甲醇制烯烴用催化劑再生設備及甲醇制低碳烯烴設備的製作方法

2023-05-15 06:31:41 1

專利名稱：甲醇制烯烴用催化劑再生設備及甲醇制低碳烯烴設備的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於甲醇制烯烴領域，尤其涉及一種甲醇制烯烴用催化劑再生設備及包括其的甲醇制低碳烯烴設備。
背景技術：
隨著我國工農業經濟的持續快速發展，市場對乙烯、丙烯等基本有機原料的需求越來越大。我國乙烯和大部分丙烯主要依靠使用石腦油、輕柴油為原料的蒸汽裂解來生產，部分丙烯是通過催化裂化副產的石油液化氣經精餾加工而得。但是，由於石油資源的短缺、蒸汽裂解能力不足等原因，我國的乙烯產量、丙烯產量長期以來一直是供不應求，因而以乙烯、丙烯生產的化學品(例如聚乙烯、聚丙烯、乙二醇等)的進口數量一直居高不下。為了降低此類商品的進口率，在我國開啟了採用煤炭等為原料生產甲醇，再將甲醇經催化轉化生產乙烯、丙烯等輕質烯烴的新篇章。 我國的煤炭資源相對豐富，在我國的許多產煤區，都建設了以煤為原料來生產甲醇或二甲醚的工廠。同時我國也是焦炭生產大國，在焦炭生產區也建設了多套利用焦化裝置副產的焦爐氣生產甲醇的裝置。基於這些裝置的設立，我國的甲醇生產能力大大高於市場需求。而且，目前市場上以甲醇為原料製取低碳烯烴的工藝方法也普遍得到了應用，例如，以生產乙烯、丙烯為目標產物的甲醇制低碳烯烴工藝技術，主要有中國科學院大連化學物理研究所的DMTO工藝技術、中國石化集團的SMTO工藝技術、美國UOP公司的MTO技術，我國已經採用中科院大連化物所的DMTO技術和中石化的SMTO技術建設並成功運轉了兩套利用甲醇為原料，催化轉化生產以乙烯、丙烯為目標產品的甲醇制混合輕烯烴的大型工業生產裝置；以甲醇為原料催化轉化生產以丙烯為主要目的產物的甲醇制丙烯工藝技術，主要有德國Lurgi公司的MTP技術、清華大學開發的FMTP工藝技術，我國採用德國Lurgi的MTP工藝技術已經建成並運轉了利用甲醇為原料，催化轉化生產以丙烯為目標產品的甲醇制丙烯的大型工業生產裝置。由於能夠同時生產乙烯、丙烯這兩種寶貴的基本化工原料，因此採用SAP0-34分子篩作為催化劑的甲醇制低碳烯烴(乙烯、丙烯)工藝具有產品結構合理的優勢。甲醇制低碳烯烴工業化裝置包括一個用於甲醇轉化反應的反應器，甲醇在反應器中轉化為低碳烯烴的過程中除了生成乙烯、丙烯等目的產品以外，還生成一定量的水和少量的焦炭，焦炭沉積在催化劑上會致使催化劑逐漸失去活性和選擇性，因此甲醇制低碳烯烴工業化裝置也包括一個用於催化劑燒焦的再生器。在反應器中因積碳等原因失去活性的待生催化劑被連續地輸送到再生器中進行燒焦再生，活性和選擇性恢復的再生催化劑被連續地輸送到反應器中補充反應所需的活性中心。再生器的主要作用是將來自反應器的待生催化劑上攜帶的大部分焦炭燒掉，催化劑在再生器下部形成一個密相床層，催化劑在密相床層內處於流化狀態，使催化劑保持流態化以及催化劑燒焦所用的介質是來自主風壓縮機的主風(壓縮空氣)。在反應器和再生器內的上部安裝有一定數量的兩級旋風分離器，用以回收反應器內反應產物氣體物流和再生器再生煙氣物流攜帶的催化劑顆粒，以降低催化劑的損失和加工成本。甲醇催化轉化制低碳烯烴的反應機理本身對再生催化劑的含碳量範圍有一定的要求，因此再生器採用部分燃燒(即催化劑上的焦炭與主風中的氧氣發生氧化反應，部分生成CO、部分生成CO2)的操作方式，即再生煙氣的CO含量高、CO2含量低、O2含量很低。如果工業催化劑的實際焦炭選擇性比原設計值差的話，甲醇制低碳烯烴工業裝置單位時間的焦炭產量會高於再生器的燒焦能力的上限，因再生器燒焦能力受到限制而不得不降低反應器的甲醇加工量，從而會影響工業裝置的整體效益；或者是當反應器尚有提高甲醇加工量的富裕能力時，也會因再生器的燒焦能力已經達到上限而無法進一步發揮提高甲醇加工量的效能。甲醇制低碳烯烴裝置再生器以及安裝在其內部的設備(主要是旋風分離器)的物理尺寸確定後，單位時間內再生器催化劑的燒焦量上限也就基本固定了。再生 器燒焦能力取決於催化劑上的焦炭燃燒所需要的主風(壓縮空氣)中的氧的數量。如果依靠提高進入甲醇制低碳烯烴工業化裝置再生器的主風(壓縮空氣)流量來提高燒焦量時，進入再生器的氧氣總量會隨之增加、可以滿足提高催化劑燒焦量的要求，但因為隨著進入再生器主風(壓縮空氣)流量的提高、再生煙氣流量也將隨之提高，再生器內再生煙氣向上流動的線速也會隨之提高，因此再生煙氣攜帶的催化劑顆粒的量也會隨之提高；因再生煙氣流量提高，因此旋風分離器的入口氣體的線速度會超出正常的操作範圍、加之再生煙氣的催化劑顆粒濃度提高，因此旋風分離器回收催化劑的效率會下降，催化劑隨再生煙氣離開旋風分離器的數量會大幅度提高，從而使甲醇催化制低碳烯烴裝置偏離經濟操作狀態或處於不可操作狀態。本實用新型解決的問題是在甲醇制低碳烯烴裝置再生器及其內部安裝的旋風分離器等設備的物理尺寸已經成為制約再生器燒焦能力進一步提高的主要因素的情況下，在不對再生器及其內部安裝的旋風分離器進行任何改動的前提下，在保持進入再生器的總風量(或總體積流量)基本不變的條件下，不改變再生器部分燃燒的操作模式和催化劑的燒焦效果，達到提高再生器燒焦能力的目的，從而實現提高甲醇制低碳烯烴裝置甲醇加工量能力和經濟效益的目的。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種甲醇制烯烴用催化劑再生設備及包括其的甲醇制低碳烯烴設備，以提高再生器燒焦能力。為此，在本實用新型中提供了一種甲醇制烯烴用催化劑再生設備，包括氧氣供應部，用以提供氧氣；壓縮空氣供應部，用以提供壓縮空氣；氣體混合裝置，用以混合氧氣和壓縮空氣形成富氧主風，包括與氧氣供應部相連的氧氣入口、與壓縮空氣供應部相連的壓縮空氣入口，以及富氧主風出口 ；催化劑再生器，設置在氣體混合裝置的下遊，接收來自氣體混合裝置的富氧主風，利用富氧主風進行催化劑再生。進一步地，上述氧氣供應部包括順序連接的控制件及排空件，控制件的上遊端連接氧氣源，氣體混合裝置的氧氣入口通過氧氣管道連接到控制件和排空件之間，控制件包括串聯設置的控壓件和控流件。進一步地，上述氧氣供應部中還包括過濾器，過濾器設置在控制件的上遊，用以過濾由氧氣源流入的氧氣。進一步地，上述氣體混合裝置包括主管線，連接在壓縮空氣入口與富氧主風出口之間；氣體分布器，設置在主管線內部，具有圓環形結構，且與主管線同軸設置，氣體分布器上設有均勻設置流出口，流出口沿壓縮空氣的流動方向設置，氧氣入口沿垂直於主管線的軸向方向與各氣體分布器相連通。進一步地，上述催化劑再生設備還包括富氧主風監測裝置，富氧主風監測裝置設置在氣體混合裝置和催化劑再生器之間，富氧主風監測裝置包括氧含量檢測組件，設置在富氧主風混合裝置和催化劑再生器之間，檢測由富氧主風出口流出的富氧主風中氧含量，發出氧含量信號；溫度檢測組件，設置在氧含量檢測組件和催化劑再生器之間，檢測由富氧主風出口流出的富氧主風的溫度，發出溫度信號；安全調控組件，接收氧含量信號，當氧含量信號超標時，開啟排空件，當氧含量信號達標時，關閉排空件；同時接收溫度信號，當溫度信號超標時，開啟排空件，當溫度信號達標時，關閉排空件。進一步地，上述富氧主風監測裝置中，氧含量檢測組件包括並聯設置的3條第一流路，以及分別設置在各第一流路上的3個氧含量檢測器，各氧含量檢測器分別發出氧含量信號；溫度檢測組件包括並聯設置的3條第二流路，以及分別設置在各第二流路上的3 個溫度檢測器，各溫度檢測器分別發出溫度信號；調節組件，接收各氧含量信號，接收氧含量信號，當至少2個氧含量信號超標時，開啟排空件，當不達標的氧含量信號少於2個時，關閉排空件；同時接收溫度信號，當至少2個溫度信號超標時，開啟排空件，當不達標的溫度信號少於2個時,關閉排空件。進一步地，上述催化劑再生設備還包括第一控流閥，設置在與催化劑再生器中待生催化劑入口相連的流路上，用以調節待生催化劑的流入量；第二控流閥，設置在與催化劑再生器中再生催化劑出口相連的流路上，用以調節再生催化劑的流出量；第一控壓閥，設置在與催化劑再生器中再生煙氣出口相連的流路上，用以調節再生煙氣的流出壓力。進一步地，上述催化劑再生設備還包括順序連接的再生煙氣CO焚燒爐和餘熱鍋爐再生煙氣CO焚燒爐與催化劑再生器的再生煙氣出口相連。進一步地，上述催化劑再生設備還包括輔助燃燒室，輔助燃燒室設置在氣體混合裝置的下遊，與催化劑再生器相連。同時，在本實用新型中還提供了一種甲醇制低碳烯烴的設備，其包括催化劑再生設備，該催化劑再生設備為上述的催化劑再生設備。本實用新型所提供的甲醇制烯烴用催化劑再生設備及包括其的甲醇制低碳烯烴設備，通過合理地控制進入再生器的總風量的氧含量，在不對再生器及其內部安裝的旋風分離器進行任何改動的前提下，在保持進入再生器的總風量(或總體積流量)基本不變的條件下，不改變再生器部分燃燒的操作模式和催化劑的燒焦效果，達到提高再生器燒焦能力的目的，從而實現提高甲醇制低碳烯烴裝置甲醇加工量能力和經濟效益的目的。除了上面所描述的目的、特徵和優點之外，本實用新型還有其它的目的、特徵和優點。下面將參照附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明。

附圖構成本說明書的一部分、用於進一步理解本實用新型，附圖示出了本實用新型的優選實施例，並與說明書一起用來說明本實用新型的原理。附圖中圖I示出了根據本實用新型甲醇制烯烴用催化劑再生設備的結構示意圖；[0022]圖2示出了根據本實用新型甲醇制烯烴用催化劑再生設備中氣體混合裝置的結構示意圖；圖3示出了圖2中A-A方向的剖視結構示意圖；以及圖4示出了根據本實用新型的氣體混合裝置中氣體分布器的示意圖。
具體實施方式
應該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本實用新型提供進一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術和科學術語具有與本實用新型所屬技術領域的普通技術人員通常理解的相同含義。如圖I所示，在本實用新型的一種實施例中，一種甲醇制烯烴用催化劑再生設備 包括氧氣供應部I、壓縮空氣供應部2、氣體混合裝置3、富氧主風監測裝置4以及催化劑再生器5。氧氣供應部I用以提供氧氣；壓縮空氣供應部2用以提供壓縮空氣；氣體混合裝置3用以混合氧氣和壓縮空氣形成富氧主風，包括與氧氣供應部相連的氧氣入口 32、與壓縮空氣供應部相連的壓縮空氣入口 31，以及富氧主風出口 33。催化劑再生器5，設置在氣體混合裝置3下遊，接收來自所述氣體混合裝置3的富氧主風，利用所述富氧主風進行催化劑再生。本實用新型所提供的這種甲醇制烯烴用催化劑再生設備是在現有再生器物理尺寸(包括了安裝在再生器內部，用於回收再生煙氣攜帶的催化劑的旋風分離器的物理尺寸等)已經成為制約再生器燒焦能力進一步提高的瓶頸因素的情況下，將甲醇制烯烴裝置界區外的純氧物流氣體引入裝置，通過控制純氧物流的流入條件(壓力、流量和緊急狀態時的安全放空)，使流入條件受控的純氧物流進入用於再生器催化劑燒焦的壓縮空氣管道，採用氣體混合設備使純氧與壓縮空氣均勻混合，通過設置於再生器底部的樹枝狀分布管後進入催化劑密相床層(這種再生器的結構與現有技術中再生器的結構一致，本領域技術人員清楚這種結構，在此不進行詳細描述)；富氧主風中的氧氣與從甲醇制烯烴反應器來的待生催化劑上的焦炭發生氧化反應，生成C0、C02和H2O ;發生反應後的再生煙氣離開催化劑床層，繼續沿再生器軸向上升至再生器稀相，進入安裝於再生器頂部的多組兩級旋風分離器，再生煙氣攜帶的催化劑顆粒絕大部分被旋風分離器回收、並返回催化劑密相床層，除去催化劑顆粒的再生煙氣離開再生器進入再生煙氣CO焚燒爐和餘熱鍋爐回收熱量；燒焦後的再生催化劑離開再生器，通過催化劑輸送管道和流量控制閥進入反應器，為甲醇催化制烯烴反應補充催化活性中心。在再生器及其內部安裝的主風分布管、旋風分離器等不進行任何改動的前提下，採用該富氧再生方法可以提高再生器燒焦能力最高達23%，進而可以允許甲醇制烯烴裝置提高加工量。純氧是一種強氧化劑，純氧物流引入含有碳氫化合物的加工區域時，容易產生安全隱患，產生爆炸，所以需要特殊的安全管理和控制措施。在本實用新型的一種實施例中，在上述催化劑再生設備中，氧氣供應部I包括順序連接的控制件及排空件13，控制件的上遊端連接氧氣源，氣體混合裝置3的氧氣入口 32通過氧氣管道連接到控制件和排空件13之間，所述控制件包括串聯設置的控壓件11和控流件12。上述甲醇制烯烴用催化劑再生設備通過設置控壓件11控制純氧物流的壓力控制，使其比壓縮空氣供應部流出的壓縮空氣的壓力高0. 15 0. 20MPa ;當純氧壓力低於安全設定值、純氧物流與主風(壓縮空氣)混合效果不佳。採用控流件12控制純氧物流控制在期望的流量範圍內，使其與壓縮空氣按照流量比例混合，進而得到氧含量是以的富氧主風；當再生器5操作狀態不理想或因其他原因達到需要停止向主風(壓縮空氣)管道注入純氧物流條件時，通過排空件13將純氧物流安全放空。上述排空件13主要包括一個能夠在接到信號後快速開啟/關閉的閥門，以及一個材質規格符合氧氣管線設計標準的放空消音器。 在本實用新型的一種實施例中，在上述催化劑再生設備的氧氣供應部I中還包括過濾器14，過濾器14設置在控制件的上遊，用以過濾由氧氣源流入的氧氣。在氧氣供應部I中設置過濾器14有利於將純氧物流中可能夾帶的易燃、易爆、含塵介質進行過濾，以避免因管道剝落的金屬或其它所產生的固體物流入再生器，確保進入裝置內的純氧物料不含金屬固體物，同時避免因含固態雜質的氣態雜質通過純氧管道時，產生劇烈摩擦而被引燃，弓丨起火災事故。在再生器生產過程中，如果純氧物流與壓縮空氣混合的不均勻，進入再生器後通過主風分布管進入催化劑密相床層的富氧主風的氧含量就不均勻，催化劑床層的燃燒程度就出現不均勻；如果發生這種情況，催化劑床層燃燒反應就不均勻，會導致再生器發生尾燃、再生器旋風分離器可能會損壞、也可能會導致因局部溫度高而損壞催化劑性能。為了降低安全隱患，純氧物流與壓縮空氣的均勻混合對於利用富氧再生來提高再生器燒焦能力的安全性至關重要。如圖2和圖3所示，在本實用新型的一種實施例中，在上述催化劑再生設備中氣體混合裝置3包括主管線34和氣體分布器35，主管線34連接在壓縮空氣入口 31與富氧主風出口 33之間。氣體分布器35設置在主管線34內部，具有圓環形結構，且與主管線34同軸設置，氣體分布器35上設有均勻設置的流出口，流出口沿壓縮空氣的流動方向設置，氧氣入口 32沿垂直於主管線的軸向方向與各所述氣體分布器35相連通。如圖4所示，上述氣體分配器35上設有多個氣體流出口，這些氣體流出口位於同一平面內，且這些氣體流出口朝向富氧主風出口設置。優選地，上述氣體流出口分為多組，每組中流出口均勻分布，圍成圓環，且各組之間同軸設置，所圍成的圓環半徑依次遞減具有這種結構的氣體混合裝置，能夠在壓縮空氣流動的過程中，將氧氣均勻地混入壓縮空氣中，進而形成混合均勻的富氧主風。為了進一步控制富氧主風中氧氣和壓縮空氣的均勻程度，進一步降低安全隱患，在本實用新型的一種實施例中，在上述催化劑再生設備還包括富氧主風監測裝置4，該富氧主風監測裝置4設置在氣體混合裝置3和催化劑再生器5之間，其包括氧含量檢測組件41、溫度檢測組件42以及安全調控組件。氧含量檢測組件41設置在富氧主風混合裝置3和催化劑再生器5之間，檢測由富氧主風出口 33流出的富氧主風中氧含量，發出氧含量信號。溫度檢測組件42，設置在氧含量檢測組件41和催化劑再生器5之間，檢測由富氧主風出口33流出的富氧主風的溫度，發出溫度信號；安全調控組件，接收氧含量信號，當氧含量信號超標時，開啟排空件13，當氧含量信號達標時，關閉排空件13 ;同時接收溫度信號，當溫度信號超標時，開啟排空件13，當溫度信號達標時，關閉排空件13。在本實用新型中通過增加具有上述結構的富氧主風監測裝置4，有利於檢測純氧物流與壓縮空氣混合的均勻程度、保證採用富氧再生的安全性。優選地，上述的催化劑再生設備的富氧主風監測裝置中，氧含量檢測組件41包括並聯設置的3條第一流路，以及分別設置在各第一流路上的3個氧含量檢測器，各氧含量檢測器分別發出氧含量信號；溫度檢測組件41包括並聯設置的3條第二流路，以及分別設置在各第二流路上的3個溫度檢測器，各溫度檢測器分別發出溫度信號；調節組件，接收各氧含量信號，接收氧含量信號，當至少2個氧含量信號超標時，開啟排空件13，當不達標的氧含量信號少於2個時，關閉排空件13 ;同時接收溫度信號，當至少2個溫度信號超標時，開啟排空件13，當不達標的溫度信號少於2個時，關閉排空件13。將富氧主風監測裝置設置為上述結構有利於增加檢測點，以避免因富氧主風混合不均所帶來的安全隱患。為了保證再生器5中富氧主風與待生催化劑的比例使用，再生器的燒焦能力得到較好的提高，在本實用新型催化劑再生設備還包括第一控流閥6、第二控流閥7、第一控壓閥8。第一控流閥6設置在與催化劑再生器5的待生催化劑入口相連的流路上，用以調節待生催化劑的流入量。第二控流閥7設置在與催化劑再生器5的再生催化劑出口相連的流路上，用以調節再生催化劑的流出量。第一控壓閥8設置在與催化劑再生器5的再生煙氣出口相連的流路上，用以調節再生器壓力。為了便於調節催化劑再生過程中的相應參數，在本實用新型中再生器5中設有與反應床相連的催化劑冷卻器52，該催化劑冷卻器用以調控反應床的溫度，使其溫度在·630 700°C。同時，在再生器5中設有多組旋風分離器51，使離開反應床繼續沿再生器軸向上升至再生器稀相的發生反應後的再生煙氣，進入安裝於再生器頂部的多組兩級旋風分離器，再生煙氣攜帶的催化劑顆粒絕大部分被旋風分離器回收、並返回催化劑密相床層，除去催化劑顆粒的再生煙氣離開再生器，經第一控壓閥8調壓後進入再生煙氣CO焚燒爐91和餘熱鍋爐92回收熱量。另外，在本實用新型中再生器5還包括外置的輔助燃燒室53，該輔助燃燒室53僅在甲醇制低碳烯烴裝置檢修後、開車時才開啟。在本實用新型的一種典型實施例中，還提供了一種利用上述甲醇制烯烴用催化劑再生設備再生催化劑的方法，包括以下步驟S1.調整氧氣供應部I的氧氣供應量和壓縮空氣供應部2的壓縮空氣供應量，使經氣體混合裝置3混合後的富氧主風中氧的摩爾含量為20.8 26%;S3.將由SI中形成的富氧主風通入催化劑再生器5，用以燃燒待生催化劑，以生成再生催化劑。本實用新型所提供的方法通過合理地控制進入再生器的總風量的氧含量，在不對再生器及其內部安裝的旋風分離器進行任何改動的前提下，在保持進入再生器的總風量(或總體積流量)基本不變的條件下，不改變再生器部分燃燒的操作模式和催化劑的燒焦效果，達到提高再生器燒焦能力的目的，從而實現提高甲醇制低碳烯烴裝置甲醇加工量能力和經濟效益的目的。優選地，上述步驟SI進一步包括通過調節氧氣供應部I和壓縮空氣供應部2，使進入氣體混合裝置前氧氣的壓力比壓縮空氣的壓力高0. 15 0. 20MPa，使進入氣體混合裝置的氧氣的流量為富氧主風體積流量的0-6. 5%，並使富氧主風中氧的摩爾含量為20. 8 26%。將氧氣和壓縮空氣的壓力比，以及氧氣的流量設置在上述範圍內，有利於控制富氧主風中氧的摩爾含量為20. 8 26%。將富氧主風中氧的摩爾含量控制為20. 8 26%由於形成在保障再生器生產安全的同時，提高再生器的再生能力。優選地，上述步驟S3進一步包括S3_1調節再生催化器中壓力為0. 10 0. 12MPa，並調節催化器中反應床的溫度為630 700°C ;S3_2調節再生催化器中待生催化劑的流入量、再生催化劑的流出量，以及再生煙氣的流出壓力使得再生煙氣中CO摩爾含量為10 20%。將再生器反應床層溫度和再生煙氣中CO摩爾含量控制在上述範圍有利於實現在調高再生器再生能力的同時，保持再生器的部分燃燒操作。在本實用新型的一種實施例中，上述方法中在步驟SI和步驟S3之間還包括監測步驟S2，監測步驟S2包括S2-1.檢測富氧主風中氧的摩爾含量，當其超標時，開啟排空件，停止向氣體混合裝置中通入氧氣；S2-2如果富氧主風中氧的摩爾含量達標，進一步檢測富氧主風的溫度，當富氧主風的溫度超出285°C範圍時，開啟排空件，停止向氣體混合裝置中通入氧氣。S2-3如果開啟了排空件，重複步驟S2-1和步驟S2-2，當氧的摩爾含量和溫度皆達標時，關閉排空件13，使氧氣通入氣體混合裝置。在該方法中監測步驟S2的增加，有利於降低再生器生產過程中的安全隱患。優選地，上述監測步驟S2中，步驟S2-1進一步包括，建立三組並聯設置的第一流路，分別檢測各第一流路中富氧主風中氧的摩爾含量，當其中兩條超標時，開啟排空件，停止向氣體混合裝置中通入氧氣；步驟S2-2進一步包括，建立三組並聯設置的第二流路，分 別檢測各第二流路中富氧主風的溫度，當其中兩條超標時，開啟排空件，停止向氣體混合裝置中通入氧氣；步驟S2-3進一步包括，重複步驟S2-1和步驟S2-2，當氧的摩爾含量不達標的第一流路少於兩個，且溫度不達標的第二流路少於兩個時，關閉排空件，使氧氣通入氣體混合裝置。在這種具體的監測方式中，將檢測點分散設置，有利於避免因富氧主風混合不均所引起的安全隱患。在本實用新型的一種實施例中，在上述步驟S1-S3的執行過程中，還包括，按每次增加富氧主風總體積I I. 3%的流量向富氧主風中逐漸增加氧氣的通入量，同時，按照每次增加甲醇加工量4. 5 5%的方式逐漸增加與催化劑再生器相連的反應器中甲醇的加工量，至富氧主風中氧的摩爾含量為20. 8 26%為止。這種參數調整的方法，有利於穩步提升富氧主風氧的含量，以及反應器中甲醇的加入量，使兩者形成穩定的配合比例，進而穩步提高再生器的燒焦收率。本實用新型所提供的催化劑再生設備的關鍵之處在於，當向壓縮空氣中加入純氧、進入再生器的燒焦用風的氧含量高於空氣的氧含量以後，再生器5仍然能夠安全地按照部分燃燒的方式進行操作。當採用富氧再生以後，要調節催化劑在反應器和再生器之間的循環量，適當調整從反應器來的待生催化劑的焦炭含量；通過調節再生器催化劑密相床層的溫度，適當提高再生器再生煙氣的CO含量，控制離開再生器的再生催化劑的焦炭含量。再生器富氧再生操作的關鍵是在繼續保持部分燃燒模式下，防止再生器稀相溫度劇烈上升、發生尾燃損害旋風分離器等設備。為了確保再生器在採用富氧再生後的操作安全性，在再生器的催化劑密相床層和再生器的稀相的適當位置，安裝有檢測溫度的檢測儀器，當多套檢測儀器檢測到的溫度均超過設定的安全上限時，純氧物流將停止進入主風(壓縮空氣)管道，而將純氧物流通過放空控制設備、通過安全放空設施放空，並及時降低甲醇制低碳烯烴裝置反應器一側的甲醇加工量。以下將結合具體的對比例和實施例進一步說明本實用新型所提供的甲醇制烯烴用催化劑再生設備及方法的有益效果。對比例生產方法空氣物流經主風壓縮機2壓縮、升壓後，通過管道進入輔助燃燒室53(甲醇制低碳烯烴裝置檢修後、開車時才需要)再進入再生器，通過設置於再生器底部的主風分布管後均勻地進入位於主風分布管上方的催化劑密相床層；再生器催化劑密相床層由催化劑顆粒、用於燒焦的空氣、燒焦後的再生煙氣組成，催化劑包括了 O 200 y m不同粒徑的催化劑顆粒、其平均粒徑約在70 110 y m的範圍內，固體催化劑在催化劑密相床層內保持流化狀態，在甲醇制低碳烯烴裝置反應器內活性逐漸降低、焦炭含量高的待生催化劑經第一控流閥6控制流量後進入再生器催化劑密相床層，再生器密相床層催化劑上的焦炭與主風的氧氣發生氧化反應，生成CO、CO2和H2O,通過調節催化劑冷卻器52的流化介質流 量來調節催化劑冷卻器的取熱負荷、來調節再生器催化劑密相床層的溫度，通過調節壓縮空氣流量、催化劑冷卻器52的取熱負荷等手段來實現再生器催化劑再生保持部分燃燒模式，以及確保再生器上部稀相溫度不超標、不發生尾燃現象；燒掉大部分焦炭的再生催化劑經汽提後、經第二控流閥7控制流量後進入甲醇制烯烴裝置反應器、為甲醇催化轉化制低碳烯烴提高活性中心；含有N2、C0、C02和H2O的再生煙氣離開再生器催化劑密相床層後向上流動，再生煙氣攜帶部分催化劑顆粒，隨著再生煙氣沿再生器軸向逐漸上升，催化劑顆粒濃度逐漸降低，攜帶有少量催化劑顆粒的再生煙氣進入安裝在再生器上部的多組兩級旋風分離器51，再生煙氣攜帶的催化劑顆粒的絕大部分通過旋風分離器51回收、並通過旋風分離器51的料腿返回到再生器催化劑密相床層；離開旋風分離器51的再生煙氣通過控制再生器操作壓力的第一控壓閥8後，進入再生煙氣CO焚燒爐91，在焚燒爐91中再生煙氣中的CO和進入焚燒爐91的補充空氣中的O2發生氧化燃燒反應生成CO2，焚燒爐91內部安裝有本裝置自產飽和蒸汽加熱盤管，以便使裝置自產飽和蒸汽溫度升高到過熱蒸汽的溫度、同時降低CO焚燒爐91的煙氣出口溫度；離開CO焚燒爐91的煙氣進入餘熱鍋爐92，利用煙氣的餘熱來產生中壓蒸汽和預熱鍋爐上水，回收熱量後的煙氣通過煙 排入大氣。實施例生產方法本實用新型是採用如下五個步驟將再生器的常規再生方式逐漸切換為富氧再生方式。將純氧物流引進裝置，經過濾器14除去可能攜帶的金屬固體，利用控壓件11控制純氧物流的壓力，使其比壓縮空氣的壓力高0. 15 0. 20Mpa，利用控流件12將再生器採用常規再生方式時壓縮空氣體積流量的I. 3% (即所形成的富氧主風體積流量的I. 3% )，如果純氧物流的壓力及流量超過上述範圍，則通過排空件13將純氧物流引到安全地點放空，當引入裝置的純氧物流的壓力、溫度都能夠正常控制以後，將純氧物流引入與氣體混合裝置3，在氣體混合裝置3中實現純氧物流與壓縮空氣的均勻混合，並關閉純氧物流安全放空控制設備11，同時將壓縮空氣的體積流量相對於採用常規再生方式時壓縮空氣體積流量減少1.3%,通過氧含量檢測組件41和溫度檢測組件42密切觀測純氧物流與壓縮空氣的混合物流富氧主風的氧含量和溫度的變化，同時將甲醇催化轉化制低碳烯烴裝置反應器的甲醇加工量提高4. 5 5%左右，觀察再生器催化劑密相床層的溫度、再生器稀相溫度，利用再生器催化劑冷卻器52來將再生器催化劑密相床層的溫度保持630 700°C範圍內，並防止再生器稀相溫度升高、發生稀相尾燃現象；並繼續觀察再生器5和反應器的各項操作參數並保持在期望的範圍內，同時觀察待生催化劑的焦炭含量和再生催化劑的焦炭含量。當採用上述步驟、再生器5和反應器的操作一切正常後，再利用控流件11將純氧物流的體積流量提高到再生器採用常規再生方式時壓縮空氣體積流量的2. 6% (即所形成的富氧主風體積流量的2. 6% )，同時將主風機出口的壓縮空氣的體積流量相對於採用常規再生方式時壓縮空氣體積流量減少2. 6%，同時將甲醇催化轉化制低碳烯烴裝置反應器的甲醇加工量提高9 9. 5%左右，繼續檢測純氧物流與主風(壓縮空氣)混合後富氧物流的氧含量、溫度，觀察再生器催化劑密相床層的溫度、再生器稀相溫度，繼續利用再生器催化劑冷卻器52來將再生器催化劑密相床層溫度保持在期望的範圍內、防止再生器發生稀相尾燃現象；並繼續觀察再生器和反應器的各項操作參數並保持在期望的範圍內，同時觀察待生催化劑的焦炭含量和再生催化劑的焦炭含量，適當調整催化劑在反應器和再生器之間的循環量。當採用上述步驟、再生器和反應器的操作一切正常後，再利用控流件11將純氧物流的體積流量提高到再生器採用常規再生方式時壓縮空氣體積流量的3. 9% (即所形成的富氧主風體積流量的3. 9% )，同時將主風機出口的壓縮空氣體積流量相對於採用常規再生方式時壓縮空氣體積流量減少3. 9%，同時將甲醇催化轉化制低碳烯烴裝置反應器的甲醇加工量提高13. 5 14%左右，繼續檢測純氧物流與主風(壓縮空氣)混合後富氧物流的氧含量、溫度，觀察再生器催化劑密相床層的溫度、再生器稀相溫度，繼續利用再生器催化 劑冷卻器52來將再生器催化劑密相床層溫度保持在期望的範圍內，防止再生器發生稀相尾燃現象；並繼續觀察再生器和反應器的各項操作參數並保持在期望的範圍內，同時觀察待生催化劑的焦炭含量和再生催化劑的焦炭含量，適當調整催化劑在反應器和再生器之間的循環量。當採用上述步驟、再生器和反應器的操作一切正常後，再利用控流件11將純氧物流的體積流量提高到再生器採用常規再生方式時壓縮空氣體積流量的5. 2% (即所形成的富氧主風體積流量的5. 2% )，同時將主風機出口的壓縮空氣體積流量相對於採用常規再生方式時壓縮空氣體積流量減少5. 2%，同時將甲醇催化轉化低碳烯烴裝置反應器的甲醇加工量提高18 18. 5%左右，繼續檢測純氧物流與主風(壓縮空氣)混合後富氧物流的氧含量、溫度，觀察再生器催化劑密相床層的溫度、再生器稀相溫度，繼續利用再生器催化劑冷卻器52來將再生器催化劑密相床層溫度保持在期望的範圍內，防止再生器發生稀相尾燃現象；並繼續觀察再生器和反應器的各項操作參數並保持在期望的範圍內，同時觀察待生催化劑的焦炭含量和再生催化劑的焦炭含量，適當調整催化劑在反應器和再生器之間的循環量。當採用上述步驟、再生器和反應器的操作一切正常後，再利用控流件11將純氧物流的體積流量提高到再生器採用常規再生方式時壓縮空氣體積流量的6. 5% (即所形成的富氧主風體積流量的6. 5% )，同時將主風機出口的主風壓縮空氣體積流量相對於採用常規再生方式時壓縮空氣體積流量減少6. 5%，同時將甲醇催化轉化制低碳烯烴裝置反應器的甲醇加工量提高22. 5 23%左右，繼續檢測純氧物流與主風(壓縮空氣)混合後富氧物流的氧含量、溫度，觀察再生器催化劑密相床層的溫度、再生器稀相溫度，繼續利用再生器催化劑冷卻器52來將再生器催化劑密相床層溫度保持在期望的範圍內，防止再生器發生稀相尾燃現象；並繼續觀察再生器和反應器的各項操作參數並保持在期望的範圍內，同時觀察待生催化劑的焦炭含量和再生催化劑的焦炭含量，適當調整催化劑在反應器和再生器之間的循環量。當採用富氧再生方式來提高再生器的催化劑燒焦能力時，如果因為純氧物流的壓力低於期望值，純氧物流與主風(壓縮空氣)的混合後的富氧主風的氧含量、混合溫度、再生器催化劑密相床層溫度和再生器稀相溫度超過期望值時，會引發再生器的操作安全問題，上述情況一旦發生，立即將純氧物流切出系統、將純氧物流引到安全地點放空，同時將甲醇制低碳烯烴裝置反應器、再生器的操作恢復到採用富氧再生前的常規操作狀態。下面的實施例將對本方法予以進一步的說明，但並不因此而限制本方法。將根據上述對比例中方法所實施的對比例1，以及根據上述實施例中方法所實施的實施例1-3達到穩定運行時的主要操作參數列入表I中，表I如下。表I甲醇制低碳烯烴用催化劑再生裝置的主要操作參數
權利要求1.一種甲醇制烯烴用催化劑再生設備，其特徵在於，包括 氧氣供應部(I)，用以提供氧氣； 壓縮空氣供應部(2)，用以提供壓縮空氣； 氣體混合裝置(3)，用以混合所述氧氣和所述壓縮空氣形成富氧主風，包括與所述氧氣供應部(I)相連的氧氣入口(32)、與所述壓縮空氣供應部(2)相連的壓縮空氣入口(31)，以及富氧主風出口(33)； 催化劑再生器(5)，設置在所述氣體混合裝置(3)的下遊，接收來自所述氣體混合裝置(3)的富氧主風，利用所述富氧主風進行催化劑再生。
2.根據權利要求I所述的催化劑再生設備，其特徵在於，所述氧氣供應部(I)包括順序連接的控制件及排空件(13)，所述控制件的上遊端連接氧氣源，所述氣體混合裝置(3)的氧氣入口(32)通過氧氣管道連接到所述控制件和排空件(13)之間，所述控制件包括串聯設置的控壓件(11)和控流件(12)。
3.根據權利要求2所述的催化劑再生設備，其特徵在於，所述氧氣供應部(I)中還包括過濾器(14)，所述過濾器(14)設置在所述控制件的上遊，用以過濾由氧氣源流入的氧氣。
4.根據權利要求I所述的催化劑再生設備，其特徵在於，氣體混合裝置包括 主管線(34)，連接在所述壓縮空氣入口(31)與所述富氧主風出口(33)之間； 氣體分布器(35)，設置在所述主管線(34)內部，具有圓環形結構，且與所述主管線(34)同軸設置，所述氣體分布器(35)上設有均勻設置的流出口，所述流出口沿所述壓縮空氣的流動方向設置，所述氧氣入口(32)沿垂直於所述主管線的軸向方向與各所述氣體分布器(35)相連通。
5.根據權利要求2所述的催化劑再生設備，其特徵在於，還包括富氧主風監測裝置(4)，所述富氧主風監測裝置(4)設置在所述氣體混合裝置(3)和催化劑再生器(5)之間，所述富氧主風監測裝置(4)包括 氧含量檢測組件(41)，設置在所述富氧主風混合裝置(3)和所述催化劑再生器(5)之間，檢測由所述富氧主風出口(33)流出的富氧主風中氧含量，發出氧含量信號； 溫度檢測組件(42)，設置在所述氧含量檢測組件(41)和所述催化劑再生器(5)之間，檢測由所述富氧主風出口(33)流出的富氧主風的溫度，發出溫度信號； 安全調控組件，接收所述氧含量信號，當所述氧含量信號超標時，開啟所述排空件(13)，當所述氧含量信號達標時，關閉所述排空件(13);同時接收所述溫度信號，當所述溫度信號超標時，開啟所述排空件(13)，當所述溫度信號達標時，關閉所述排空件(13)。
6.根據權利要求5所述的催化劑再生設備，其特徵在於，所述富氧主風監測裝置(4)中，所述氧含量檢測組件(41)包括並聯設置的3條第一流路，以及分別設置在各所述第一流路上的3個氧含量檢測器，各所述氧含量檢測器分別發出氧含量信號； 所述溫度檢測組件(41)包括並聯設置的3條第二流路，以及分別設置在各所述第二流路上的3個溫度檢測器，各所述溫度檢測器分別發出溫度信號； 所述調節組件，接收各所述氧含量信號，接收所述氧含量信號，當至少2個所述氧含量信號超標時，開啟所述排空件(13)，當不達標的所述氧含量信號少於2個時，關閉所述排空件(13);同時接收所述溫度信號，當至少2個所述溫度信號超標時，開啟所述排空件(13)，當不達標的所述溫度信號少於2個時，關閉所述排空件(13)。
7.根據權利要求I所述的催化劑再生設備，其特徵在於，所述催化劑再生設備還包括 第一控流閥出)，設置在與所述催化劑再生器(5)中待生催化劑入口相連的流路上，用以調節所述待生催化劑的流入量； 第二控流閥(7)，設置在與所述催化劑再生器(5)中再生催化劑出口相連的流路上，用以調節所述再生催化劑的流出量； 第一控壓閥(8)，設置在與所述催化劑再生器(5)中再生煙氣出口相連的流路上，用以調節所述再生煙氣的流出壓力。
8.根據權利要求I所述的催化劑再生設備，其特徵在於，所述催化劑再生設備還包括順序連接的再生煙氣CO焚燒爐(91)和餘熱鍋爐(92)，所述再生煙氣CO焚燒爐(91)與所述催化劑再生器(5)的再生煙氣出口相連。
9.根據權利要求I所述的催化劑再生設備，其特徵在於，所述催化劑再生設備還包括輔助燃燒室(53)，所述輔助燃燒室(53)設置在所述氣體混合裝置(3)的下遊，與所述催化劑再生器(5)相連。
10.一種甲醇制低碳烯烴的設備，包括催化劑再生設備，其特徵在幹，所述催化劑再生設備為權利要求1-9中任一項所述的催化劑再生設備。
專利摘要本實用新型提供了一種甲醇制烯烴用催化劑再生設備及包括其的甲醇制低碳烯烴設備。該設備包括氧氣供應部，用以提供氧氣；壓縮空氣供應部，用以提供壓縮空氣；氣體混合裝置，用以混合氧氣和壓縮空氣形成富氧主風，包括與氧氣供應部相連的氧氣入口、與壓縮空氣供應部相連的壓縮空氣入口，以及富氧主風出口；催化劑再生器，設置在氣體混合裝置下遊，接收來自氣體混合裝置的富氧主風，利用富氧主風進行催化劑再生。該設備通過合理地控制進入再生器的總風量的氧含量，達到提高再生器燒焦能力的目的，從而實現提高甲醇制低碳烯烴裝置甲醇加工量能力和經濟效益的目的。
文檔編號C07C1/20GK202555287SQ20122021638
公開日2012年11月28日 申請日期2012年5月14日 優先權日2012年5月14日
發明者吳秀章, 關豐忠, 孫保全 申請人:神華集團有限責任公司, 中國神華煤制油化工有限公司, 中國神華煤制油化工有限公司包頭煤化工分公司