專利名稱：一種由甲醇或二甲醚生產(chǎn)低碳烯烴的工藝方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由甲醇或二甲醚生產(chǎn)低碳烯烴的工藝方法及其系統(tǒng)，屬于化工工藝過程目前，由甲醇或二甲醚制取低碳烯烴，主要是采用SAPO34分子篩作為催化劑，與原料發(fā)生裂解反應(yīng)的工藝方法。在工業(yè)生產(chǎn)中此類反應(yīng)一般使用提升管反應(yīng)器，美國聯(lián)合油品公司建于挪威的工業(yè)示范裝置和中科院大連化物所的中試裝置都采用此類反應(yīng)器。該反應(yīng)停留時間極短，反應(yīng)所用的催化劑極易失活，需要連續(xù)地進(jìn)行反應(yīng)和再生循環(huán)。(劉中民等，合成氣經(jīng)由二甲醚或甲醇制取低碳烯烴，油氣加工，1998年第1期)中國專利CN1166478A公開了一種可使催化劑連續(xù)再生的工藝流程，并使裂解反應(yīng)在一種上行式密相床循環(huán)流化反應(yīng)裝置中進(jìn)行。該裝置主要由密相床反應(yīng)器，旋風(fēng)分離器，催化劑再生器，連續(xù)式催化劑進(jìn)料系統(tǒng)等組成，在此裝置上實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)和再生的連續(xù)化。在上述工藝過程中，二甲醚或甲醇裂解制取低碳烯烴的反應(yīng)途徑，基本上可以看作是由以下的兩個關(guān)鍵步驟所組成的甲醇或二甲醚→烯烴+水烯烴→芳烴+烷烴由上述二個反應(yīng)步驟我們可以發(fā)現(xiàn)由二甲醚或甲醇制取低碳烯烴是一連串反應(yīng)，目的產(chǎn)物烯烴為中間產(chǎn)物。為減少副產(chǎn)物烷烴的產(chǎn)生，增加產(chǎn)物烯烴的產(chǎn)量，就需將催化劑與氣體產(chǎn)品快速分離，及時中止反應(yīng)，減少二次反應(yīng)的發(fā)生。而在提升管反應(yīng)器中，原料和催化劑從反應(yīng)器下部進(jìn)入，物流方向?yàn)樯闲?，催化劑及氣體組分的軸向混合均非常嚴(yán)重，不可避免的造成大量二次反應(yīng)的發(fā)生，減少了產(chǎn)物中烯烴的產(chǎn)量。普遍使用的旋風(fēng)分離器顆粒停留時間在0.5秒左右，顯然不能滿足氣固快速分離的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種由甲醇或二甲醚生產(chǎn)低碳烯烴的新工藝方法及系統(tǒng)，使其可有效減少二次反應(yīng)的發(fā)生，從而降低副產(chǎn)物烷烴的產(chǎn)生，進(jìn)一步增加產(chǎn)物烯烴的產(chǎn)量。
本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種由甲醇或二甲醚制取低碳烯徑的合成工藝方法，該方法依次按如下步驟進(jìn)行a.原料經(jīng)由入口裝置從上部進(jìn)入氣固并流下行式超短接觸反應(yīng)器，催化劑經(jīng)設(shè)置在入口裝置內(nèi)的分布器進(jìn)行預(yù)分布，自上至下流經(jīng)反應(yīng)器，其劑油比為5～30；b.催化劑與原料在溫度為450～650℃，壓力為0.01～1.0MPa條件下在反應(yīng)器內(nèi)接觸，發(fā)生反應(yīng)，控制停留時間為0.1～10秒；c.由反應(yīng)器底部出來的物料進(jìn)入氣固快速分離器，進(jìn)行分離處理，使反應(yīng)產(chǎn)物與催化劑快速分離，分離出的氣相產(chǎn)物進(jìn)入后續(xù)工段進(jìn)行處理，即得到目的產(chǎn)物；d.反應(yīng)后失活的催化劑由分離器下部進(jìn)入汽提器，用汽提蒸汽除掉催化劑上的烴類物質(zhì)，然后進(jìn)入再生器中，在500～800℃溫度下進(jìn)行燒炭再生，燒炭再生生成的熱由換熱器取出，再生后的催化劑從再生器底部經(jīng)球閥進(jìn)入催化劑提升線，由提升氣攜帶進(jìn)入入口裝置，使其進(jìn)入反應(yīng)器中，完成循環(huán)反應(yīng)；e.當(dāng)系統(tǒng)緊急停車時，通過控制閥將再生催化劑卸入儲罐；當(dāng)需補(bǔ)充新鮮的催化劑時，儲罐中的催化劑通過控制閥進(jìn)入氣提線參與循環(huán)反應(yīng)。
在上述工藝方法中，原料為純二甲醚(甲醇)或其與水的混合物，采用氣相或液相進(jìn)料。
一種用于實(shí)現(xiàn)上述工藝方法的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個設(shè)置在反應(yīng)器頂部的入口裝置，其內(nèi)部設(shè)有一個催化劑分布器和一個原料入口；一個氣固并流下行式流化床超短接觸反應(yīng)器，其底部與氣固快速分離器相連，該氣固快速分離器下部設(shè)有一個汽提器；一個再生器，該再生器通過管道與汽提器相連；一個將再生器中失活催化劑燒炭再生生成的熱取出的換熱器，該換熱器與再生器相連；一個催化劑儲罐，其上部通過裝有控制閥的管道與再生器連接在一起，其下部通過裝有催化劑控制閥的管道與再生劑提升線相連；再生器底部通過裝有催化劑控制閥的管道與再生劑提升線相連，該再生劑提升線與入口裝置相連。
在本發(fā)明的工藝方法中，其反應(yīng)器采用了氣固并流下行式流化床反應(yīng)器，該反應(yīng)器中的物流方向?yàn)橄滦校瑲夤梯S向返混小，徑向濃度分布均勻，其流型更接近理想的平推流；氣固停留時間短而一致，有利于充分利用催化劑的高活性高選擇性；顆粒的聚集程度大大減弱，使氣體速度、顆粒速度及顆粒濃度徑向分布更為均勻。下行床出口處氣固速度相當(dāng)，在下行床較長時，固體速度比氣體速度更快，氣固更易實(shí)現(xiàn)快分。適用于此反應(yīng)器的入口裝置，其內(nèi)部裝有一個催化劑分布器，能夠?qū)崿F(xiàn)催化劑顆粒的快速均布，結(jié)構(gòu)簡單、操作彈性大、壓降小及設(shè)備與顆粒磨損??；還使用了一種氣固快速分離裝置，分離效率可達(dá)到97％以上，其顆粒停留時間在100毫秒以下，氣相停留時間在2秒以下，可實(shí)現(xiàn)催化劑與氣體產(chǎn)品的快速分離，及時中止反應(yīng)，減少二次反應(yīng)的發(fā)生。本發(fā)明所采用的系統(tǒng)，可滿足此反應(yīng)過程中大量放熱、反應(yīng)一再生及平推流超短接觸過程的需要，使過程中非烯烴類產(chǎn)品收率進(jìn)一步降低，同時降低了后續(xù)分離工藝的難度，極大地提高過程的經(jīng)濟(jì)性。同固定床、流化床相比，二甲醚或甲醇的處理量大大提高，其轉(zhuǎn)化率大于98％，乙烯、丙烯及丁烯的收率大于93％。


圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖，其中1是反應(yīng)器上的入口裝置，2是原料入口，3是催化劑入口，4是反應(yīng)器中的分布器，5是氣固并流下行式流化床超短接觸反應(yīng)器，6是附壁切割式氣固快速分離器，7是后續(xù)分離工段，8是汽提器，9是汽提蒸汽，10是再生器，11是后續(xù)廢熱回收工段，12是換熱器，13是再生空氣，14是催化劑控制閥，15是催化劑儲罐，16是催化劑控制閥，17是球閥，18是再生劑提升線。
實(shí)施例1在氣固并流下行式循環(huán)流化床反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)。進(jìn)料為二甲醚，液相進(jìn)料，催化劑采用SAPO34，反應(yīng)器溫度為460℃，再生器溫度為510℃，停留時間為1O秒，劑油比為30，在0.01MPa下反應(yīng)。二甲醚轉(zhuǎn)化率為99％，在烴類生成物中，乙烯所占比例為60％，丙烯所占比例為25％，丁烯所占比例為8％，產(chǎn)物低碳烯烴的收率為93％。
實(shí)施例2在氣固并流下行式循環(huán)流化床反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)。進(jìn)料為二甲醚，氣相進(jìn)料，催化劑采用SAPO34，反應(yīng)器溫度為530℃，再生器溫度為650℃，停留時間為5秒，劑油比為18，在常壓下反應(yīng)。二甲醚轉(zhuǎn)化率為99％，在烴類生成物中，乙烯所占比例為63％，丙烯所占比例為24％，丁烯所占比例為7％，產(chǎn)物低碳烯烴的收率為95％。
實(shí)施例3在氣固并流下行式循環(huán)流化床反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)。進(jìn)料為二甲醚與水的混合物，氣相進(jìn)料，催化劑采用SAPO34，二甲醚與水的摩爾比為1∶0.5，反應(yīng)器溫度為650℃，再生器溫度為780℃，停留時間為0.2秒，劑油比為5，在0.95MPa下反應(yīng)。二甲醚轉(zhuǎn)化率為99％，在烴類生成物中，乙烯所占比例為62％，丙烯為24％，丁烯為7％，產(chǎn)物低碳烯烴的收率為94％。
實(shí)施例4在氣固并流下行式循環(huán)流化床反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)。進(jìn)料為甲醇與水的混合物，液相進(jìn)料，催化劑采用SAPO34，甲醇與水的摩爾比為1∶0.2，反應(yīng)器溫度為600℃，再生器溫度為750℃，停留時間為1秒，劑油比為10，在常壓下反應(yīng)。二甲醚轉(zhuǎn)化率為99％，在烴類生成物中，乙烯所占比例為59％，丙烯為24％，丁烯為10％，產(chǎn)物低碳烯烴的收率為93％。
實(shí)施例5在氣固并流下行式循環(huán)流化床反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)。進(jìn)料為甲醇，氣相進(jìn)料，催化劑采用SAPO34，反應(yīng)器溫度為630℃，再生器溫度為800℃，停留時間為3秒，劑油比為18，在0.3MPa下反應(yīng)。甲醇轉(zhuǎn)化率為99％，在烴類生成物中，乙烯所占比例為62％，丙烯為23％，丁烯為8％，產(chǎn)物低碳烯烴的收率為93％。
權(quán)利要求
1.一種由甲醇或二甲醚生產(chǎn)低碳烯徑的工藝方法，該方法依次按如下步驟進(jìn)行a.原料經(jīng)由入口裝置(1)從上部進(jìn)入氣固并流下行式流化床超短接觸反應(yīng)器(5)，催化劑經(jīng)設(shè)置在入口裝置(1)內(nèi)的分布器(4)進(jìn)行預(yù)分布，自上至下流經(jīng)反應(yīng)器(5)，其劑油比為5～30；b.催化劑與原料在溫度為450～650℃，壓力為0.01～1.0MPa條件下在反應(yīng)器內(nèi)接觸，發(fā)生反應(yīng)，控制停留時間為0.1～10秒之間；c.由反應(yīng)器底部出來的物料進(jìn)入氣固快速分離器(6)，進(jìn)行分離處理，使反應(yīng)產(chǎn)物與催化劑快速分離，分離出的氣相產(chǎn)物進(jìn)入后續(xù)工段(7)進(jìn)行處理，即得到目的產(chǎn)物；d.反應(yīng)后失活的催化劑由分離器(6)下部進(jìn)入汽提器(8)，用汽提蒸汽(9)除掉催化劑上的烴類物質(zhì)，然后進(jìn)入再生器(10)中，在500～800℃溫度下進(jìn)行燒炭再生，燒炭再生生成的熱由換熱器(12)取出，再生后的催化劑從再生器底部經(jīng)球閥(17)進(jìn)入再生劑提升線(18)，由提升氣攜帶進(jìn)入入口裝置，使其進(jìn)入反應(yīng)器中，完成循環(huán)反應(yīng)；e.當(dāng)系統(tǒng)緊急停車時，通過控制閥(14)將再生催化劑卸入儲罐(15)；當(dāng)需補(bǔ)充新鮮的催化劑時，儲罐(15)中的催化劑通過控制閥(16)進(jìn)入催化劑提升線(18)參與循環(huán)反應(yīng)。
2.按照權(quán)利要求1所述的工藝方法，其特征在于原料為純二甲醚(甲醇)或其與水的混合物，采用氣相或液相進(jìn)料。
3.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個設(shè)置在反應(yīng)器頂部的入口裝置(1)，其內(nèi)部設(shè)有一個催化劑分布器(4)和一個原料入口(2)；一個氣固并流下行式流化床超短接觸反應(yīng)器(5)，其底部與氣固快速分離器(6)相連，該氣固快速分離器(6)下部設(shè)有一個汽提器(8)；一個再生器(10)，該再生器(10)通過管道與汽提器(8)相連；一個將再生器中失活催化劑燒炭再生生成的熱取出的換熱器(12)，該換熱器(12)與再生器(10)相連；一個催化劑儲罐(15)，其上部通過裝有控制閥(14)的管道與再生器連接在一起，其下部通過裝有催化劑控制閥(16)的管道與再生劑提升線(18)相連；再生器(10)底部通過裝有催化劑控制閥(17)的管道與再生劑提升線(18)相連，該再生劑提升線(18)與入口裝置(1)相連。
全文摘要
一種由二甲醚或甲醇生產(chǎn)低碳烯烴的工藝方法及其系統(tǒng),該工藝采用磷酸硅鋁分子篩(SAPO34)作為催化劑,利用氣固并流下行式流化床超短接觸反應(yīng)器,催化劑與原料在氣固并流下行式流化床超短接觸反應(yīng)器中接觸、反應(yīng),物流方向?yàn)橄滦?催化劑及反應(yīng)產(chǎn)物出反應(yīng)器后進(jìn)入設(shè)置在該反應(yīng)器下部的氣固快速分離器進(jìn)行快速分離,及時中止反應(yīng)的進(jìn)行;有效地抑制了二次反應(yīng)的發(fā)生;分離出的催化劑進(jìn)入再生器中燒炭再生,催化劑在系統(tǒng)中連續(xù)再生,反應(yīng)循環(huán)進(jìn)行。通過使用本發(fā)明的工藝方法和系統(tǒng),減少了副產(chǎn)物烷烴的產(chǎn)生,降低了后續(xù)分離工藝的難度,進(jìn)而增加了產(chǎn)物低碳烯烴的產(chǎn)量。二甲醚或甲醇的轉(zhuǎn)化率大于98%,低碳烯烴的收率大于93%。
文檔編號C07C1/20GK1356299SQ01144188
公開日2002年7月3日 申請日期2001年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月14日
發(fā)明者魏飛, 高雷, 羅國華, 金涌 申請人:清華大學(xué)