[发明专利]甲醇制烃类流化床反应方法

说明书

技术领域

本发明涉及气固流化床反应技术领域，具体涉及一种甲醇制烃类流化床反应方法，尤其适用于气固流化床甲醇制烯烃和芳烃。

背景技术

甲醇制取烯烃或芳烃等是煤化工的重要工艺技术，得到了各国的高度重视。很多甲醇制取烯烃或芳烃反应采用气固流化床或循环流化床反应方法。

目前甲醇制烃类产品技术，如DMTO，SMTO，FMTP，FMTA，采用流化床或循环流化床反应技术，使用的催化剂为微球型，平均直径约50～70微米。已有流化床甲醇转化反应技术目前多借鉴FCC技术。但甲醇转化与FCC的条件有许多不同，反应是放热过程，催化剂价格昂贵，催化剂是操作成本的重要部分。以180万吨甲醇加工量的装置为例，对应每吨甲醇进料即使减少0.1公斤的催化剂消耗量，就大致相当于降低约3600万元/年的操作费用。

已有甲醇制烯烃或芳烃技术反应过程使用的有流化床和循环流化床两类。循环流化床借鉴了FCC技术的烧焦罐再生技术。循环流化床可以方便的在反应器末端设置气固分离及时终止反应，实现对反应的控制。但由于甲醇反应生焦远低于FCC，反应器和再生器间的催化剂循环量很低，剂醇比只有对应FCC剂油比的十分之一至二十分之一。使用循环流化床时，为了使反应器内达到反应需要的催化剂密度和藏量或空速，只能使催化剂在反应器自身重复循环，且循环量远远大于反应器和再生器间本来的循环量；必然增加催化剂的破碎和操作能耗。

已有甲醇转化流化床反应技术的优点是气体和催化剂流动速度低；反应过程自身催化剂仅仅是流化床状态，除气体稀项携带的少量催化剂外，反应器内不发生催化剂的循环输送。流化床反应过程催化剂的破碎远少于循环流化床。已有流化床反应器采用两级旋风分离器进行气固分离，但由于流化床催化剂界面不清晰，已有流化床反应过程仅仅靠重力沉降降低旋风分离器入口气体的催化剂含量，反应区与气固分离器入口间距离较远，反应产品气在离开理想的流化床内反应后仍停留较长的时间在催化剂环境中，实际反应时间不确定，造成反应实际终止和控制困难，导致副反应增加；另外仅仅靠自然重力沉降气体中催化剂含量较多，进入旋风分离器的产品气中催化剂含量一般仍然在5～10kg/m³。

为了降低催化剂消耗，已有技术中沿用的是再增加催化剂回收设备的方法提高催化剂回收效果。比如DMTO反应器在反应器外增加了外部“三旋”和“水洗水除尘器”。投资和能耗都增加较多。

发明内容

本发明的目的是提供一种催化剂稀相携带少、能快速终止反应、使副反应时间缩短，并降低催化剂破碎和催化剂排放量的甲醇制烃类流化床反应方法。

本发明的甲醇制烃类流化床反应方法，设有底部的流化床反应区和上部的反应后处理区；所述反应后处理区设有壳体、反应气聚集区、反应终止控制器及气固分离区；所述流化床反应区是指使用锥形流化床反应器，催化剂在其内形成锥形的流化床反应区，其流化床反应区内的气体流速低于湍流流化床向循环流化床的转变点的流速值；

所述流化床反应区使用锥形流化床反应器，催化剂在锥形流化床反应器内形成锥形流化床，锥形流化床反应器沿反应原料流向向上面积逐渐扩大，相应的降低气体离开锥形流化床的速度，减少气体的催化剂携带量；所述流化床反应区上方在锥形流化床反应器和壳体内设置向上面积逐渐缩小的锥形反应气聚集区，使反应气体迅速脱离流化床反应区；在反应气聚集区出口设置输送管，输送管出口设置反应终止控制器，使反应气体快速与催化剂脱离并降温，实现反应终止；

在壳体内的气固分离区设置两组以上并联的两级串联旋风分离器(两级串联旋风分离器，即第一级旋风分离器气体出口直接与第二级旋风分离器气体入口连接)，每级由并列的旋风分离器组成，两级串联旋风分离器设有两组以上，每组并联设置；

在壳体和锥形流化床反应器外设置L型催化剂溢流立管，使反应终止控制器和两级串联旋风分离器分离出的催化剂返回流化床反应区；催化剂溢流立管入口(即催化剂溢流立管上端)将反应后处理区的催化剂引出，出口(即催化剂溢流立管下端)将催化剂引入流化床反应区，催化剂溢流立管入口在反应气聚集区锥体以上；锥形流化床反应器设置有再生催化剂入口和待生催化剂出口。

上述的甲醇制烃类流化床反应方法，进一步地，所述反应终止控制器设有气固预分离器；气固预分离器设有中心管、锥形连接管、与锥形连接管对应数量的周向旋流管、气体出口管和外壳体，所述中心管具有向上面积逐渐扩大的半锥角，所述锥形连接管为两个以上，周向布置，横截面为矩形。具体实施时，反应终止控制器还可以设置有反应气急冷区，所述反应气急冷区的急冷介质入口设置在气体出口管上。