一種甲醇制丙烯的反應再生系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種甲醇制丙烯的反應再生系統(tǒng)與方法，該系統(tǒng)包括反應器、加熱爐、換熱器、進口物流切換閥、出口物流切換閥及分離單元，通過控制進出口物流切換閥來實現(xiàn)反應、再生狀態(tài)間的周期性切換；反應器內(nèi)裝填催化劑，反應過程中，反應物料經(jīng)原料通道進入反應器，在反應器內(nèi)反應后，經(jīng)產(chǎn)物通道以產(chǎn)物形式排出；再生過程中，再生氣經(jīng)原料通道進入反應器，在反應器內(nèi)對催化劑再生，再生尾氣經(jīng)產(chǎn)物通道從出口物流切換閥排出。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明利用單段絕熱固定床反應器由甲醇制備丙烯，減少了副產(chǎn)物的生成，具有極高的丙烯選擇性；同時可以提高反應器空速，減少催化劑的用量。
【專利說明】
一種甲醇制丙烯的反應再生系統(tǒng)和方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種丙烯生產(chǎn)系統(tǒng)與方法，尤其是涉及一種甲醇制丙烯的反應再生系統(tǒng)和方法。
【背景技術】
[0002]丙烯是一種重要的化工基礎原料，隨著各國工業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展，其需求量越來越大。目前，丙烯的主要生產(chǎn)方法是石腦油裂解工藝。然而全球石油儲量有限，且分布不均，價格波動較大，因此發(fā)展非石油路線的丙烯生產(chǎn)工藝，對貧油富煤的中國來說，具有非常重要的戰(zhàn)略意義。
[0003]甲醇催化脫水制丙烯技術是一種最有競爭力的以煤為原料的丙烯生產(chǎn)方法。德國專利DE4009459(1990)公開了一種兩步法由甲醇制丙烯的方法，采用ZSM-5分子篩催化劑，第一步采用絕熱式固定床反應器，催化劑為活性氧化鋁，第二步采用列管式(換熱式)固定床反應器，換熱介質(zhì)為高溫熔鹽。德國Lurgi公司發(fā)表的德國專利DE10233975和世界專利TO2004018089公開了一種甲醇制丙烯的反應器，具有多段絕熱固定床的結(jié)構(gòu)，反應原料分為多股進料，即反應器的第一段反應物出口與第二段的新鮮原料混合后進入第二段，第二段的出口物料與第三段的原料混合后進入第三段，依次類推。另外，Lurgi公司的專利TO200704124公開了一種甲醇制丙烯的方法，將反應產(chǎn)物分離為碳二，碳三，碳四+碳五，碳五以上，芳烴和水幾股產(chǎn)物，并且碳四+碳五產(chǎn)物流循環(huán)返回到反應器進口，以增加丙烯收率。Lurgi公司的中國專利CN200780020432公開了一種操作調(diào)節(jié)其多段絕熱固定床反應器的方法，采用水飽和的二甲醚和甲醇蒸汽，以及甲醇、二甲醚和水的液體噴霧進入段間的物料分布噴嘴，調(diào)節(jié)所述蒸汽和液體的噴射比例，以便調(diào)節(jié)下游床層的進口溫度。
[0004]由于甲醇轉(zhuǎn)化成烯烴的過程放熱量較大，為保證甲醇轉(zhuǎn)化率不至于太低和反應溫升不至于太高，每一級的甲醇進口濃度只有5-8wt%。然而，如此低的甲醇濃度降低了甲醇轉(zhuǎn)化速率，且過多的反應級數(shù)增加了烯烴的停留時間，從而增加了烷烴和芳烴等副產(chǎn)物的生成。因此，提高甲醇的進口濃度，減少反應級數(shù)，可以有效降低副產(chǎn)物的生成并提高丙烯的產(chǎn)率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種高丙烯選擇性的甲醇制丙烯的反應再生系統(tǒng)與方法。
[0006]本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn):
[0007]—種甲醇制丙烯的反應再生系統(tǒng)，同時作為甲醇催化制丙烯的反應系統(tǒng)與催化劑的再生系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括反應器、加熱爐、換熱器、進口物流切換閥、出口物流切換閥及分離單元，所述的反應器入口依次與加熱爐、換熱器其中一個換熱通道和進口物流切換閥連通構(gòu)成原料通道，所述的反應器的出口依次與換熱器另一個換熱通道、出口物流切換閥及分離單元連通構(gòu)成產(chǎn)物通道；
[0008]所述的反應器為絕熱固定床反應器，所述反應器內(nèi)置有HZSM-5高硅分子篩催化劑，所述高硅分子篩的硅/鋁原子比30?300;
[0009]所述進口物流切換閥有兩個進口物流通道，其中一個走反應進料，另一個走再生氣；所述的進口物流切換閥可以是一個在兩股進口物流間切換的三通閥，也可以是兩個分別設有單獨控制啟閉的截止閥。
[0010]所述出口物流切換閥有兩個出口物流通道，其中一個走反應產(chǎn)物另一個走再生尾氣。所述的出口物流切換閥可以是一個在兩股出口物流間切換的三通閥，也可以是兩個分別設有單獨控制啟閉的截止閥。
[0011]進一步地，所述分離單元為將反應產(chǎn)物分離出主要含Cl?C4烷烴的燃氣、乙烯、丙烯、水、主要含C5以上烷烴和芳烴的汽油餾分和C4?C7的高碳烯烴餾分的加壓和常壓精餾塔組。
[0012]進一步地，甲醇原料與所述C4?C7的高碳烯烴餾分混合后作為反應進料，所述反應進料進入進口物流切換閥的一個進口，再依次進入換熱器的一個換熱通道，加熱爐，反應器和換熱器的另一個換熱通道，再經(jīng)出口物流切換閥的一個出口流出形成反應產(chǎn)物，所述反應產(chǎn)物進入產(chǎn)物分離單元；
[0013]所述再生氣進入進口物流切換閥的另一個進口，再依次進入換熱器的一個換熱通道，加熱爐，反應器和換熱器的另一個換熱通道，再經(jīng)出口物流切換閥的另一個出口流出形成再生尾氣，所述再生尾氣進入煙囪。
[0014]進一步地，所述進口物流切換閥還包括控制兩個進口物流通道和啟閉的自動控制機構(gòu)，所述控制機構(gòu)是氣動、電動或油壓元件；
[0015]所述出口物流切換閥也包括控制兩個出口物流通道和啟閉的自動控制機構(gòu)，所述控制機構(gòu)也是氣動、電動或油壓元件。
[0016]進一步地，所述的反應器為一獨立的絕熱固定床反應器或多段平行絕熱固定床反應器中的一段。
[0017]—種基于上述系統(tǒng)進行甲醇制丙烯的反應再生方法，該方法通過反應氣和再生氣的周期性切換，實現(xiàn)甲醇催化脫水制丙烯反應和催化劑再生過程的周期性轉(zhuǎn)換，所述的反應再生方法具體包括以下步驟:
[0018]A、甲醇催化脫水制丙烯反應過程:
[0019]甲醇原料與C4?C7的高碳烯烴餾分混合后形成反應進料，所述反應進料進入進口物流切換閥的一個進口，再進入換熱器的一個換熱通道升溫，經(jīng)過加熱爐后從反應器入口進入反應器內(nèi)，在反應器內(nèi)進行催化脫水制烯烴的反應，同時溫度升高；
[0020]反應后產(chǎn)物從反應器出口流經(jīng)換熱器另一個換熱通道降溫回收反應熱，然后經(jīng)出口物流切換閥的一個出口流出形成反應產(chǎn)物，所述反應產(chǎn)物進入產(chǎn)物分離單元進行分離，得到主要含Cl?C4烷烴的燃氣、乙烯、丙烯、水、主要含C5以上烷烴和芳烴的汽油餾分和C4?C7的高碳烯烴餾分；
[0021]所述C4?C7的高碳烯烴餾分循環(huán)利用，與甲醇原料合流作為反應器的反應進料，提尚丙稀或乙稀的選擇性；
[0022]隨著催化脫水反應的進行，所述反應器中的HZSM-5分子篩催化劑結(jié)焦失活，轉(zhuǎn)化效率逐漸降低，直到甲醇的出口轉(zhuǎn)化率由初期的大于99 %降低到小于90?95 %，所述進口物流切換閥關閉反應進料的進口，同時開啟再生氣的進口，所述出口物流切換閥關閉反應產(chǎn)物的出口，同時開啟再生尾氣的出口，脫水反應過程暫停，催化劑再生過程啟用；
[0023]B、催化劑再生過程:
[0024]再生氣從進口物流切換閥的再生氣進口進入，依次進入換熱器的一個換熱通道換熱升溫后，再進入加熱爐進一步升溫，再進入反應器，對失活的HZSM-5分子篩催化劑進行燒焦再生，再生尾氣離開反應器后，進入換熱器的另一個換熱通道降溫回收熱量后，從出口物流切換閥的再生尾氣出口排入煙囪排空；
[0025]所述再生過程中，再生尾氣中⑶2或⑶含量不斷降低，直到含量穩(wěn)定或低于10?10ppmv時，所述進口物流切換閥關閉再生氣的進口，同時開啟反應進料的進口，所述出口物流切換閥關閉再生尾氣的出口，同時開啟反應產(chǎn)物的出口，催化劑再生過程暫停，脫水反應過程啟用；
[0026]重復上述A、B兩個過程，實現(xiàn)所述甲醇催化脫水制丙烯反應過程和所述催化劑再生過程的周期性循環(huán)轉(zhuǎn)換，從而實現(xiàn)甲醇制丙烯的生產(chǎn)連續(xù)化。
[0027]進一步地，所述甲醇催化脫水制丙烯反應過程的時間為50?500小時，優(yōu)選為100?400小時，更優(yōu)選為200?300小時；
[0028]所述催化劑再生過程的時間為5?50小時，優(yōu)選為10?40小時，更優(yōu)選為20?30小時。
[0029]進一步地，所述的甲醇原料中包含甲醇、二甲醚和水，其中甲醇或二甲醚的質(zhì)量分數(shù)為10?50%，水的質(zhì)量分數(shù)為10?50% ;所述甲醇原料和所述C4?C7的高碳烯烴餾分的質(zhì)量比為10:1?1:1，優(yōu)選為6:1?2:1，更優(yōu)選為4:1?3:1。
[0030]進一步地，所述甲醇原料折合為甲醇(I公斤二甲醚相當于64/46 = 1.3913公斤甲醇)的流量為1.0?10.0公斤甲醇/公斤催化劑/小時，優(yōu)選為2.0?5.0。
[0031]進一步地，所述再生氣中包括質(zhì)量分數(shù)I?10%的氧氣，優(yōu)選為2.0?5.0%，其稀釋組分為氮氣、二氧化碳或水蒸氣等。
[0032]進一步地，甲醇制丙烯反應狀態(tài)下反應器的進口溫度為350-450°C，催化劑再生狀態(tài)下反應器的進口溫度為450-650°C ；
[0033]進一步地，進入換熱器前原料物流的溫度為50-150°C，從換熱器出來的原料物流的溫度為250-400 °C;
[0034]進一步地，所述的反應器進口絕對壓力為0.15-1.0MPa。
[0035]進一步地，所述的催化劑為HZSM-5型分子篩顆粒，所述分子篩顆粒為球形、圓柱型或圓環(huán)柱型，直徑3_5mm。
[0036]進一步地，所述的催化劑的單程壽命一般為1-25天，當甲醇轉(zhuǎn)化率低于90-95%時，系統(tǒng)即可切換進行催化劑再生，再生次數(shù)達到5-50次后，即可更換新鮮催化劑。
[0037]本發(fā)明利用單段絕熱固定床反應器由甲醇制備烯烴，與多段固定床反應器相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:(I)反應器只有I段，極大地降低了反應器中烯烴(特別是循環(huán)烯烴)與催化劑的接觸時間，從而很大程度上避免了氫轉(zhuǎn)移反應的發(fā)生，減少了副產(chǎn)物的生成；
(2)在保證反應器溫升不至于過大(一般小于100°C )的前提下，通過增加甲醇進口濃度，可以提高反應器空速，減少催化劑的用量。
【附圖說明】
[0038]圖1為本發(fā)明第一種實施方式中甲醇制丙烯的反應再生系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖2為本發(fā)明第二種實施方式中甲醇制丙烯的反應再生系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]圖中標號:100.反應器;200.加熱爐；300.換熱器;410.進口物流切換閥；420.出口物流切換閥；500.分離單元；10.甲醇原料；11.反應進料；12-16.反應物流；17.反應產(chǎn)物；20.再生氣;30.再生尾氣;40.燃氣;50.乙烯;60.丙烯;70.水;80.汽油餾分;90.高碳烯烴餾分。
【具體實施方式】
[0041]如圖1所示，一種甲醇制丙烯的反應再生系統(tǒng)，同時作為甲醇催化制丙烯的反應系統(tǒng)與催化劑的再生系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括反應器100、加熱爐200、換熱器300、進口物流切換閥410、出口物流切換閥420及分離單元500，反應器100入口依次與加熱爐200、換熱器300其中一個換熱通道和進口物流切換閥410連通構(gòu)成原料通道，反應器100的出口依次與換熱器300另一個換熱通道、出口物流切換閥420及分離單元500連通構(gòu)成產(chǎn)物通道;反應器100為絕熱固定床反應器，反應器100內(nèi)置有HZSM-5高硅分子篩催化劑;進口物流切換閥410有兩個進口物流通道，其中一個走反應進料11，另一個走再生氣20;進口物流切換閥410是一個在兩股進口物流間切換的三通閥。出口物流切換閥420有兩個出口物流通道，其中一個走反應產(chǎn)物17另一個走再生尾氣30。出口物流切換閥420是一個在兩股出口物流間切換的三通閥。
[0042]其中，分離單元500為將反應產(chǎn)物分離出主要含Cl?C4烷烴的燃氣40、乙烯50、丙烯60、水70、主要含C5以上烷烴和芳烴的汽油餾分80和C4?C7的高碳烯烴餾分90的加壓和常壓精餾塔組。
[0043]其中，甲醇原料10與C4?C7的高碳烯烴餾分90混合后作為反應進料11，反應進料11進入進口物流切換閥410的一個進口，再依次進入換熱器300的一個換熱通道，加熱爐200，反應器100和換熱器300的另一個換熱通道，再經(jīng)出口物流切換閥420的一個出口流出形成反應產(chǎn)物17，反應產(chǎn)物17進入產(chǎn)物分離單元500;
[0044]再生氣20進入進口物流切換閥410的另一個進口，再依次進入換熱器300的一個換熱通道，加熱爐200，反應器100和換熱器300的另一個換熱通道，再經(jīng)出口物流切換閥420的另一個出口流出形成再生尾氣30，再生尾氣30進入煙囪。
[0045]其中，進口物流切換閥410還包括控制兩個進口物流通道11和20啟閉的自動控制機構(gòu)，控制機構(gòu)是氣動、電動或油壓元件；出口物流切換閥420也包括控制兩個出口物流通道17和30啟閉的自動控制機構(gòu)，控制機構(gòu)也是氣動、電動或油壓元件。
[0046]其中，反應器100為一獨立的絕熱固定床反應器或多段平行絕熱固定床反應器中的一段。
[0047]如圖1所示，一種基于上述系統(tǒng)進行甲醇制丙烯的反應再生方法，該方法通過反應氣和再生氣的周期性切換，實現(xiàn)甲醇催化脫水制丙烯反應和催化劑再生過程的周期性轉(zhuǎn)換，反應再生方法具體包括以下步驟:
[0048]A、甲醇催化脫水制丙烯反應過程:
[0049]甲醇原料10與C4?C7的高碳烯烴餾分90混合后形成反應進料11，反應進料11進入進口物流切換閥410的一個進口，再進入換熱器300的一個換熱通道升溫，經(jīng)過加熱爐200后從反應器100入口進入反應器100內(nèi)，在反應器100內(nèi)進行催化脫水制烯烴的反應，同時溫度升尚;
[0050]反應后產(chǎn)物從反應器100出口流經(jīng)換熱器300另一個換熱通道降溫回收反應熱，然后經(jīng)出口物流切換閥420的一個出口流出形成反應產(chǎn)物17，反應產(chǎn)物17進入產(chǎn)物分離單元500進行分離，得到主要含Cl?C4烷烴的燃氣40、乙烯50、丙烯60、水70、主要含C5以上烷烴和芳烴的汽油餾分80和C4?C7的高碳烯烴餾分90;
[0051]C4?C7的高碳烯烴餾分90循環(huán)利用，與甲醇原料10合流作為反應器100的反應進料，提尚丙稀60或乙稀50的選擇性；
[0052]隨著催化脫水反應的進行，反應器100中的HZSM-5分子篩催化劑結(jié)焦失活，轉(zhuǎn)化效率逐漸降低，直到甲醇的出口轉(zhuǎn)化率由初期的大于99%降低到小于90?95%，進口物流切換閥410關閉反應進料11的進口，同時開啟再生氣20的進口，出口物流切換閥420關閉反應產(chǎn)物17的出口，同時開啟再生尾氣30的出口，脫水反應過程暫停，催化劑再生過程啟用；
[0053]B、催化劑再生過程:
[0054]再生氣20從進口物流切換閥410的再生氣進口進入，依次進入換熱器300的一個換熱通道換熱升溫后，再進入加熱爐200進一步升溫，再進入反應器100，對失活的HZSM-5分子篩催化劑進行燒焦再生，再生尾氣離開反應器100后，進入換熱器300的另一個換熱通道降溫回收熱量后，從出口物流切換閥420的再生尾氣出口排入煙囪排空；
[0055]再生過程中，再生尾氣中CO2或⑶含量不斷降低，直到含量穩(wěn)定或低于10?10ppmv時，進口物流切換閥410關閉再生氣20的進口，同時開啟反應進料11的進口，出口物流切換閥420關閉再生尾氣30的出口，同時開啟反應產(chǎn)物17的出口，催化劑再生過程暫停，脫水反應過程啟用；
[0056]重復上述A、B兩個過程，實現(xiàn)甲醇催化脫水制丙烯反應過程和催化劑再生過程的周期性循環(huán)轉(zhuǎn)換，從而實現(xiàn)甲醇制丙烯的生產(chǎn)連續(xù)化。
[0057]圖1中，12-16分別表示不同裝置或設備進口或出口的反應物流。
[0058]其中，甲醇催化脫水制丙烯反應過程的時間為50?500小時，優(yōu)選為100?400小時，更優(yōu)選為200?300小時;催化劑再生過程的時間為5?50小時，優(yōu)選為10?40小時，更優(yōu)選為20?30小時。
[0059]其中，甲醇原料10中包含甲醇、二甲醚和水，其中甲醇或二甲醚的質(zhì)量分數(shù)為10?50%，水的質(zhì)量分數(shù)為10?50% ;甲醇原料10和C4?C7的高碳烯烴餾分90的質(zhì)量比為10:1?I: I，優(yōu)選為6:1?2:1，更優(yōu)選為4:1?3:1。
[0060]其中，甲醇原料10折合為甲醇(I公斤二甲醚相當于64/46= 1.3913公斤甲醇)的流量為1.0?10.0公斤甲醇/公斤催化劑/小時，優(yōu)選為2.0?5.0。
[0061 ]其中，再生氣20中包括質(zhì)量分數(shù)I?1 %的氧氣，優(yōu)選為2.0?5.0 %，其稀釋組分為氮氣、二氧化碳或水蒸氣等。
[0062]其中，甲醇制丙烯反應狀態(tài)下反應器的進口溫度為350_450°C，催化劑再生狀態(tài)下反應器的進口溫度為450-650°C ；
[0063]其中，進入換熱器前原料物流的溫度為50_150°C，從換熱器出來的原料物流的溫度為 250-400 °C;
[0064]其中，反應器進口絕對壓力為0.15-1.0MPa。
[0065]其中，催化劑為HZSM-5型分子篩顆粒，分子篩顆粒為球形、圓柱型或圓環(huán)柱型，直徑3_5mm0
[0066]其中，催化劑的單程壽命一般為1-25天，當甲醇轉(zhuǎn)化率低于90-95%時，系統(tǒng)即可切換進行催化劑再生，再生次數(shù)達到5-50次后，即可更換新鮮催化劑。
[0067]圖2是本發(fā)明的另一種實施方式。與圖1不同的是，進口切換閥410和出口切換閥420分別由兩個可以單獨啟閉的閥門組成，可以是蝶閥，截止閥，或其他具有開關作用的閥門。
[0068]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0069]實施例1
[0070]如圖1所示，一種甲醇制丙烯的反應再生裝置，包括一個進口物流切換閥410、一臺列管式換熱器300、一臺加熱爐200、一臺單段式固定床反應器100、一個出口物流切換閥420和分離單元500。反應器100中裝填50噸催化劑，催化劑為HZSM-5型分子篩顆粒，Si/Al比為200 ο甲醇原料10流量為200噸/小時;循環(huán)物流為水和烴類的混合物，流量為水252噸/小時、C2和C4-C6經(jīng)775噸/小時。經(jīng)換熱和加熱爐加熱后，反應物流14的溫度為400 °C。經(jīng)反應后，反應物流15的溫度為480°C，甲醇轉(zhuǎn)化率為99%。經(jīng)分離后，丙烯60產(chǎn)量為76.6噸/小時，相當于丙烯選擇性為87.54%，燃料氣和液化氣為3噸/小時，混合芳烴為4.5噸/小時。
[0071 ] 裝置運行120小時后，甲醇轉(zhuǎn)化率下降到95 %，此時切換進口物流切換閥410和出口物流切換閥420的進出口，使裝置進口物流為再生氣20，出口物流為再生尾氣30。再生氣20為摩爾比氧氣:氮氣=5:95的混合物，流量為100噸/小時。經(jīng)加熱爐200加熱至500°C后，進入反應器100進行再生。24小時后，測得出口反應物流15中二氧化碳濃度低于lOppm，可以認為再生完成，反應器進入下一周期。
[0072]實施例2
[0073]如圖1所示，一種甲醇制丙烯的反應再生裝置，包括一個進口物流切換閥410、一臺列管式換熱器300、一臺加熱爐200、一臺單段式固定床反應器100、一個出口物流切換閥420和分離單元500。反應器100中裝填50噸催化劑，催化劑為ZSM-5型高硅分子篩顆粒，硅鋁比同實施例1。甲醇原料1流量為100噸/小時；循環(huán)物流為水和烴類的混合物，流量為水126噸/小時、CdPC4-C6烴387噸/小時。經(jīng)換熱和加熱爐加熱后，反應物流14的溫度為400°C。經(jīng)反應后，反應物流15的溫度為480°C，甲醇轉(zhuǎn)化率為99.9%。經(jīng)分離后，丙烯產(chǎn)量為35.6噸/小時，相當于丙烯選擇性為81.37%，燃料氣和液化氣為3.5噸/小時，混合芳烴為5.3噸/小時。
[0074]裝置運行300小時后，甲醇轉(zhuǎn)化率下降到95%，此時切換進口物流切換閥410和出口物流切換閥420的進出口，使裝置進口物流為再生氣20，出口物流為再生尾氣30。再生氣20為摩爾比氧氣:二氧化碳=5:95的混合物，流量為500噸/小時。經(jīng)加熱爐200加熱至550°C后，進入反應器100進行再生。24小時后，測得出口反應物流15中二氧化碳濃度低于80ppm，可以認為再生完成，反應器進入下一周期。
[0075]實施例3
[0076]如圖1所示，一種甲醇制丙烯的反應再生裝置，包括一個進口物流切換閥410、一臺列管式換熱器300、一臺加熱爐200、一臺單段式固定床反應器100、一個出口物流切換閥420和分離單元500。反應器100中裝填50噸催化劑，催化劑為ZSM-5型高硅分子篩顆粒，硅鋁比同實施例1。甲醇原料10流量為400噸/小時；循環(huán)物流為水和烴類的混合物，流量為水504噸/小時、CdPC4-C6烴1548噸/小時。經(jīng)換熱和加熱爐加熱后，反應物流14的溫度為400 °C。經(jīng)反應后，反應物流15的溫度為480°C，甲醇轉(zhuǎn)化率為97%。經(jīng)分離后，丙烯產(chǎn)量為161噸/小時，相當于丙烯選擇性為92.0%，燃料氣和液化氣為5.5噸/小時，混合芳烴為8.5噸/小時。
[0077]裝置運行100小時后，甲醇轉(zhuǎn)化率下降到90 %，此時切換進口物流切換閥410和出口物流切換閥420的進出口，使裝置進口物流為再生氣20，出口物流為再生尾氣30。再生氣20為摩爾比氧氣:二氧化碳=5:95的混合物，流量為500噸/小時。經(jīng)加熱爐200加熱至600°C后，進入反應器100進行再生。24小時后，測得出口反應物流15中二氧化碳濃度低于15ppm，可以認為再生完成，反應器進入下一周期。
[0078]實施例4
[0079]與實施例1所不同的是，反應器100為包含5段獨立床層的固定床反應器，床層之間完全隔離，床層上方分別安裝分布器，床層下方設有氣體出口。每段床層中裝填10噸催化劑，催化劑為HZSM-5型高硅分子篩顆粒，硅鋁比同實施例1。甲醇原料10流量為200噸/小時；循環(huán)物流為水和烴類的混合物，流量為水252噸/小時、CdPC4-C6烴775噸/小時。經(jīng)換熱和加熱爐加熱后，反應物流14的溫度為400°C，平均分成5股物流分別進入5段床層。經(jīng)反應后，反應物流15的溫度為480°C，甲醇轉(zhuǎn)化率為99%。經(jīng)分離后，丙烯產(chǎn)量為80噸/小時，相當于丙烯選擇性為91.43%，燃料氣和液化氣為3噸/小時，混合芳烴為4.5噸/小時。
[0080]裝置運行120小時后，甲醇轉(zhuǎn)化率下降到95 %，此時切換進口物流切換閥410和出口物流切換閥420的進出口，使裝置進口物流為再生氣20，出口物流為再生尾氣30。再生氣20為摩爾比氧氣:氮氣=5:95的混合物，流量為100噸/小時。經(jīng)加熱爐200加熱至500°C后，平均分成5股物流分別進入5段床層進行再生。24小時后，測得出口反應物流15中二氧化碳濃度低于SOppm，可以認為再生完成，反應器進入下一周期。
[0081 ] 實施例5
[0082]如圖2所示，一種甲醇制丙烯的反應再生裝置，包括一個進口物流切換閥410、一臺列管式換熱器300、一臺加熱爐200、一臺單段式固定床反應器100、一個出口物流切換閥420和分離單元500 ο反應器100中裝填50噸催化劑，催化劑為HZSM-5型高硅分子篩顆粒，硅鋁比同實施例1。甲醇原料10流量為400噸/小時；循環(huán)物流為水和烴類的混合物，流量為水510噸/小時、CdPC4-C6烴1500噸/小時。經(jīng)換熱和加熱爐加熱后，反應物流14的溫度為350 °C。經(jīng)反應后，反應物流15的溫度為480°C，甲醇轉(zhuǎn)化率為99%。經(jīng)分離后，丙烯產(chǎn)量為155噸/小時，燃料氣和液化氣為7噸/小時，混合芳烴為13噸/小時。
[0083]裝置運行150小時后，甲醇轉(zhuǎn)化率下降到95%，此時切換進口物流切換閥410和出口物流切換閥420的進出口，使裝置進口物流為再生氣20，出口物流為再生尾氣30。再生氣20為摩爾比氧氣:氮氣=5:95的混合物，流量為100噸/小時。經(jīng)加熱爐200加熱至500°C后，進入反應器100進行再生。24小時后，測得出口反應物流15中二氧化碳濃度低于50ppm，可以認為再生完成，反應器進入下一周期。
[0084]實施例6
[0085]如圖2所示，一種甲醇制丙烯的反應再生裝置，包括一套由兩個截止閥組成的進口物流切換閥410、一臺列管式換熱器300、一臺加熱爐200、一臺單段式固定床反應器100、一套由兩個截止閥組成的出口物流切換閥420和分離單元500。反應器100中裝填50噸催化劑，催化劑為HZSM-5型高硅分子篩顆粒，硅鋁比同實施例1。反應過程中，首先打開反應進料11和反應產(chǎn)物17所對應的閥門，關閉再生氣20和再生尾氣30所對應的閥門。甲醇原料10流量為200噸/小時;循環(huán)物流為水和烴類的混合物，流量為水252噸/小時、C2和C4-C6烴775噸/小時。經(jīng)換熱和加熱爐加熱后，反應物流14的溫度為400°C。經(jīng)反應后，反應物流15的溫度為4800C，甲醇轉(zhuǎn)化率為99%。經(jīng)分離后，丙烯產(chǎn)量為80噸/小時，燃料氣和液化氣為3噸/小時，混合芳烴為4.5噸/小時。
[0086]裝置運行120小時后，甲醇轉(zhuǎn)化率下降到95%，此時關閉反應進料11和反應產(chǎn)物17所對應的閥門，打開再生氣20和再生尾氣30所對應的閥門，使裝置進口物流為再生氣20，出口物流為再生尾氣30。再生氣20為摩爾比氧氣:氮氣=5:95的混合物，流量為100噸/小時。經(jīng)加熱爐200加熱至500°C后，進入反應器100進行再生。24小時后，測得出口反應物流15中二氧化碳濃度低于60ppm，可以認為再生完成，反應器進入下一周期。
[0087]上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于上述實施例，本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種甲醇制丙烯的反應再生系統(tǒng)，其特征在于，所述的反應再生系統(tǒng)包括反應器(100)、加熱爐(200)、換熱器(300)、進口物流切換閥(410)、出口物流切換閥(420)及分離單元(500)，所述的反應器(100)入口依次與加熱爐(200)、換熱器(300)其中一個換熱通道和進口物流切換閥(410)連通構(gòu)成原料通道，所述的反應器(100)的出口依次與換熱器(300)另一個換熱通道、出口物流切換閥(420)及分離單元(500)連通構(gòu)成產(chǎn)物通道； 所述的反應器(100)為絕熱固定床反應器，所述反應器(100)內(nèi)置有高硅HZSM-5分子篩催化劑； 所述進口物流切換閥(410)有兩個進口物流通道，其中一個走反應進料(11)，另一個走再生氣(20); 所述出口物流切換閥(420)有兩個出口物流通道，其中一個走反應產(chǎn)物(17)另一個走再生尾氣(30)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種甲醇制丙烯的反應再生系統(tǒng)，其特征在于，所述分離單元(500)為將反應產(chǎn)物分離出主要含Cl?C4烷烴的燃氣(40)、乙烯(50)、丙烯(60)、水(70)、主要含C5以上烷烴和芳烴的汽油餾分(80)和C4?C7的高碳烯烴餾分(90)的加壓和常壓精餾塔組。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種甲醇制丙烯的反應再生系統(tǒng)，其特征在于，甲醇原料(10)與所述C4?C7的高碳烯烴餾分(90)混合后作為反應進料(11)，所述反應進料(11)進入進口物流切換閥(410)的一個進口，再依次進入換熱器(300)的一個換熱通道，加熱爐(200)，反應器(100)和換熱器(300)的另一個換熱通道，再經(jīng)出口物流切換閥(420)的一個出口流出形成反應產(chǎn)物(17)，所述反應產(chǎn)物(17)進入產(chǎn)物分離單元(500); 所述再生氣(20)進入進口物流切換閥(410)的另一個進口，再依次進入換熱器(300)的一個換熱通道，加熱爐(200)，反應器(100)和換熱器(300)的另一個換熱通道，再經(jīng)出口物流切換閥(420)的另一個出口流出形成再生尾氣(30)，所述再生尾氣(30)進入煙囪。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種甲醇制丙烯的反應再生系統(tǒng)，其特征在于，所述進口物流切換閥(410)還包括控制兩個進口物流通道(11)和(20)啟閉的自動控制機構(gòu)，所述控制機構(gòu)是氣動、電動或油壓元件； 所述出口物流切換閥(420)也包括控制兩個出口物流通道(17)和(30)啟閉的自動控制機構(gòu)，所述控制機構(gòu)也是氣動、電動或油壓元件。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種甲醇制丙烯的反應再生系統(tǒng)，其特征在于，所述的反應器(100)為一獨立的絕熱固定床反應器或多段平行絕熱固定床反應器中的一段。6.—種基于權(quán)利要求1-5中任一項所述系統(tǒng)進行甲醇制丙烯的反應再生方法，其特征在于，該方法通過反應氣和再生氣的周期性切換，實現(xiàn)甲醇催化脫水制丙烯反應和催化劑再生過程的周期性轉(zhuǎn)換，所述的反應再生方法具體包括以下步驟: A、甲醇催化脫水制丙烯反應過程: 甲醇原料(10)與C4?C7的高碳烯烴餾分(90)混合后形成反應進料(11)，所述反應進料(11)進入進口物流切換閥(410)的一個進口，再進入換熱器(300)的一個換熱通道升溫，經(jīng)過加熱爐(200)后從反應器(100)入口進入反應器(100)內(nèi)，在反應器(100)內(nèi)進行催化脫水制烯烴的反應，同時溫度升高； 反應后產(chǎn)物從反應器(100)出口流經(jīng)換熱器(300)另一個換熱通道降溫回收反應熱，然后經(jīng)出口物流切換閥(420)的一個出口流出形成反應產(chǎn)物(17)，所述反應產(chǎn)物(17)進入產(chǎn)物分離單元(500)進行分離，得到主要含Cl?C4烷烴的燃氣(40)、乙烯(50)、丙烯(60)、水(70),主要含C5以上烷烴和芳烴的汽油餾分(80)和C4?C7的高碳烯烴餾分(90); 所述C4?C7的高碳烯烴餾分(90)循環(huán)利用，與甲醇原料(10)合流作為反應器(100)的反應進料，提尚丙稀(60)或乙稀(50)的選擇性； 隨著催化脫水反應的進行，所述反應器(100)中的HZSM-5分子篩催化劑結(jié)焦失活，轉(zhuǎn)化效率逐漸降低，直到甲醇的出口轉(zhuǎn)化率由初期的大于99 %降低到小于90?95 %，所述進口物流切換閥(410)關閉反應進料(11)的進口，同時開啟再生氣(20)的進口，所述出口物流切換閥(420)關閉反應產(chǎn)物(I7)的出口，同時開啟再生尾氣(30)的出口，脫水反應過程暫停，催化劑再生過程啟用； B、催化劑再生過程: 再生氣(20)從進口物流切換閥(410)的再生氣進口進入，依次進入換熱器(300)的一個換熱通道換熱升溫后，再進入加熱爐(200)進一步升溫，再進入反應器(100)，對失活的HZSM-5分子篩催化劑進行燒焦再生，再生尾氣離開反應器(100)后，進入換熱器(300)的另一個換熱通道降溫回收熱量后，從出口物流切換閥(420)的再生尾氣出口排入煙囪排空； 所述再生過程中，再生尾氣中CO2或CO含量不斷降低，直到含量穩(wěn)定或低于10?10ppmv時，所述進口物流切換閥(410)關閉再生氣(20)的進口，同時開啟反應進料(II)的進口，所述出口物流切換閥(420)關閉再生尾氣(30)的出口，同時開啟反應產(chǎn)物(17)的出口，催化劑再生過程暫停，脫水反應過程啟用； 重復上述A、B兩個過程，實現(xiàn)所述甲醇催化脫水制丙烯反應過程和所述催化劑再生過程的周期性循環(huán)轉(zhuǎn)換，從而實現(xiàn)甲醇制丙烯的生產(chǎn)連續(xù)化。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種甲醇制丙烯的反應再生方法，其特征在于，所述甲醇催化脫水制丙烯反應過程的時間為50?500小時，優(yōu)選為100?400小時，更優(yōu)選為200?300小時； 所述催化劑再生過程的時間為5?50小時，優(yōu)選為10?40小時，更優(yōu)選為20?30小時。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種甲醇制丙烯的反應再生方法，其特征在于，所述的甲醇原料(10)中包含甲醇、二甲醚和水，其中甲醇或二甲醚的質(zhì)量分數(shù)為10?50%，水的質(zhì)量分數(shù)為1?50 % ;所述甲醇原料(1)和所述C4?C7的高碳烯烴餾分(90)的質(zhì)量比為10:1?1:1，優(yōu)選為6:1?2:1，更優(yōu)選為4:1?3:1。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種甲醇制丙烯的反應再生方法，其特征在于，所述甲醇原料(10)折合為甲醇的流量為1.0?10.0公斤甲醇/公斤催化劑/小時，優(yōu)選為2.0?5.0。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種甲醇制丙烯的反應再生方法，其特征在于，所述再生氣(20)中包括質(zhì)量分數(shù)I?10%的氧氣，優(yōu)選為2.0?5.0%，其稀釋組分為氮氣、二氧化碳或水蒸氣。
【文檔編號】B01J29/90GK106008128SQ201610353386
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月25日
【發(fā)明人】黃尋, 肖文德
【申請人】上海交通大學