[发明专利]流化床再生器、制备低碳烯烃的装置及其应用

说明书

本申请公开了一种流化床再生器、制备低碳烯烃的装置及其应用。该流化床再生器由下至上包括第二活化区、第一活化区和气固分离区；所述第二活化区和气固分离区轴向连通；所述第一活化区设置在所述第二活化区与气固分离区连接处的外周；所述第一活化区为环形腔体；所述第一活化区中沿径向设有n个挡板，所述n个挡板将所述第一活化区分割为n个第一活化区子区；其中，n‑1个所述挡板上开设有催化剂流通孔，以使进入所述第一活化区的催化剂沿着环形方向流动。该再生器可以调节DMTO催化剂中的焦含量、焦含量分布以及焦物种，进而控制DMTO催化剂的操作窗口，提高低碳烯烃选择性，提高甲醇制烯烃技术的原子经济性。

技术领域

本申请涉及一种流化床再生器、制备低碳烯烃的装置及其应用，属于化工催化领域。

背景技术

甲醇制烯烃技术(MTO)主要有中国科学院大连化学物理研究所的DMTO技术和美国UOP公司的MTO技术。2010年，采用DMTO技术的神华包头甲醇制烯烃工厂建成投产，此为MTO技术的全球首次工业化应用，截至2019年底，已有14套DMTO工业装置投产，低碳烯烃产能共计约800万吨/年。

最近几年，DMTO技术进一步发展，性能更加优良的新一代DMTO催化剂逐渐开始工业化应用，为DMTO工厂创造了更高的效益。新一代DMTO催化剂具有更高的甲醇处理能力和低碳烯烃选择性。

甲醇制烯烃技术一般采用SAPO-34分子筛催化剂，甲醇制烯烃过程低碳烯烃的高选择性是通过分子筛的酸性催化作用结合分子筛骨架结构中的孔口的限制作用共同实现的。甲醇转化过程同时伴随着酸性分子筛催化剂的结焦过程。现有的甲醇制烯烃工厂的甲醇结焦率为1.5-2.5wt％，即，甲醇中的3.3-5.5％的C原子转化为催化剂中的焦，焦在再生器中燃烧生成CO、CO₂和H₂O等物质后排放，C原子利用率仅为94.5-96.7％。随着技术的进步，甲醇制烯烃过程的低碳烯烃选择性大幅度提高，甲醇结焦率高、C原子利用率低已经成为抑制技术进步的瓶颈，因此，需要开发新的甲醇制烯烃技术，提高C原子利用率，提高技术的原子经济性。

发明内容

甲醇制烯烃过程同时伴随着酸性分子筛催化剂的结焦过程，在分子筛笼内形成焦物种，引发甲醇制烯烃的催化过程。催化剂结焦覆盖了分子筛的活性位，降低了催化剂的活性，但分子筛中的焦进一步限制了分子筛骨架结构中的孔口，提高了低碳烯烃的选择性。

本申请中所述的低碳烯烃是指乙烯和丙烯。申请人研究发现，影响DMTO催化剂的活性和低碳烯烃选择性的主要因素是催化剂中的焦含量、焦含量分布和焦物种。催化剂的平均焦含量相同时，焦含量分布窄，则低碳烯烃选择性高、活性高。催化剂中的焦物种包含多甲基芳烃和多甲基环烷烃等，其中，多甲基苯和多甲基萘能促进乙烯的生成。因此，控制催化剂中的焦含量、焦含量分布以及焦物种是控制DMTO催化剂的操作窗口、提高低碳烯烃选择性的关键。