[发明专利]制备低碳烯烃的反应装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备低碳烯烃的反应装置，尤其适用于由甲醇制备低碳烯烃的反应装置。

背景技术

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，一类重要的用于低碳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，再加上转化生成低碳烯烃工艺的经济性，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。

US 4499327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。

US 6166282中公布了一种甲醇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。但该方法中低碳烯烃收率一般均在77％左右，存在低碳烯烃收率较低的问题。

CN 1723262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。该方法中低碳烯烃收率一般均在75～80％之间，同样存在低碳烯烃收率较低的问题，且原料直接进入提升管，导致提升管内温度梯度较大，反应放热难以移除。

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乙烯、丙烯收率较低的问题，提供一种新的制备低碳烯烃的反应装置。该装置用于乙烯、丙烯的生产中，具有产品中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：一种制备低碳烯烃的反应装置，主要包括预反应区2、提升管13、气固快速分离区15、沉降区16、换热区10，预反应区2上部与换热区10相连，换热区10上部与气固快速分离区15相连，气固快速分离区15位于沉降区16内，提升管13入口端伸入预反应区2，提升管高度的60～90％穿过换热区10，出口端伸入气固快速分离区15，沉降区16下部开有催化剂出口，分别与待生斜管19、待生催化剂循环管8相连，预反应区2开有催化剂入口，分别与待生催化剂循环管8、再生斜管7相连。

上述技术方案中，所述换热区10顶部与气固快速分离区15连接；所述沉降区16下部通设置汽提区14，通入水蒸气进行汽提；所述预反应区为密相或快速流化床；所述气固快速分离区15出口设有初级旋风分离器；所述提升管13在换热区10的部分通过间接换热方式与换热介质换热，换热介质为水或甲醇原料；所述沉降区16上部设有气固旋风分离器18；所述预反应区2内的热量通过取热的方式移出，取热方式优选设置内取热盘管6，与换热介质换热，换热介质为水；所述提升管13数量为至少三根，提升管13高度至少10米。

本发明所述反应区平均温度的计算方法为反应区入口端温度与出口端温度的算术平均数。本发明所述提升管数量的选择取决于要处理的原料规模。

本发明所述平均积炭量的计算方法为一定质量的催化剂上的积炭质量除以所述的催化剂质量。催化剂上的积炭质量测定方法如下：将混合较为均匀的带有积炭的催化剂混合，然后称量一定质量的带碳催化剂，放到高温碳分析仪中燃烧，通过红外测定燃烧生成的二氧化碳质量，从而得到催化剂上的碳质量。