体产物在反应器中停留时间大为缩短，可使气体产物在反应器上部的停留时间缩短50％。 
气体经隔离锥、输送管再经入口管进入预旋分器中，气体携带催化剂细粉在预旋分器中做高速旋转运动，在离心力作用下进行气固分离，分离下来的催化剂颗粒排入预旋分器料腿中，靠重力排入反应器下部的密相流化床中。气体从预旋分器顶部气体出口引入反应器顶部的一级旋风分离器。预旋分器的效率为70％～90％，可使一级旋风分离器入口催化剂细粉浓度从目前的5～10kg/m3降低到1～2kg/m3。 
本实用新型创新点和积极效果： 
本实用新型创新点是：在反应器上部设置隔离锥及输送管，气体产物不是经过反应器上部10～15m自由空间“缓慢、长时间”流动，而是经隔离锥及输送管“快速、短时间”流动，而是经隔离锥及输送管“快速、短时间”流 动；在隔离锥及输送管出口设置预分离器，夹带催化剂细粉的气体先经预分离器，再进入一级旋风分离器。 
本实用新型积极效果是：可使反应器上部气体停留时间比目前常规流化床反应器降低50％，使反应时间更靠近最佳操作条件，从而提高乙烯、丙烯选择性及收率。可使一级旋风分离器入口气体催化剂细粉浓度从目前的5～10kg/m3降低到1～2kg/m3，从而大幅度降低带出反应器的催化剂量。 
附图说明
图1是一种带隔离锥及预分离的甲醇制烯烃反应器的示意图。 
1-气体产物出口，2-预分离器入口管，3-输送管，4-膨胀补偿器，5-隔离锥，6-取热管，7-集气室，8-二级旋风分离器，9-一级旋风分离器，10-反应器壳体，11-原料气分布器，12-原料气进口、13-预分离器。 
具体实施方式
图1提供了一种带隔离锥及预分离的甲醇制烯烃反应器的示意图，反应器壳体10下部设有原料气分布器11，原料气分布器11与原料气进口12连接。反应器壳体10中部(距流化床料面4～8m)设有隔离锥5，隔离锥5下端与反应器壳体10连接，上端与输送管3连接。输送管3中部设有膨胀补偿器4，其上部与预分离器入口管2连接。预分离器入口管2另一端与预分离器13连接。预分离器13气体出口与一级旋风分离器9入口连接，一级旋风分离器9出口与二级旋风分离器8入口连接，二级旋风分离器8出口与集气室7连接。在反应器壳体10顶部设有气体产物出口1，在反应器壳体10下部设有取热管6。 
甲醇原料气从原料气进口12进入，经原料气分布器11分布于密相流化床底部，原料气气泡在浮力作用下向上流动。催化剂料位高度根据优化的反应时间确定，甲醇原料气经过催化剂床层转化为乙烯、丙烯等产物，反应过程放出的热量由设置在床层的取热管6取走。气体产物离开流化床料面继续向上流动，经过4～8m的自由空间进入隔离锥5、输送管3，经预分离器入口管2进入预分离器13。气体产物从预分离器13出口排出进入一级旋风分离器9和二级旋风分离器8，分离下来的催化剂经旋风分离器料腿返回流化床，净化后的气体产物进入集气室7，最后从气体产物出口1离开反应器。 

Claims (9)

1.一种带隔离锥及预分离的甲醇制烯烃反应器，包括反应器壳体、进料分布器、取热管、旋风分离器，其特征是：在流化床反应器上部设置隔离锥及预分离设施。 
2.根据权利要求1所述的反应器，其特征是：隔离锥设施包括隔离锥、输送管，隔离锥为单锥顶或多锥顶结构，输送管根数为1～20。 
3.根据权利要求1所述的反应器，其特征是：预分离设施包括预分离器、预分离器入口管、预分离器出口管，预分离器台数为1～20。 
4.根据权利要求1或2所述的甲醇制烯烃反应器，其特征是：隔离锥为圆锥结构，锥顶朝上，锥顶中心开口与输送管下端连接；锥底与器壁连接或不连接。 
5.根据权利要求1或2所述的反应器，其特征是：隔离锥底距流化床料面4～8m，隔离锥开设若干圆孔使各旋风分离器料腿穿过。 
6.根据权利要求2所述的反应器，其特征是：输送管下端与隔离锥顶部连接，上部与预分离器入口管连接，输送管中间设置膨胀补偿器。 
7.根据权利要求1或3所述的反应器，其特征是：预分离器采用旋风分离器，包含圆筒体、锥体、灰斗、料腿及翼阀。 
8.根据权利要求3所述的反应器，其特征是：预分离器入口管为长方形通道，其根数与预分离器台数相同，与预分离器涡壳型连接或直接切线型连接。 
9.根据权利要求3所述的反应器，其特征是：每台预分离器出口管包含1根立管、1～4根平管，立管为圆型、平管为长方形。 
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