一種含氧化合物生產低碳烯烴的裝置的製作方法

2023-04-30 06:01:56

專利名稱：一種含氧化合物生產低碳烯烴的裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於從一種或者幾種非烴化合物製備烴技術領域，特別涉及一種含氧化合物生產低碳烯烴裝置。
背景技術：
輕質烯烴和輕質芳烴是石油化工的基本原料。目前乙烯生產主要依靠輕石腦油原料的管式爐水蒸汽裂解工藝。由於原油資源的短缺和價格的日益高漲，石腦油資源已經越來越顯得不足，輕質烯烴的生產成本越來越高。國內外正積極開發原料來源更豐富的乙烯生產路線，含氧化合物原料經金屬改性的SAPO類型磷矽酸鋁氧化物分子篩的催化作用，可生成以乙烯、丙烯為主的反應產物，正受到國內外廣泛的重視。含氧化合物製取低碳烯烴工藝的反應特點是快速反應、強放熱、且醇劑比比較低，是在連續的反應-再生的密相流化床反應器中進行反應和再生。反應生成的富含乙烯和丙·烯等低碳烯烴的高溫油氣，需要進行急冷和水洗，除去其中的催化劑並降溫，然後送往烯烴分離系統進行分離。近年來，有關含氧化合物制烯烴工藝的核心一反應器的研究與開發，已成為業內人土研究的熱點和重點。人們從工藝流程以及設備結構等方面進行了廣泛的研究和探索。埃克森美孚化學專利公司CN1688522A中披露了一種含氧物制烯烴的流化床反應器裝置及控制該裝置的方法，工藝變量選自下組中的至少一個1)空速，2)平均溫度，3)反應物轉化率，和4)催化劑上的平均焦炭含量。通常，與至少一個工藝變量相對應的設定點選自⑴反應物進料速率，(2)原料洽，(3)與反應溫度有關的函數，例如，反應器的中間溫度或沿沿反應器一部分的溫升速率，和(4)在反應器立管中的催化劑滯留量。對應的操作變量選自a)進料流量控制閥，b)原料預熱溫度，c)反應器中催化劑活性，和d)反應區中催化劑的量。這裡所描述的測量和操作變量的組合使得能夠在最佳操作水平下平穩地控制反應器。環球油品公司CN1830926A披露了含氧化合物轉化反應器的催化劑冷卻器。包括將一種含氧化合物進料流在反應器內與催化劑接觸並將該含氧化合物進料流轉化為所述輕質烯烴。當反應沉積物阻塞了催化劑表面上的孔時，催化劑就失效。將失效催化劑的一部分在再生器內再生並將該部分循環返回與更多的含氧化合物進料流接觸。在失效催化劑與更多的含氧化合物進料流接觸之前，與反應器連接的催化劑冷卻器能夠冷卻經由冷卻器循環的失效催化劑。在一種實施方案中，進入催化劑冷卻器的所有失效催化劑都從催化劑冷卻器底部取出。CN101239874中披露了一種含氧化合物轉化制低碳烯烴的反應裝置，主要解決現有技術中再生器燒炭程度不好控制、反應器內催化劑平均活性水平不好保證的問題。本發明通過採用一種含氧化合物轉化制低碳烯烴的反應裝置，主要包括反應器I、待生催化劑汽提器7、再生器9、再生催化劑沉降段11及再生催化劑汽提器12 ;若再生器9出口的催化劑平均積炭量高於所要求值，可以全部或部分返回到再生器9入口繼續進行再生，達到含炭量要求的再生催化劑經汽提後通過催化劑輸送管線13進入反應器I與已有催化劑混合，達到所需的平均積炭水平，並與原料進行接觸的技術方案較好地解決了該問題，可用於低碳烯烴的工業生產中。CN101318868中披露了一種由含氧化合物生成低碳烯烴的方法及裝置，解決現有技術中對反應器溫度無法實現靈活控制的問題。採用的技術方案為反應產品物流(4)通過熱交換器(5)與含氧化合物原料(I)換熱後進入急冷系統，換熱後的含氧化合物原料(I)進冷卻換熱器(8)調整溫度後進反應器(2)，在所述反應器(2)中設置取熱冷卻器(21)取出反應器(2)中的過剩反應熱。使用本發明方法可實現對反應器的反應溫度靈活控制，並大幅度減少催化劑在取熱設施內的磨損程度。綜上所述，含氧化合物(當前典型採用的是甲醇)製取低碳烯烴工藝的反應 特點是快速反應、強放熱、且劑醇比較低，是在連續的反應-再生的密相流化床反應器中進行反應和再生。反應生成的富含乙烯和丙烯等低碳烯烴的高溫油氣，需要進行急冷和水洗，除去其中催化劑和降溫後，送往下部烯烴分離系統進行分離。該工藝使用的SAPO催化劑造價較高，價格是一般催化裂化催化劑的10 30倍，在工程設計和設備選擇時要最大程度減少催化劑的磨損和跑損。針對該工藝反應特點，開發了多種型式的裝置型式，比較有代表性反應器型式有固定床、提升管、快速流化床等等。在現有的技術中使用上述裝置型式存在著催化劑磨損較大、裝置劑耗較大問題。針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種由含氧化合物生成低碳烯烴的裝置，可以最大程度減少催化劑的磨損和跑損，並且本發明所述的由含氧化合物生成低碳烯烴的裝置已經成功地應用在工業生產中。

實用新型內容本實用新型針對現有含氧化合物生產低碳烯烴的裝置的快速反應、強放熱、且劑醇比較低的特點，而提供一種含氧化合物制低碳烯烴裝置，該裝置可以最大程度減少催化劑的磨損和跑損。一種含氧化合物生成低碳烯烴的裝置，由反應器30、待生催化劑汽提段I、再生器31、再生催化劑汽提段16、再生催化劑輸送管13組成，其特徵在於反應器30底部與待生催化劑汽提段I連通，待生催化劑汽提段I與再生器31連通，再生器31底部與再生催化劑汽提段16連通，再生催化劑汽提段16與反應器30連通。所述的反應器30頂部設置有出口 10，底部設置有原料進口 3，原料分布器12。所述的反應器30設置有取熱器4，優選內取熱器4。所述的反應器30內部設置稀相段7、過渡段6、密相段5、油氣集氣室9和氣固快速分離裝置8。所述的待生催化劑汽提段I 一端與反應器30連通，另一端與待生催化劑輸送管29一端連通，待生催化劑輸送管29另一端與再生器31連通。所述待生汽提段I設有I汽提內件和汽提蒸汽分布環。所述的待生催化劑輸送管29上設置有待生滑閥14。所述的再生器31頂部設置有出口 22，底部設有主風分布器17。[0020]所述的再生器31底部設置有取熱器27和取熱器19，優選外取熱器27和內取熱器19。所述的再生催化劑汽提段16 —端再生器31底部連通，另一端與再生催化劑輸送管13 —端連通，再生催化劑輸送管13另一端與反應器30連通。所述的再生器31內部設置氣固快速分離裝置23。所述的再生器設有稀相段24、過渡段25、密相段21。所述再生汽提段16設有汽提內件和汽提蒸汽分布環。所述的反應器30和再生器24採用並列式布置。所述的反應器30為流化床或者湍流床反應器，優選湍流床反應器。 所述的進料分布器12，為分布管、分布板至少一種，優選分布管。本實用新型所述反應器中的取熱設施，可以設置內取熱器或/和外取熱器，優選設置內取熱器；取熱介質可以是含氧化合物原料、水、惰性介質和導熱油的一種或幾種，優選含氧化合物原料作為取熱介質，並且含氧化合物原料優選液相原料，溫度可以在25 200°C範圍內，優選25 150°C範圍；本發明所述的內取熱器，設置在反應器的密相段的中下部，反應器進料分布器的上方。本實用新型所述的反應器密相段內設有再生催化劑入口，再生催化劑入口距進料分布器的高度與反應器密相段的高度之比在O. I 4. O的範圍內，優選在O. 5 3的範圍內。本實用新型所述的再生器為流化床再生器，優選湍流床流化床再生器。本發明所述再生器器中的氣固快速分離裝置優選旋風分離器，旋風分離器為I 3級。本實用新型所述的再生器中催化劑再生方式可以採用不完全再生或完全再生，優選採用不完全再生。本實用新型所述的主風分布器，可以是分布管或/和分布板，優選分布管。不僅主風分布均勻，抗磨損，而且使用壽命長。本實用新型所述再生器設置內或/和外取熱設施以取走多餘熱量，取熱介質優選除氧水，發生中壓蒸汽。本實用新型所述的由含氧化合物生成低碳烯烴的裝置，反應溫度在350 650°C的範圍內，優選在400 550°C的範圍內；再生溫度在550 750°C的範圍內，優選在600 720°C的範圍內；反應壓力在O. 05 O. 5MPaG的範圍內，優選在O. I O. 2MPaG的範圍內。再生壓力在O. 05 O. 5MPaG的範圍內，優選在O. I O. 2MPaG的範圍內。本實用新型所述的含氧化合物原料可以選自甲醇、乙醇、二甲醚和C4 ClO醇化合物中一種或一種以上混合物。本實用新型所提供的方法和設備的優點在於(I)採用本實用新型所提供的裝置，可以最大程度減少催化劑的磨損和跑損，該工藝使用的SAPO催化劑造價高，可以節省催化劑的投資；(2)採用本實用新型所提供的裝置，可以滿足MTO工藝反應再生條件的要求。即反應氣體停留時間短，催化劑停留時間較長，待生催化劑定碳高的特點。可以有效地控制反應條件和再生條件，通過合理的取熱，可實現裝置的熱量平衡。操作簡單，設備投資小；(3)採用本實用新型所提供的裝置，反應器、再生器採用並列布置可以降低兩器總的高度，催化劑循環順暢。(4)採用本實用新型所提供的裝置，應用於低碳烯烴的工業生產中，具有工藝流程簡單，運轉周期長，產品中低碳烯烴收率高的優點。
以下結合附圖和具體實施方式
對本發明做進一步的說明。但並不限制本發明的範圍。

圖I是本實用新型一種含氧化合物生成低碳烯烴的裝置圖。圖中I.待生催化劑汽提段，2.待生催化劑出口，3.原料進口，4.反應器取熱器，5.反應器密相段，6.反應器過渡段，7.反應器稀相段，8.氣固快速分離器，9.油氣集氣室，10，反應器出口，11.再生催化劑出口，12.原料分布器，13.再生催化劑輸送管，14.待生滑閥，15.再生滑閥，16.再生催化劑汽提段，17.主風分布器，18.主風，19.再生器內取熱設施，20.除氧水，21.再生器密相段，22.煙氣，23.氣固快速分離裝置，24.再生器稀相段，25.再生器過渡段，26.外取熱器連接管，27.外取熱器，28.待生催化劑入口，29.待生催化劑輸送管，30.反應器，31.再生器。
具體實施方式
如圖I所示本實用新型一種含氧化合物生成低碳烯烴的裝置，由反應器30、待生催化劑汽提段I、再生器31、再生催化劑汽提段16、再生催化劑輸送管13組成，反應器30底部與待生催化劑汽提段I連通，待生催化劑汽提段I與再生器31連通，再生器31底部與再生催化劑汽提段16連通，再生催化劑汽提段16與反應器30連通。含氧化合物2換熱到250°C左右進入反應器進料分配器12。在反應器內與來自再生器的高溫再生催化劑直接接觸，在催化劑作用下迅速進行放熱反應，反應氣經氣固快速分離裝置8除去攜帶的催化劑後，經反應器頂引出，經換熱後送至後部急冷、水洗系統。反應後積炭的待生催化劑進入待生汽提段I汽提，待生汽提段I設有多個汽提蒸汽環管，用於汽提待生催化劑攜帶的反應氣，汽提後的待生催化劑經待生滑閥14後進入待生催化劑輸送管29，在氮氣或空氣的輸送下進入再生器。在再生器內與主風逆流接觸燒焦後，再生催化劑進入再生汽提段16汽提，再生汽提段16設有多個汽提蒸汽環管，用於汽提再生催化劑攜帶的煙氣，汽提後的再生催化劑經再生滑閥15進入再生催化劑輸送管13，在低壓蒸汽的輸送下進入反應器。再生後的煙氣22經氣固快速分離裝置23除去攜帶的催化劑後，經再生器頂引出，送至熱量回收系統。由於含氧化合物制烯烴反應是放熱反應，反應器的過剩熱量由反應器內部設氣固快速分離裝置8取走，取熱介質為氧化合物原料3。再生器的過剩熱量由再生器的內取熱器
19、外取熱器27取走。
權利要求1.一種含氧化合物生產低碳烯烴的裝置，由反應器(30)、待生催化劑汽提段(I)、再生器(31)、再生催化劑汽提段(16)、再生催化劑輸送管(13)組成，其特徵在於反應器(30)底部與待生催化劑汽提段(I)連通，待生催化劑汽提段(I)與再生器(31)連通，再生器(31)底部與再生催化劑汽提段(16)連通，再生催化劑汽提段(16)與反應器(30)連通。
2.依照權利要求I所述的一種含氧化合物生產低碳烯烴的裝置，其特徵在於所述的反應器(30)頂部設置有出口(10)，底部設置有原料進口(3)和原料分布器(12)。
3.依照權利要求I所述的一種含氧化合物生產低碳烯烴的裝置，其特徵在於所述的反應器(30)設置有取熱器(4)。
4.依照權利要求I所述的一種含氧化合物生產低碳烯烴的裝置，其特徵在於所述的反應器(30)設置有內取熱器(4)。
5.依照權利要求I所述的一種含氧化合物生產低碳烯烴的裝置，其特徵在於所述的反應器(30)內部設置稀相段(7)、過渡段(6)、密相段(5)、油氣集氣室(9)和氣固快速分離裝置⑶。
6.依照權利要求I所述的一種含氧化合物生產低碳烯烴的裝置，其特徵在於所述的待生催化劑汽提段(I) 一端與反應器(30)連通，另一端與待生催化劑輸送管(29) —端連通，待生催化劑輸送管(29)另一端與再生器(31)連通。
7.依照權利要求I所述的一種含氧化合物生產低碳烯烴的裝置，其特徵在於所述待生汽提段(I)設有汽提內件和汽提蒸汽分布環。
8.依照權利要求I所述的一種含氧化合物生產低碳烯烴的裝置，其特徵在於所述的待生催化劑輸送管(29)上設置有待生滑閥(14)。
9.依照權利要求I所述的一種含氧化合物生產低碳烯烴的裝置，其特徵在於所述的再生器(31)頂部設置有出口(22)，底部設有主風分布器(17)。
10.依照權利要求I所述的一種含氧化合物生產低碳烯烴的裝置，其特徵在於所述的再生器(31)底部設置有取熱器(27)和取熱器(19)。
11.依照權利要求I所述的一種含氧化合物生產低碳烯烴的裝置，其特徵在於所述的再生器(31)底部設置有外取熱器(27)和內取熱器(19)。
12.依照權利要求I所述的一種含氧化合物生產低碳烯烴的裝置，其特徵在於所述的再生催化劑汽提段(16) —端再生器(31)底部連通，另一端與再生催化劑輸送管(13) —端連通，再生催化劑輸送管(13)另一端與反應器(30)連通。
13.依照權利要求I所述的一種含氧化合物生產低碳烯烴的裝置，其特徵在於所述的再生器(31)內部設置氣固快速分離裝置(23)。
14.依照權利要求I所述的一種含氧化合物生產低碳烯烴的裝置，其特徵在於所述的再生器設有稀相段(24)、過渡段(25)、密相段(2)。
15.依照權利要求I所述的一種含氧化合物生產低碳烯烴的裝置，其特徵在於所述再生汽提段(16)設有汽提內件和汽提蒸汽分布環。
16.依照權利要求I所述的一種含氧化合物生產低碳烯烴的裝置，其特徵在於所述的反應器(30)和再生器(24)採用並列式布置。
17.依照權利要求I所述的一種含氧化合物生產低碳烯烴的裝置，其特徵在於所述的反應器(30)為流化床和湍流床反應器一種。
18.依照權利要求I所述的一種含氧化合物生產低碳烯烴的裝置，其特徵在於所述的反應器(30)為湍流床反應器。
19.依照權利要求I所述的一種含氧化合物生產低碳烯烴的裝置，其特徵在於所述的進料分布器(12)為分布管、分布板至少一種。
20.依照權利要求I所述的一種含氧化合物生產低碳烯烴的裝置，其特徵在於所述的進料分布器(12)為分布管。
專利摘要本實用新型公開了一種含氧化合物生產低碳烯烴的裝置，由反應器(30)、待生催化劑汽提段(1)、再生器(31)、再生催化劑汽提段(16)、再生催化劑輸送管(13)組成，反應器(30)底部與待生催化劑汽提段(1)連通，待生催化劑汽提段(1)與再生器(31)連通，再生器(31)底部與再生催化劑汽提段(16)連通，再生催化劑汽提段(16)與反應器(30)連通，克服現有技術催化劑磨損和裝置劑耗大的缺陷。
文檔編號B01J29/90GK202688230SQ201220342678
公開日2013年1月23日 申請日期2012年7月9日 優先權日2012年7月9日
發明者施磊, 陳俊武, 劉昱, 喬立功, 陳香生, 梁龍虎, 張潔 申請人:中國石油化工集團公司, 中石化洛陽工程有限公司