[发明专利]生产低碳烯烃的反应装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产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。

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。

US6166282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。但该方法存在低碳烯烃收率较低的问题。

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。该方法同样存在低碳烯烃收率较低的问题。

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，提供一种新的生产低碳烯烃的反应装置。该反应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：一种生产低碳烯烃的反应装置，主要包括快速反应区9、下行床反应区13、提升管再生器7和催化剂输送管路，快速反应区9出口与第一沉降器21相连，第一沉降器21上部开有产品气出口23，下部与下行床反应区13上部相连，下行床反应区13底部与第二沉降器12相连，第二沉降器12上部开有产品气出口8，下部开有催化剂出口与提升管再生器7下部相连，提升管再生器7上部与再生器沉降器25相连，再生器沉降器25上部开有烟气出口27，下部开有两个催化剂出口，分别与下行床反应区13上部、快速反应区9下部相连。

上述技术方案中，所述快速反应区9为提升管，出口设有旋风分离器；所述下行床反应区13顶部设有气固分配区15；所述产品气出口8与第一沉降器21上部相连；所述提升管再生器7出口设有旋风分离器24；所述再生器沉降器25下部设有脱气区20。

本发明中所述快速反应区内反应条件为：反应温度为400～550℃，反应压力以表压计为0.01～0.3MPa，气相线速为2.0～7.0米/秒；下行床反应区内反应条件为：反应温度为400～550℃，反应压力以表压计为0.01～0.3MPa，气相线速为4.0～12.0米/秒；再生器内再生条件为：再生温度为600～700℃，气相线速为4.0～10.0米/秒，再生介质为空气。

本发明所述下行床是指气固流动方向自上而下的反应器型式。

采用本发明的反应装置，设置两个反应区，其中快速反应区内可以将原料高选择性的转化为低碳烯烃，该原料可选择甲醇或碳四以上烃，所述碳四以上烃可来自甲醇转化制烯烃过程中产生的副产物，而在下行床反应区内，除了达到在近乎平推流的状态下高选择性生产低碳烯烃的目的，同时可以实现提高生焦率的目的。因此，本发明所述方案可以实现提高低碳烯烃收率的目的。