[实用新型]甲醇制烯烃反应设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及煤制烯烃、石油化工技术领域，尤其涉及一种带汽提格栅的反应器中碳含量可调的甲醇制烯烃反应设备。

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经取得实质性进展。

甲醇制烯烃反应属于气固非均相催化反应，使用气固流态化技术。目前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形结构，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。现有的常规密相流化床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1～3s。而反应器流化床料位至顶部旋风分离器入口有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，影响装置的经济利益。

常规反应器下部为密相段，上部为稀相段(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。由于是自然沉降，反应器上部稀相段要求较低的流速，需要扩大设备直径，经自然沉降后进入顶部旋风分离器入口的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。

目前有一种甲醇制烯烃反应器，将传统的沉降段，改为输送管，大大的降低了反应产品在自由空间的停留时间。同时，采用预分离设施将产品气体与催化剂快速的分离。但是由于在密相流化床中仍存在气固分布不均，气固两相返混严重的问题，这同样会导致副产品的生成，目的产物收率和转化率降低。

甲醇制烯烃所使用的催化剂具有氧八环构成的椭球形笼和三维孔道结构，可以高效选择性的生产乙烯和丙烯，而在分子筛内生产的某些高碳中间体、高碳烃或多支链烃无法扩散出来，聚集于笼内生产积碳。积碳不仅能使催化剂失活，而且影响反应产物的分布。工业装置中为了保证产品气体乙烯、丙烯的产率，必须定期测定催化剂的碳含量。

催化剂碳含量受操作条件的影响较大，一般而言，焦炭含量高，催化剂活性降低，从而直接影响反应的转化率，使乙烯、丙烯产率下降。焦炭含量亦不能太低，因为碳在一定程度上起到保护催化剂的作用，可以抑制过度反应，延长催化剂的使用寿命。正常状态下，再生催化剂焦炭含量的最佳范围为1.5～2.0％，待生催化剂的焦炭含量的最佳范围为7.0～7.5％。工业装置数据表明，若催化剂的焦炭含量低于最佳范围，乙烯、丙烯的产率很低；高于最佳范围，催化剂活性降低，乙烯、丙烯产率降低，此时主要产物为二甲醚。因此将催化剂碳含量控制在最佳范围内，能够明显的提高目的产物的转化率和收率。

在甲醇制烯烃反应中，催化剂从反应器出来后，在颗粒之间、颗粒微孔中会夹带和吸附一定量的产品气体，这部分气体约占产品总量的2～4％，如果将这部分产品气体汽提后，再让这部分催化剂进入到再生器中，可以有效的降低有用的产品气体的损失，而且由于这部分产品气体的带入，会增加再生器负荷。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种甲醇制烯烃反应设备，以克服现有技术的缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种甲醇制烯烃反应设备，有效的降低反应设备上部自由空间，缩短反应时间，使其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；同时，有效降低催化剂颗粒之间、颗粒微孔间夹带和吸附的产出气体，提高目的产物收率、降低再生器的负荷，还可以调节反应设备中碳含量，提高装置的经济效益。