專利名稱：用于甲醇制烯烴的催化劑再生裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于甲醇制烯烴的催化劑再生裝置。
背景技術：
低碳烯烴，即乙烯和丙烯，是兩種重要的基礎化工原料，其需求量在不斷增加。一般地，乙烯、丙烯是通過石油路線來生產(chǎn)，但由于石油資源有限的供應量及較高的價格，由石油資源生產(chǎn)乙烯、丙烯的成本不斷增加。近年來，人們開始大力發(fā)展替代原料轉(zhuǎn)化制乙烯、丙烯的技術。其中，一類重要的用于輕質(zhì)烯烴生產(chǎn)的替代原料是含氧化合物，例如醇類 (甲醇、乙醇)、醚類(二甲醚、甲乙醚)、酯類(碳酸二甲酯、甲酸甲酯)等，這些含氧化合物可以通過煤、天然氣、生物質(zhì)等能源轉(zhuǎn)化而來。某些含氧化合物已經(jīng)可以達到較大規(guī)模的生產(chǎn)，如甲醇，可以由煤或天然氣制得，工藝十分成熟，可以實現(xiàn)上百萬噸級的生產(chǎn)規(guī)模。由于含氧化合物來源的廣泛性，再加上轉(zhuǎn)化生成輕質(zhì)烯烴工藝的經(jīng)濟性，所以由含氧化合物轉(zhuǎn)化制烯烴(OTO)的工藝，特別是由甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴(MTO)的工藝受到越來越多的重視。US4499327專利中對磷酸硅鋁分子篩催化劑應用于甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴工藝進行了詳細研究，認為SAP0-34是MTO工藝的首選催化劑。SAP0-34催化劑具有很高的輕質(zhì)烯烴選擇性，而且活性也較高，可使甲醇轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)烯烴的反應時間達到小于10秒的程度，更甚至達到提升管的反應時間范圍內(nèi)。US6166282中公布了一種氧化物轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的技術和反應器，采用快速流化床反應器，氣相在氣速較低的密相反應區(qū)反應完成后，上升到內(nèi)徑急速變小的快分區(qū)后，采用特殊的氣固分離設備初步分離出大部分的夾帶催化劑。由于反應后產(chǎn)物氣與催化劑快速分離，有效的防止了二次反應的發(fā)生。經(jīng)模擬計算，與傳統(tǒng)的鼓泡流化床反應器相比，該快速流化床反應器內(nèi)徑及催化劑所需藏量均大大減少。該方法中采用鼓泡或湍動流化床再生器，只設置一段再生，存在只能提供一種積碳量的再生催化劑的缺點。CN1723^52中公布了帶有中央催化劑回路的多級提升管反應裝置用于氧化物轉(zhuǎn)化為低碳烯烴工藝，該套裝置包括多個提升管反應器、氣固分離區(qū)、多個偏移元件等，每個提升管反應器各自具有注入催化劑的端口，匯集到設置的分離區(qū)，將催化劑與產(chǎn)品氣分開。該方法再生器為鼓泡床，只設置一段再生，存在只能提供一種積碳量的再生催化劑的缺點。本領域所公知的，要高效利用甲醇制烯烴過程中產(chǎn)生的碳四以上烴，其中一種方案就是利用甲醇制烯烴催化劑將其進一步轉(zhuǎn)化為低碳烯烴，但是由于反應特點的異同，甲醇轉(zhuǎn)化所需的積碳量與碳四以上烴轉(zhuǎn)化所需的積碳量是不同的，現(xiàn)有技術均只設置一段再生，存在只能提供一種積碳量的再生催化劑的問題。本發(fā)明有針對性的解決了該問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是甲醇制烯烴技術中再生器只能提供一種積碳量的再生催化劑的問題，提供一種新的用于甲醇制烯烴的催化劑再生裝置。該裝置用于低碳烯烴的生產(chǎn)中，具有再生器可提供兩種不同積碳量的再生催化劑的優(yōu)點。
為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術方案如下一種用于甲醇制烯烴的催化劑再生裝置，主要包括第一再生區(qū)4、第二再生區(qū)3、待生斜管11、第一再生斜管5、第二再生斜管 7、取熱設備6、氣固分離設備8、沉降區(qū)9，第一再生區(qū)4上部與沉降區(qū)9相連，下部與第二再生區(qū)3相連，氣固分離設備8位于沉降區(qū)9中，待生斜管11與第一再生區(qū)4的下部相連，第一再生斜管5與第一再生區(qū)4相連，第二再生斜管7與第二再生區(qū)3的相連，第一再生區(qū)4 和第二再生區(qū)3底部均設有再生介質(zhì)進氣管線，沉降區(qū)9頂部設有煙氣出口管線10。上述技術方案中，所述再生介質(zhì)為空氣；所述催化劑包括SAP0-34分子篩；所述第一再生斜管5內(nèi)的催化劑積碳量質(zhì)量分數(shù)為0. 8 2. 0%，第二再生斜管7內(nèi)的催化劑積碳量質(zhì)量分數(shù)小于0. 5%;所述氣固分離設備8為1 3級旋風分離器；所述取熱設備6為外置式；所述催化劑與再生介質(zhì)呈逆流接觸狀態(tài)；所述第一再生區(qū)4內(nèi)再生溫度為610 650°C，第二再生區(qū)3內(nèi)再生溫度為650 685°C。本發(fā)明所述的積炭量計算方法為一定質(zhì)量的催化劑上的積炭質(zhì)量除以所述的催化劑質(zhì)量。催化劑上的積炭質(zhì)量測定方法如下將混合較為均有的帶有積炭的催化劑混合， 然后精確稱量一定質(zhì)量的帶碳催化劑，放到高溫碳分析儀中燃燒，通過紅外測定燃燒生成的二氧化碳質(zhì)量，從而得到催化劑上的碳質(zhì)量。本發(fā)明所采用的硅鋁磷酸鹽分子篩的制備方法是首先制備分子篩前驅(qū)體，將摩爾配比為 0. 03 0. 6R (Si 0.01 0.98 Al 0. 01 0. 6 P 0. 01 0. 6) 2 500H20，其中R代表模板劑，組成原料混合液，在一定的溫度下經(jīng)過一定時間的晶化后獲得；再次，將分子篩前驅(qū)體、磷源、硅源、鋁源、有機模板劑、水等按照一定的比例混合后在 110 260°C下水熱晶化至少0. 1小時后，最終得到SAPO分子篩。將制備的分子篩與一定比例的粘結(jié)劑混合，經(jīng)過噴霧干燥、焙燒等操作步驟后得到最終的SAPO催化劑，粘結(jié)劑在分子篩中的重量百分數(shù)一般在10 90%之間。由于甲醇轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的反應過程中，需要催化劑上帶上一定量的碳，以提高低碳烯烴的選擇性?，F(xiàn)有技術均只設置一段再生，只能提供一種積碳量的再生催化劑。而由于甲醇轉(zhuǎn)化與碳四以上烴轉(zhuǎn)化所需催化劑活性的不同，導致低碳烯烴收率均較低。本發(fā)明所述方法中，設置第一再生區(qū)，保證再生催化劑的積碳不燃燒干凈，然后將帶有一定量積碳的再生催化劑直接返回反應區(qū)，顯著提高了低碳烯烴的收率。而對于在甲醇制烯烴反應過程中產(chǎn)生的碳四以上烴副產(chǎn)物，可通過催化裂解進一步生成乙烯、丙烯。碳四以上烴裂解所需的催化劑要求具有低的積碳量。因此，本發(fā)明所述方法中，將第一再生區(qū)內(nèi)的催化劑導入第二再生區(qū)，以徹底的燃燒掉催化劑所攜帶的積碳，恢復催化劑的初始活性，然后將再生完全的再生催化劑用于轉(zhuǎn)化碳四以上烴，以增產(chǎn)乙烯和丙烯。因此，采用本發(fā)明所述的再生裝置，再生器提供了兩種不同積碳量的再生催化劑，用于甲醇制烯烴反應和碳四以上烴催化裂解制烯烴反應，提高了產(chǎn)品中低碳烯烴的收率。采用本發(fā)明的技術方案所述再生介質(zhì)為空氣；所述催化劑包括SAP0-34分子篩； 所述第一再生斜管5內(nèi)的催化劑積碳量質(zhì)量分數(shù)為0. 8 2. 0%，第二再生斜管7內(nèi)的催化劑積碳量質(zhì)量分數(shù)小于0. 5%;所述氣固分離設備8為1 3級旋風分離器；所述取熱設備6為外置式；所述催化劑與再生介質(zhì)呈逆流接觸狀態(tài)；所述第一再生區(qū)4內(nèi)再生溫度為 610 650°C，第二再生區(qū)3內(nèi)再生溫度為650 685°C，為甲醇制烯烴反應提供積碳量質(zhì)量分數(shù)在0. 8 2. 0%之間的再生催化劑，同時為碳四以上烴催化裂解制烯烴反應提供積碳量質(zhì)量分數(shù)小于0.5%的再生催化劑，取得了較好的技術效果。


圖1為本發(fā)明所述方法的流程示意圖。圖1中，1為第二再生區(qū)底部再生介質(zhì)入口管線；2為第一再生區(qū)底部再生介質(zhì)入口管線；3為第二再生區(qū)；4為第一再生區(qū)；5為第一再生斜管；6為再生器外取熱器；7為第二再生斜管；8為氣固旋風分離器；9為再生器沉降區(qū)；10為再生煙氣出口管線；11為待生斜管。待生催化劑經(jīng)過待生斜管11進入第一再生區(qū)4中與自管線2來的再生介質(zhì)接觸， 燒炭再生，焦炭燃燒生成的煙氣經(jīng)過旋風分離器8后通過煙氣出口管線10進入后續(xù)的能量回收系統(tǒng)，第一再生區(qū)4再生完成的催化劑通過第一再生斜管5返回反應區(qū)。第一再生區(qū)4 內(nèi)的剩余部分催化劑進入第二再生區(qū)3中，與自管線1來的再生介質(zhì)接觸，燒炭再生，再生完成的催化劑經(jīng)第二再生斜管7進入其它反應區(qū)。下面通過實施例對本發(fā)明作進一步的闡述，但不僅限于本實施例。
具體實施例方式實施例1在如圖1所示的小型再生裝置上，采用外置式全返混取熱器控制再生溫度，氣固旋風分離器采用2級，第一再生區(qū)再生溫度為630°C，第二再生區(qū)再生溫度為670°C，再生介質(zhì)采用壓縮空氣，采用SAP0-34分子篩催化劑，第一再生區(qū)的床層密度為385千克/立方米，第二再生區(qū)的床層密度為427千克/立方米，待生斜管與第一再生區(qū)下部相連，第一再生區(qū)中的催化劑通過底部的管道進入第二再生區(qū)，第一再生斜管、第二再生斜管和待生斜管均設有催化劑取樣設備，取出的催化劑樣品采用紅外碳硫分析儀測定積碳量，分析結(jié)果如下待生催化劑積碳量為4. 8% (重量)，第一再生斜管內(nèi)催化劑積碳量為1.5% (重量)， 第二再生斜管內(nèi)催化劑積碳量為0. 18% (重量)。實施例2在如圖1所示的小型再生裝置上，采用外置式全返混取熱器控制再生溫度，氣固旋風分離器采用3級，第一再生區(qū)再生溫度為650°C，第二再生區(qū)再生溫度為685°C，再生介質(zhì)采用壓縮空氣，采用SAP0-34分子篩催化劑，第一再生區(qū)的床層密度為402千克/立方米，第二再生區(qū)的床層密度為439千克/立方米，待生斜管與第一再生區(qū)下部相連，第一再生區(qū)中的催化劑通過底部的管道進入第二再生區(qū)，第一再生斜管、第二再生斜管和待生斜管均設有催化劑取樣設備，取出的催化劑樣品采用紅外碳硫分析儀測定積碳量，分析結(jié)果如下待生催化劑積碳量為4. 77% (重量)，第一再生斜管內(nèi)催化劑積碳量為0. 8% (重量)，第二再生斜管內(nèi)催化劑積碳量為0.07% (重量)。實施例3在如圖1所示的小型再生裝置上，采用外置式全返混取熱器控制再生溫度，氣固旋風分離器采用1級，第一再生區(qū)再生溫度為618°C，第二再生區(qū)再生溫度為650°C，再生介質(zhì)采用壓縮空氣，采用SAP0-34分子篩催化劑，第一再生區(qū)的床層密度為395千克/立方米，第二再生區(qū)的床層密度為妨4千克/立方米，待生斜管與第一再生區(qū)下部相連，第一再生區(qū)中的催化劑通過底部的管道進入第二再生區(qū)，第一再生斜管、第二再生斜管和待生斜管均設有催化劑取樣設備，取出的催化劑樣品采用紅外碳硫分析儀測定積碳量，分析結(jié)果如下待生催化劑積碳量為4. 85% (重量)，第一再生斜管內(nèi)催化劑積碳量為2. 0% (重量)，第二再生斜管內(nèi)催化劑積碳量為0.49% (重量)。 顯然，采用本發(fā)明的方法，可以達到再生器提供兩種不同積碳量再生催化劑的目的，具有較大的技術優(yōu)勢，可用于低碳烯烴的工業(yè)生產(chǎn)中。
權(quán)利要求
1.一種用于甲醇制烯烴的催化劑再生裝置，主要包括第一再生區(qū)g)、第二再生區(qū) (3)、待生斜管(11)、第一再生斜管(5)、第二再生斜管(7)、取熱設備(6)、氣固分離設備 (8)、沉降區(qū)(9)，第一再生區(qū)(4)上部與沉降區(qū)(9)相連，下部與第二再生區(qū)( 相連，氣固分離設備(8)位于沉降區(qū)(9)中，待生斜管(11)與第一再生區(qū)的下部相連，第一再生斜管( 與第一再生區(qū)(4)相連，第二再生斜管(7)與第二再生區(qū)(3)的相連，第一再生區(qū)(4)和第二再生區(qū)( 底部均設有再生介質(zhì)進氣管線，沉降區(qū)(9)頂部設有煙氣出口管線(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于甲醇制烯烴的催化劑再生裝置，其特征在于所述再生介質(zhì)為空氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述用于甲醇制烯烴的催化劑再生裝置，其特征在于所述催化劑包括sapo-;m分子篩。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于甲醇制烯烴的催化劑再生裝置，其特征在于所述第一再生斜管( 內(nèi)的催化劑積碳量質(zhì)量分數(shù)為0.8 2.0%，第二再生斜管(7)內(nèi)的催化劑積碳量質(zhì)量分數(shù)小于0.5%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于甲醇制烯烴的催化劑再生裝置，其特征在于所述氣固分離設備(8)為1 3級旋風分離器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于甲醇制烯烴的催化劑再生裝置，其特征在于所述取熱設備 (6)為外置式。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于甲醇制烯烴的催化劑再生裝置，其特征在于所述催化劑與再生介質(zhì)呈逆流接觸狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于甲醇制烯烴的催化劑再生裝置，其特征在于所述第一再生區(qū)⑷內(nèi)再生溫度為610 650°c，第二再生區(qū)(3)內(nèi)再生溫度為650 685°c。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于甲醇制烯烴的催化劑再生裝置，主要解決甲醇制烯烴技術中再生器只能提供一種積碳量的再生催化劑的問題。本發(fā)明通過采用一種用于甲醇制烯烴的催化劑再生裝置，主要包括第一再生區(qū)4、第二再生區(qū)3、待生斜管11、第一再生斜管5、第二再生斜管7、取熱設備6、氣固分離設備8、沉降區(qū)9，第一再生區(qū)4上部與沉降區(qū)9相連，下部與第二再生區(qū)3相連，氣固分離設備8位于沉降區(qū)9中，待生斜管11與第一再生區(qū)4的下部相連，第一再生斜管5與第一再生區(qū)4相連，第二再生斜管7與第二再生區(qū)3的相連，第一再生區(qū)4和第二再生區(qū)3底部均設有再生介質(zhì)進氣管線，沉降區(qū)9頂部設有煙氣出口管線10的技術方案較好地解決了上述問題，可用于低碳烯烴的工業(yè)生產(chǎn)中。
文檔編號C07C1/20GK102274760SQ20101019991
公開日2011年12月14日 申請日期2010年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月11日
發(fā)明者張惠明, 王華文, 齊國禎 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院