[发明专利]流化床反应器和制备低碳烯烃的装置以及制备低碳烯烃的方法

说明书

本发明涉及烯烃制备领域，公开了流化床反应器和制备低碳烯烃的装置以及制备低碳烯烃的方法。该装置包括流化床反应器(15)、沉降器(6)和再生器(11)，流化床反应器(15)的反应区域沿着轴向设置有导流筒(32)，导流筒(32)将反应区域分为位于导流筒(32)内的快速反应区A和位于导流筒(32)外的环流混合区B，流化床反应器(15)的催化剂出口与沉降器(6)连通，沉降器(6)下部的循环出口(8)与环流混合区B连通，沉降器(6)下部的待生出口(7)与再生器(11)连通，并且再生器(11)的再生催化剂出口与环流混合区B连通。采用本发明的装置，可以达到提高低碳烯烃收率的目的，具有较大的技术优势，可用于低碳烯烃的工业生产中。

技术领域

本发明涉及烯烃制备领域，具体地，涉及一种流化床反应器，制备低碳烯烃的装置，以及制备低碳烯烃的方法。

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。

美国专利申请US4499327公开了将磷酸硅铝分子筛催化剂应用于甲醇转化制烯烃工艺，并认为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。

美国专利申请US6166282公开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，有效地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。

中国专利申请CN1723262A公开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的工艺，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。

在由甲醇制低碳烯烃的传统反应过程中，通常可以将整个流化床反应器分为进口区、反应区、上行区与出口快速分离区四个部分。传统进口区是由再生催化剂、待生催化剂直接进入反应区中，催化原料气体进行反应。这两股催化剂的混合效果直接关系到烯烃选择性。进口区的气固流动、气体与催化剂颗粒的混合效果与进口区的反应行为对整个反应器的效果产生显著的影响。然而，现有文献并未报道针对流化床反应器的进口区的颗粒混合以及进入反应区后气体与催化剂颗粒的接触效率的问题提出解决思路。

发明内容

本发明的目的是克服现有的制备低碳烯烃的装置中存在催化剂混合不均、低碳烯烃收率较低的缺陷，提供流化床反应器和制备低碳烯烃的装置以及制备低碳烯烃的方法。

本发明提供了一种流化床反应器，其中，该流化床反应器的反应区域沿着轴向设置有导流筒，并且在所述反应区域的反应器侧壁上设置有两个催化剂入口，该导流筒将所述反应区域分为位于所述导流筒内的快速反应区A和位于所述导流筒外的环流混合区B。