[发明专利]甲醇制备低碳烯烃的反应装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种甲醇制备低碳烯烃的反应装置。

技术背景

低碳烯烃，即乙烯和丙烯，是两种重要的基础化工原料，其需求量在不断增加。一般地，乙烯、丙烯是通过石油路线来生产，但由于石油资源有限的供应量及较高的价格，由石油资源生产乙烯、丙烯的成本不断增加。近年来，人们开始大力发展替代原料转化制乙烯、丙烯的技术。其中，一类重要的用于轻质烯烃生产的替代原料是含氧化合物，例如醇类(甲醇、乙醇)、醚类(二甲醚、甲乙醚)、酯类(碳酸二甲酯、甲酸甲酯)等，这些含氧化合物可以通过煤、天然气、生物质等能源转化而来。某些含氧化合物已经可以达到较大规模的生产，如甲醇，可以由煤或天然气制得，工艺十分成熟，可以实现上百万吨级的生产规模。由于含氧化合物来源的广泛性，再加上转化生成轻质烯烃工艺的经济性，所以由含氧化合物转化制烯烃(OTO)的工艺，特别是由甲醇转化制烯烃(MTO)的工艺受到越来越多的重视。

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催化剂具有很高的轻质烯烃选择性，而且活性也较高，可使甲醇转化为轻质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中公布了一种氧化物转化为低碳烯烃的技术和反应器，采用快速流化床反应器，气相在气速较低的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。经计算，该方法中的低碳烯烃收率最高达到80％。

CN1723262中公布了带有中央催化剂回路的多级提升管反应装置用于氧化物转化为低碳烯烃工艺，该套装置包括多个提升管反应器、气固分离区、多个偏移元件等，每个提升管反应器各自具有注入催化剂的端口，汇集到设置的分离区，将催化剂与产品气分开。该方法存在低碳烯烃收率较低的问题。经计算，该方法中的低碳烯烃收率最高达到80％。

现有技术均存在低碳烯烃收率较低的问题。本发明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是现有技术中存在的低碳烯烃收率较低的问题，提供一种新的甲醇制备低碳烯烃的反应装置。该装置用于低碳烯烃的生产中，具有低碳烯烃收率较高的优点。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种甲醇制备低碳烯烃的反应装置，主要包括流化床反应区9、沉降汽提器17、再生器13、催化剂混合器7和催化剂输送管线；流化床反应区9出口与沉降汽提器17相连，沉降汽提器17位于再生器13上方，沉降汽提器17下部的汽提区18顶部设有待生立管11，待生立管11底部通过催化剂流量控制阀2与再生器13相连，汽提区18和再生器13下部分别开有催化剂出口与催化剂混合器7相连，催化剂混合器7下部开有催化剂出口与流化床反应区9相连，再生器13上部和沉降汽提器17顶部各开有气体出口。

上述技术方案中，所述快速流化床出口端直径缩小至快速流化床直径的10～30％；所述再生器13上部和沉降汽提器17上部设有气固旋风分离器；所述汽提介质为水蒸气；催化剂混合器7内的流化介质为水蒸气；所述汽提区18内设有人字型挡板；所述流化床反应区9和再生器13并列布置。

催化剂混合器本质上为一个密相流化床，底部设有流化介质进料分布板，内部可设置挡板，加强催化剂的返混，当两股催化剂进入后，能够实现均匀的混合，混合器顶部设有气相出口。

本领域所公知的，由于甲醇制烯烃特定的反应特点决定了返混较小的快速流化床是适合的反应器。但是快速流化床反应器为了保持其催化剂床层密度要求，需要反应器出口的催化剂大量返回快速床中，这就存在待生催化剂与再生催化剂在快速床底部的混合问题。若混合不均匀，将直接导致低碳烯烃收率的降低。采用本发明的方法，设置一个催化剂混合器，将待生催化剂和再生催化剂先混合均匀后，实现温度和积碳的一致，然后进入快速流化床反应器中，有效解决了现有技术混合不均匀的问题，提高了低碳烯烃的收率。

采用本发明的技术方案：所述快速流化床出口端直径缩小至快速流化床直径的10～30％；所述再生器13上部和沉降汽提器17上部设有气固旋风分离器；所述汽提介质为水蒸气；催化剂混合器7内的流化介质为水蒸气；所述汽提区18内设有人字型挡板；所述流化床反应区9和再生器13并列布置，低碳烯烃碳基收率可达到83.01％(重量)，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1为本发明所述方法的流程示意图。