一種用于甲醇和/或二甲醚制低碳烯烴的反應裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于甲醇和/或二甲醚制低碳烯烴的反應裝置。
【背景技術】
[0002]低碳烯烴，即乙烯和丙烯，是兩種重要的基礎化工原料，其需求量在不斷增加。一般地，乙烯、丙烯是通過石油路線來生產(chǎn)，但由于石油資源有限的供應量及較高的價格，由石油資源生產(chǎn)乙烯、丙烯的成本不斷增加。近年來，人們開始大力發(fā)展替代原料轉化制乙烯、丙烯的技術。甲醇轉化制烯烴(MTO)的工藝受到越來越多的重視，已實現(xiàn)百萬噸級的生產(chǎn)規(guī)模。隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展，低碳烯烴，特別是丙烯，需求量與日俱增，析邁公司(CMAI)分析稱，在2016年前，乙烯需求量將以年均4.3%的速度增長，丙烯需求量將以年均4.4%的速度增長。由于我國經(jīng)濟的高速增長，我國乙烯和丙烯的需求量的年增長率均超過世界平均水平。
[0003]20世紀80年代初，UCC公司成功開發(fā)出了 SAPO系列分子篩，其中SAP0-34分子篩催化劑在用于MTO反應時表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能，具有很高的低碳烯烴選擇性，而且活性很高，但催化劑在使用一段時間后由于積碳而失去活性。SAP0-34分子篩催化劑在使用過程中存在明顯的誘導期，在誘導期內，烯烴的選擇性較低，烷烴的選擇性較高，隨著反應時間的增加，低碳烯烴選擇性逐漸上升，誘導期過后，催化劑在一定時間內保持高的選擇性和高的活性，隨著時間的繼續(xù)延長，催化劑的活性迅速下降。
[0004]US6166282中公布了一種甲醇轉化為低碳烯烴的技術和反應器，采用快速流化床反應器，氣相在氣速較低的密相反應區(qū)反應完成后，上升到內徑急速變小的快分區(qū)后，采用特殊的氣固分離設備初步分離出大部分的夾帶催化劑。由于反應后產(chǎn)物氣與催化劑快速分離，有效的防止了二次反應的發(fā)生。經(jīng)模擬計算，與傳統(tǒng)的鼓泡流化床反應器相比，該快速流化床反應器內徑及催化劑所需藏量均大大減少。但該方法中低碳烯烴碳基收率一般均在77 %左右，存在低碳烯烴收率較低的問題。
[0005]CN101402538B公布了一種提高低碳烯烴收率的方法，該方法采用在甲醇轉化為低碳烯烴的第一反應區(qū)上部設置一個第二反應區(qū)，且該第二反應區(qū)直徑大于第一反應區(qū)，以增加第一反應區(qū)出口的產(chǎn)品氣體在第二反應區(qū)內的停留時間，使得未反應的甲醇、生成的二甲醚和碳四以上烴繼續(xù)反應，達到提高低碳烯烴收率的目的，該方法雖然可以在一定程度上提高低碳烯烴的收率，但是由于第一反應區(qū)出來的催化劑已經(jīng)帶有較多的積碳，而碳四以上烴裂解需要較高的催化劑活性，因此該方法中第二反應區(qū)內的碳四以上烴轉化效率仍然偏低，從而導致低碳烯烴收率偏低。
[0006]CN102276406A公布了一種增產(chǎn)丙烯的生產(chǎn)方法。該技術設置三個反應區(qū)，第一快速床反應區(qū)用于甲醇轉化至烯烴，提升管反應區(qū)和第二快速床反應區(qū)串聯(lián)用于轉化乙烯、碳四以上烴和未反應的甲醇或二甲醚。此專利中碳四以上烴等物質在提升管反應區(qū)和第二快速床反應區(qū)中的停留時間較短，轉化效率偏低，從而導致丙烯收率偏低。
[0007]CN102875289A公布了一種內部布置提升管反應器的流化床反應裝置，用于提高低碳烯烴的產(chǎn)率。第一原料進入流化床反應區(qū)，與催化劑接觸，生成包括低碳烯烴的產(chǎn)品，同時形成待生催化劑；待生催化劑一部分進入再生器再生，形成再生催化劑，一部分進入出口端位于反應區(qū)內部的提升管，與第二原料接觸，將待生催化劑提升至反應區(qū)內；再生催化劑返回流化床反應器反應區(qū)。此專利所披露的反應裝置無汽提部分，待生催化劑將會攜帶部分產(chǎn)品氣體進入再生器，與氧氣發(fā)生燃燒，降低低碳烯烴的產(chǎn)量。
[0008]CN102875296A公布的甲醇制烯烴技術設置了快速床、下行床和提升管三個反應區(qū)。催化劑在再生器、快速床、提升管和下行床之間循環(huán)，流向十分復雜、流量分配和控制十分困難，催化劑的活性變化較大。
[0009]本領域所公知的，低碳烯烴的選擇性和催化劑上的積碳量密切相關，要保證高的低碳烯烴選擇性，SAP0-34催化劑上需要一定數(shù)量的積碳。目前MTO工藝所采用的主要反應器為流化床，而流化床接近于全混流反應器，催化劑積炭分布很寬，不利于提高低碳烯烴的選擇性。MTO工藝的劑醇比很小，生焦率較低，要實現(xiàn)較大的、容易控制的催化劑循環(huán)量，就需要在再生區(qū)中將催化劑上的積碳量、碳含量均勻性控制在一定水平，進而達到控制反應區(qū)內催化劑上的積碳量、碳含量均勻性的目的。因此，控制反應區(qū)內的催化劑積碳量和碳含量均勻性于某一水平是MTO工藝中的關鍵技術。
[0010]為解決上述問題，一些研究者提出了在流化床內設置上下兩個反應區(qū)、兩個流化床串聯(lián)、流化床和提升管、下行床串聯(lián)等技術，初步揭示了控制催化劑積碳量和碳含量均勻性的方法，取得了一定的有益效果，但也同時增加MTO工藝的復雜性、控制難度增加。本發(fā)明提出了通過在密相流化床中設置內構件形成多個二級反應區(qū)(再生區(qū))的方案來解決控制催化劑積碳量和碳含量均勻性的問題，進而提高低碳烯烴的選擇性。

【發(fā)明內容】

[0011]本發(fā)明所要解決的技術問題是現(xiàn)有技術中存在的低碳烯烴選擇性不高的問題，提供一種新的提高低碳烯烴選擇性的反應裝置。該反應裝置用于低碳烯烴的生產(chǎn)中，具有催化劑積碳均勻性好、低碳烯烴收率較高、低碳烯烴生產(chǎn)工藝經(jīng)濟性較好的優(yōu)點。
[0012]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種用于甲醇和/或二甲醚制低碳烯烴的反應裝置，所述反應裝置包括密相流化床反應器(2)、旋風分離器(3)、汽提器(5)、提升管(7)、密相流化床再生器(10)、旋風分離器(11)、汽提器(13)和提升管(15);其中，反應器進料管線(I)與所述密相流化床反應器(2)底部相連；所述汽提器(5)的一部分在所述密相流化床反應器(2)之中，其余部分在所述密相流化床反應器(2)下方；所述提升管(7)底部與所述汽提器(5)的底部相連，所述提升管(7)的頂部與所述密相流化床再生器(10)相連；再生器進料管線(9)與所述密相流化床再生器(10)的底部相連；所述汽提器(13)的一部分在所述密相流化床再生器(10)之中，其余部分在所述密相流化床再生器(10)下方；所述提升管(15)的底部與所述汽提器(13)的底部相連，所述提升管(15)的頂部與所述密相流化床反應器(2)相連，其特征在于，所述密相流化床反應器(2)和/或密相流化床再生器(10)中具有物料流動控制器(17)，所述密相流化床反應器(2)由所述物料流動控制器(17)分隔為η個二級反應區(qū)，并且第I個至第η個二級反應區(qū)依序相連；所述密相流化床再生器(10)由所述物料流動控制器(17)分隔為m個二級再生區(qū)，并且第I個至第m個二級再生區(qū)依序相連；并且其中η彡2，m彡2。
[0013]在一個優(yōu)選實施方案中，所述提升管(15)頂部與第I個二級反應區(qū)相連，第η個二級反應區(qū)與所述汽提器(5)上部的物料溢流口(18)相連；所述密相流化床反應器(2)的上部設有旋風分離器(3)，所述旋風分離器(3)的頂部出口與產(chǎn)品物料管線(4)相連，所述旋風分離器(3)的底部與第η個二級反應區(qū)相連。
[0014]在一個優(yōu)選實施方案中，所述提升管(7)的頂部與第I個二級再生區(qū)相連，第m個二級再生區(qū)與所述汽提器(13)上部的物料溢流口(18)相連；所述密相流化床再生器(10)的上部設有旋風分離器(11)，所述旋風分離器(11)的頂部出口與廢氣管線(12)相連，所述旋風分離器(11)的底部與第m個二級再生區(qū)相連。
[0015]在一個優(yōu)選實施方案中，8彡η彡3。
[0016]在一個優(yōu)選實施方案中,8彡m彡3。
[0017]在一個優(yōu)選實施方案中，所述物料流動控制器(17)由隔板(19)、孔口(20)、物料下行流動管(21)、底部擋板(22)和取熱部件(23)組成；所述孔口(20)位于所述隔板(19)的下方并與所述物料下行流動管(21)底部相連，所述底部擋板(22)位于所述物料下行流動管(21)和所述孔口(20)的底部，所述取熱部件(23)固定在所述隔板(19)上。
[0018]在一個優(yōu)選實施方案中，所述底部擋板(22)為多孔板或無孔板。
[0019]與已有技術方案相比，本發(fā)明的有益效果包括但不限于以下幾方面:
[0020](I)密相流化床具有較高的床層密度，催化劑速度較低、磨損低。
[0021](2)物料流動控制器中的物料下行流動管中的氣速小于等于催化劑的最小流化速度，催化劑處于密相堆積狀態(tài)，形成了催化劑的單向密相輸送流，避免了相鄰二級反應區(qū)(或相鄰二級再生區(qū))之間的催化劑返混，停留時間分布窄。
[0022](3)物料流動控制器中的取熱部件具有控制反應區(qū)溫度的作用。
[0023](4)物料流動控制器將反應區(qū)分隔為η個二級反應區(qū)，催化劑依次通過第I 二級反應區(qū)至第η 二級反應區(qū)，