一種用于將甲醇或二甲醚轉(zhuǎn)化為丙烯的反應(yīng)器和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種用于將甲醇或二甲醚轉(zhuǎn)化為丙烯的移動徑向床反應(yīng)器，和包括該移動徑向床反應(yīng)器將甲醇或二甲醚原料轉(zhuǎn)化為丙烯的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]丙烯是最重要的基本有機(jī)原料之一，主要用于生產(chǎn)聚丙烯、丙烯腈、環(huán)氧丙烷、異丙苯、丁辛醇等化工產(chǎn)品。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對丙烯及其下游產(chǎn)品的需求呈大幅增長趨勢，國內(nèi)的丙烯短缺問題日益突出。
[0003]目前丙烯主要以石油為原料，由催化裂化裝置生產(chǎn)或通過對裂化和其它精煉過程得到的產(chǎn)物進(jìn)行分餾得到。由于石油是不可再生資源，且石油的價格近年來不斷上漲，使得丙烯的生產(chǎn)成本也不斷增加。但是丙烯的獲得途徑還可以通過以煤或天然氣為原料制甲醇，再由甲醇制得。而我國煤炭資源儲量豐富，利用煤炭資源制取丙烯對于我國發(fā)展丙烯及下游產(chǎn)品有著重要的意義。進(jìn)一步從戰(zhàn)略角度考慮，采用甲醇制丙烯(MTP)工藝技術(shù)，還具有拓寬原料渠道，調(diào)整丙烯原料結(jié)構(gòu)，減少對石油資源的依賴并降低價格風(fēng)險的優(yōu)勢。
[0004]甲醇制丙烯技術(shù)是一種非石油資源生產(chǎn)丙烯的工藝，由甲醇轉(zhuǎn)化為以丙烯為主要產(chǎn)品的技術(shù)，具有重大的應(yīng)用前景。目前世界上比較成熟的MTP技術(shù)國外主要有德國Lurgi公司的固定床MTP技術(shù)、U0P公司的流化床技術(shù)。國內(nèi)主要有中科院大連化物所和清華大學(xué)開發(fā)的流化床MTP工藝、上海石化院開發(fā)的固定床SMTP工藝等。
[0005]EP0448000B1和CN1431982A公開了 Lurgi公司固定床甲醇制丙烯的工藝及催化劑。該催化劑是一種改性的ZSM-5分子篩催化劑，采用單級與多級絕熱固定床反應(yīng)器，在適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)條件下，具有較高的丙烯收率，同時副產(chǎn)少量乙烯、汽油和液化氣。由于MTP過程中催化劑會由于積炭緩慢失活，因此固定床中催化劑需要進(jìn)行原位間歇再生，因此通常采用設(shè)置多個固定床反應(yīng)器及備用反應(yīng)器進(jìn)行切換，且反應(yīng)器內(nèi)催化劑床層多、分布器結(jié)構(gòu)復(fù)雜。這種工藝不僅對反應(yīng)器設(shè)備的制造要求較高，也帶來了操作復(fù)雜、控制難度大的問題。
[0006]流化床甲醇制乙烯/丙烯技術(shù)最初由U0P公司開發(fā)成功，目前國內(nèi)也有大連化物所、清華大學(xué)從事改進(jìn)工藝的開發(fā)。流化床甲醇生產(chǎn)低碳烯烴技術(shù)主要采用SAP0-34催化劑，對乙烯有較高的選擇性，但對丙烯的選擇性則相對較低。US7332134披露了一種由甲醇或二甲醚生產(chǎn)丙烯的方法，主要解決固定床反應(yīng)器存在的頻繁切換再生而引起反應(yīng)條件波動頻繁、操作不穩(wěn)定的問題。該發(fā)明采用一種流化床反應(yīng)器，原料與稀釋劑從反應(yīng)器底部進(jìn)入，與催化劑接觸后反應(yīng)器頂部的氣相產(chǎn)物經(jīng)分離得到丙烯。反應(yīng)熱由換熱器取出，失活的催化劑進(jìn)入再生氣連續(xù)再生。該專利采用的流化床反應(yīng)器雖然解決了 MTP過程中的放熱問題，但由于MTP過程中催化劑的積炭速率遠(yuǎn)低于ΜΤ0(甲醇制烯烴)過程的積炭速率，因此在MTP過程中使用流化床工藝不僅會損失催化劑的活性，而且催化劑的頻繁再生也會造成催化劑的損失及產(chǎn)品中帶有催化劑粉塵的問題。
[0007]此外移動徑向床反應(yīng)器也在受到重視。移動徑向床反應(yīng)器具有催化劑床層壓降小、催化劑利用效率高、反應(yīng)穩(wěn)定性好的優(yōu)點，而且移動徑向床反應(yīng)器更具有催化劑可以動態(tài)更換、可長周期運行的優(yōu)勢。與固定床反應(yīng)器相比，其可以在不影響生產(chǎn)的情況下，對催化劑進(jìn)行離線再生，從而無需備用反應(yīng)器，避免了固定床反應(yīng)器的頻繁切換；與流化床相比，其具有催化劑卸出速率可調(diào)的優(yōu)勢，因此移動徑向床反應(yīng)器在MTP過程中有良好的應(yīng)用前景。
[0008]US7663012和CN1803738A公開了一種移動徑向床甲醇制丙烯技術(shù)，通過采用雙功能的分子篩催化劑，利用移動徑向床反應(yīng)器技術(shù)代替現(xiàn)有的固定床技術(shù)。通過控制催化劑生產(chǎn)循環(huán)時間，可將催化劑的活性始終保持在一個較高的水平，從而保持較高的丙烯產(chǎn)率。然而移動床反應(yīng)器本身撤熱能力較弱，溫度控制困難，而MTP反應(yīng)為強(qiáng)放熱反應(yīng)，如果反應(yīng)器內(nèi)熱量不能及時移除，將導(dǎo)致反應(yīng)溫度迅速升高、丙烯選擇性降低，嚴(yán)重時還將導(dǎo)致安全事故。
[0009]為解決徑向床MTP工藝的取熱問題，CN102276408A披露了一種具有取熱設(shè)備的徑向固定床反應(yīng)器，其取熱設(shè)備是在反應(yīng)器內(nèi)裝有環(huán)形排列的列管式取熱器或盤管式取熱器，管內(nèi)為需要加熱的原料甲醇或二甲醚，管外為MTP催化劑。這種方法雖然在一定程度上解決了徑向床反應(yīng)器的取熱問題，但必然會造成反應(yīng)器設(shè)計、制造及安裝的復(fù)雜性，也不利于裝置的平穩(wěn)操作。
[0010]CN101830769A公開了一種利用移動床技術(shù)將甲醇轉(zhuǎn)化為丙烯方法，通過建立甲醇反應(yīng)區(qū)、第一反應(yīng)區(qū)、第二反應(yīng)區(qū)等主要反應(yīng)區(qū)，催化劑反應(yīng)積炭后經(jīng)再生循環(huán)回反應(yīng)區(qū)，以此提高丙烯選擇性。同時，在移動床內(nèi)和/或各移動床反應(yīng)器之間設(shè)置換熱裝置以撤除反應(yīng)熱，當(dāng)放熱量過大時，可在移動床反應(yīng)器間增設(shè)冷激裝置以移除多余的反應(yīng)熱。
[0011]CN102276407A公開了另一種用于甲醇制丙烯工藝的多級移動床反應(yīng)器溫度控制方法，具體為:將進(jìn)料物流分成兩股，一股作為多級移動床反應(yīng)器的直接進(jìn)料，另一股再細(xì)分為多股，分別作為多級移動床反應(yīng)器溫度控制的進(jìn)料。通過這種方法，可有效利用反應(yīng)熱，穩(wěn)定多級移動床反應(yīng)器內(nèi)的溫度，最終實現(xiàn)提高丙烯收率的目的。
[0012]按照以上專利披露的移動徑向床進(jìn)行甲醇制丙烯的方法，雖然解決了固定床工藝反應(yīng)器頻繁切換及反應(yīng)熱撤除的問題，但仍無法完全解決MTP工藝中由于裂化催化劑中毒造成的反應(yīng)活性降低甚至催化劑快速失活的問題。在目前的MTP工藝中，為了中和反應(yīng)中產(chǎn)生的酸對設(shè)備的腐蝕，需要在激冷水中加入一定量的堿液。這些堿液脫除了反應(yīng)產(chǎn)物中的微量酸，但同時引入了鉀、鈉等離子。帶有鉀、鈉離子的激冷水作為工藝水進(jìn)入工藝蒸汽塔蒸發(fā)后，作為稀釋劑從MTP反應(yīng)器頂部進(jìn)入反應(yīng)器。激冷水中的鉀、鈉等離子會被工藝蒸汽少量夾帶進(jìn)入反應(yīng)器，從而引起催化劑嚴(yán)重中毒。
[0013]為解決鉀、鈉等雜質(zhì)離子引起的催化劑快速失活的問題，CN202277825U公開了一種甲醇制丙烯的固定床反應(yīng)器。在該反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有六層催化劑床層，并且在第一層催化劑床層上設(shè)置有瓷球?qū)蛹拔絼?，以降低工藝蒸汽中鉀和鈉離子的含量。吸附劑顆粒為球型，直徑為9-llmm，吸附劑層厚度為90_110臟。該方法雖然在一定程度上能夠解決催化劑鉀、鈉離子中毒的問題，但由于受反應(yīng)器壓降限制，吸附劑床層較薄，吸附容量有限，不能保證催化劑的長周期穩(wěn)定運行。當(dāng)采用移動徑向床作為MTP反應(yīng)器時，由于徑向床反應(yīng)器中僅有一層環(huán)形的催化劑床層，床層厚度較薄，更容易出現(xiàn)催化劑中毒失活而造成甲醇轉(zhuǎn)化率迅速降低的問題。
[0014]綜上所述，現(xiàn)有移動徑向床MTP技術(shù)雖然在一定程度上解決了固定床工藝的不足，但仍存在催化劑易中毒的問題，特別是移動徑向床反應(yīng)器中催化劑床層較薄，更容易因為催化劑中毒而出現(xiàn)甲醇轉(zhuǎn)化率迅速降低的情況。
【實用新型內(nèi)容】
[0015]本實用新型的目的是為了克服移動徑向床反應(yīng)器中催化劑中毒的問