[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。

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。该方法中低碳烯烃碳基收率一般在75～80％之间，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：一种制备低碳烯烃的反应装置，主要包括反应区2、沉降区9、待生催化剂提升管7，沉降区9位于反应区2上方，沉降区9底部设有催化剂出口分别通过待生斜管4和催化剂循环管6与再生器、提升管7相连，沉降区9顶部设有产品气出口，待生催化剂提升管7进口端位于反应区2外部、出口端位于反应区2内部，待生催化剂提升管7下部设有催化剂入口与催化剂循环管6相连，待生催化剂提升管7位于反应区2内的部分开有至少一个催化剂出口13，提升管7位于反应区2内部的高度至少为反应区2高度的1/4，反应区2下部设有催化剂入口，通过再生斜管5与再生器相连。

上述技术方案中，所述催化剂选自SAPO-34；所述待生催化剂从提升管7沿轴向方向上隔开的至少两个催化剂出口中进入反应区2内；所述提升管7位于反应区2内部的高度至少为反应区2高度的1/3；所述提升管7顶部出口设置莲蓬形气固分布设备3，开孔率为0.5～0.8；所述待生催化剂提升管7与反应区2的直径比为0.05～0.15∶1。

本发明中，开孔率是指分布板的有效面积，也就是指分布板面上孔的面积总和与分布板面总面积的比值。

所述反应区2内反应条件为：反应温度为450～580℃，反应压力以表压计为0.01～0.3MPa，气相线速为0.5～2.0米/秒；所述待生催化剂50～80％经提升管7返回反应区2，20～50％进入再生器再生；所述再生催化剂积炭量质量分数为0.02～0.5％；所述提升管7内反应条件为：反应温度为400～500℃，反应压力以表压计为0.01～0.3MPa，气相线速为4～8米/秒