一種含氧化合物制烯烴的固定床反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種含氧化合物制烯烴的固定床反應(yīng)器，該固定床反應(yīng)器將烯烴催化裂解制丙烯/乙烯反應(yīng)和含氧化合物制丙烯/乙烯耦合在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)，所述的固定床反應(yīng)器包括進(jìn)料口(1)、出料口(20)和密閉容器(2)；所述的進(jìn)料口(1)的進(jìn)料是溫度為400.0～650.0℃的烴物流，或水和烴物流；所述的密閉容器內(nèi)由上到下依次設(shè)有2～9個(gè)催化劑床層，各催化劑床層之間設(shè)有段間進(jìn)料混合分布器，其中最上層的第一段間進(jìn)料混合分布器(4)的進(jìn)料為水和含氧化合物物流，或水、含氧化合物和烴物流，其余段間進(jìn)料混合分布器的進(jìn)料為水和含氧化合物。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有反應(yīng)簡單，構(gòu)造簡單易于放大，且操作簡便靈活，投資低等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種含氧化合物制烯烴的固定床反應(yīng)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及絕熱固定床反應(yīng)器，特別涉及一種含氧化合物制烯烴的固定床反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，乙烯/丙烯主要來源于石腦油和輕質(zhì)烷烴蒸汽裂解工藝，石腦油蒸汽裂解工藝相對復(fù)雜，成本較高，輕質(zhì)烷烴蒸汽裂解獲取乙烯/丙烯，工藝簡單，成本較低。近年來國內(nèi)對進(jìn)口原油的依賴度逐漸增加，原油價(jià)格也一直維持在高位，加之中國有限的輕質(zhì)烷烴資源，迫切需要開發(fā)新型丙烯/乙烯生產(chǎn)技術(shù)。近年來，中國已開發(fā)成功煤經(jīng)含氧化合物如甲醇制丙烯/乙烯的生產(chǎn)技術(shù)，并已實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用，含氧化合物制烯烴技術(shù)按反應(yīng)器可分為流化床和固定床技術(shù)。
[0003]環(huán)球油品公司(UOP)在Studies in Surface Science and Catalysis,volumel47:pl_6公開報(bào)道了一種采用循環(huán)流化床反應(yīng)器和SAP0-34催化劑的甲醇制烯烴技術(shù)(MTO)，該技術(shù)乙烯/丙烯選擇性為77-78%，通過將副產(chǎn)重質(zhì)烴(碳原子為四及其以上烴)經(jīng)過催化轉(zhuǎn)化(OCP)進(jìn)一步制取丙烯/乙烯，丙烯/乙烯選擇性可達(dá)到89.0%，大大促進(jìn)了丙烯/乙烯收率的提高。
[0004]中國專利CN101367699公開了一種設(shè)置至少兩個(gè)反應(yīng)區(qū)的制取丙烯的方法，其中，第一個(gè)反應(yīng)區(qū)為C4+烴催化裂解形成丙烯/乙烯的反應(yīng)，第二個(gè)反應(yīng)區(qū)為甲醇和(或)二甲醚和含乙烯的氣體催化轉(zhuǎn)化為丙烯/ C4+烴的反應(yīng)，其中第一反應(yīng)區(qū)的乙烯部分作為第二反應(yīng)區(qū)的原料，第二反應(yīng)區(qū)的C4+烴部分作為第一反應(yīng)區(qū)的原料，通過兩個(gè)反應(yīng)區(qū)的安排和乙烯轉(zhuǎn)化，可獲得高選擇性的丙烯。
[0005]催化學(xué)報(bào)，34卷(I期)，2013年:209-216頁報(bào)道了 “甲醇脫水_C4裂解制烯烴過程耦合組合工藝”，該工藝耦合了流化床甲醇制烯烴(MTO)和烯烴催化裂解(OCC)，最大程度增加丙烯/乙烯收率。
[0006]上述專利和公開文獻(xiàn)均涉及含氧化合物轉(zhuǎn)化制烯烴的流化床反應(yīng)系統(tǒng)，以及乙烯和(或)c4+烴催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)系統(tǒng)，以獲取較高丙烯/乙烯收率為目的，但上述工藝牽涉兩套獨(dú)立反應(yīng)系統(tǒng)，造成工藝系統(tǒng)非常復(fù)雜，且流化床反應(yīng)系統(tǒng)和操作非常復(fù)雜，投資高，反應(yīng)器需要逐級放大，放大風(fēng)險(xiǎn)高，固定床反應(yīng)器則相對簡單，投資低，風(fēng)險(xiǎn)小，是含氧化合物制烯烴的較佳選擇。
[0007]中國專利CN202844982公開了一種二甲醚和(或)甲醇制低碳烯烴的固定床反應(yīng)器，包括帶有原料氣體分布器和下出口的容器，在容器內(nèi)設(shè)置至少五個(gè)改性ZSM-5型催化劑床層，催化劑床層之間設(shè)置多向雙管環(huán)形冷卻氣體分布器。反應(yīng)進(jìn)料為二甲醚和(或)甲醇，無水或烴作為熱稀釋介質(zhì)，結(jié)合甲醇/ 二甲醚轉(zhuǎn)化為烯烴為強(qiáng)放熱反應(yīng)的事實(shí)，反應(yīng)過程中催化劑床層將具有很高的反應(yīng)溫度，從而導(dǎo)致ZSM-5分子篩催化劑不可逆失活，很難實(shí)現(xiàn)反應(yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，另一個(gè)重要事實(shí)是，單純甲醇和(或)二甲醚進(jìn)料時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物會受到ZSM-5特殊孔結(jié)構(gòu)的影響，導(dǎo)致乙烯/丙烯收率較低。[0008]中國專利CN101460239公開了一種含氧化合物制烯烴的豎立式固定床反應(yīng)器，其特征在于反應(yīng)器設(shè)有3-8個(gè)催化劑床層，反應(yīng)器第一催化劑床層進(jìn)料至少有含氧化合物、水和烴物料，催化劑床層之間設(shè)氣相二甲醚和液相水共進(jìn)料噴嘴激冷系統(tǒng)，氣液兩相通過噴嘴形成的霧化物料對上一催化劑床層出料進(jìn)行混合均布，實(shí)現(xiàn)下一催化劑床層溫度的控制。該反應(yīng)器第一催化劑床層的進(jìn)料水可降低進(jìn)料含氧化合物和烴分壓，從而提高烴和含氧化合物轉(zhuǎn)化形成丙烯/乙烯的收率。
[0009]中國專利CN103030504公開了一種甲醇/ 二甲醚制丙烯的生產(chǎn)方法，采用固定床反應(yīng)器，通過水、二甲醚和甲醇在反應(yīng)器中與分子篩催化劑B接觸生成含有丙烯、乙烯、碳
四、碳五及其碳六以上組分的反應(yīng)產(chǎn)物，分離出丙烯后，再將乙烯、碳四和碳五送入另一個(gè)反應(yīng)器中與分子篩催化劑C接觸進(jìn)一步生成丙烯，目的是解決現(xiàn)有甲醇制烯烴技術(shù)中丙烯收率較低的問題，但是該方法仍涉及多個(gè)反應(yīng)器，工藝系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)備投資和操作費(fèi)用較聞。
[0010]由此可見，提高含氧化合物轉(zhuǎn)化過程中丙烯/乙烯收率是重點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種含氧化合物制烯烴的固定床反應(yīng)器。
[0012]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種含氧化合物制烯烴的固定床反應(yīng)器，該固定床反應(yīng)器將烯烴催化裂解制丙烯/乙烯反應(yīng)和含氧化合物制丙烯/乙烯耦合在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)，其特征在于，所述的固定床反應(yīng)器包括進(jìn)料口、出料口和密閉容器；所述的進(jìn)料口的進(jìn)料是溫度為400.0?650.(TC的烴物流，或水和烴物流；所述的密閉容器內(nèi)由上到下依次設(shè)有2?9個(gè)催化劑床層，各催化劑床層之間設(shè)有段間進(jìn)料混合分布器，其中最上層的第一段間進(jìn)料混合分布器的進(jìn)料為水和含氧化合物物流，或水、含氧化合物和烴物流，其余段間進(jìn)料混合分布器的進(jìn)料為水和含氧化合物；
[0013]溫度為400.0?650.(TC的烴物流，或水和烴物流經(jīng)進(jìn)料口進(jìn)入最上層的第一催化劑床層進(jìn)行烯烴催化裂解反應(yīng)，反應(yīng)后的物料與從第一段間進(jìn)料混合分布器進(jìn)料的水和含氧化合物物流，或水、含氧化合物和烴物流混合后進(jìn)入下一級催化劑床層，同時(shí)進(jìn)行烯烴催化裂解制丙烯/乙烯反應(yīng)和含氧化合物制丙烯/乙烯反應(yīng)，反應(yīng)所得產(chǎn)物依次與各段間進(jìn)料混合分布器的進(jìn)料混合后經(jīng)各級催化劑床層催化反應(yīng)，直至反應(yīng)產(chǎn)物從出料口流出。
[0014]所述的烴包括碳原子數(shù)為一到八的烯烴和烷烴的一種或多種，優(yōu)選碳四、碳五、碳六-烯烴和-烷烴的一種或多種。
[0015]所述的含氧化合物包括甲醇、二甲醚中的一種或兩種。
[0016]所述的催化劑床層中裝填的催化劑是圓柱狀和/或三葉草型顆粒狀ZSM-5型分子篩。
[0017]所述的第一催化劑床層與其余各層催化劑床層中裝填的ZSM-5型分子篩的物理和化學(xué)特性可以不相同。
[0018]所述的固定床反應(yīng)器為軸向固定床反應(yīng)器或徑向固定床反應(yīng)器。
[0019]所述的密閉容器為豎立式或臥式容器。
[0020]所述的段間進(jìn)料混合分布器為氣液雙流體噴嘴，采用多支管和/或多環(huán)形分布。[0021]各催化劑床層的溫度控制在400.0-650.(TC之間。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提出的含氧化合物制烯烴絕熱固定床反應(yīng)器，具有如下優(yōu)勢:
[0023]I)將烯烴催化裂解制丙烯/乙烯反應(yīng)和含氧化合物制丙烯/乙烯耦合在一個(gè)反應(yīng)器里，簡化了反應(yīng)工藝，也提高了丙烯/乙烯的收率。
[0024]2)構(gòu)造簡單易于放大，且操作簡便靈活，投資低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為兩段絕熱臥式徑向固定床反應(yīng)器；
[0026]圖2為七段絕熱豎立式軸向固定床反應(yīng)器；
[0027]圖3為九段絕熱豎立式軸向固定床反應(yīng)器；
[0028]其中:1_進(jìn)料口 ；2_密閉容器；3_第一催化劑床層，5-第二催化劑床層，7-第三催化劑床層，9-第四催化劑床層，11-第五催化劑床層，13-第六催化劑床層，15-第七催化劑床層，17-第八催化劑床層，19-第九催化劑床層；4_第一段間進(jìn)料混合分布器，6-第二段間進(jìn)料混合分布器，8-第三段間進(jìn)料混合分布器，10-第四段間進(jìn)料混合分布器，12-第五段間進(jìn)料混合分布器，14-第六段間進(jìn)料混合分布器，16-第七段間進(jìn)料混合分布器，18-第八段間進(jìn)料混合分布器，20-出料口，21集流道a、23-集流道b，22分流道a、24_分流道b。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0030]實(shí)施例1
[0031]如圖1兩段絕熱臥式徑向固定床反應(yīng)器，甲烷、碳二、碳四、碳五、碳六、碳七、碳八-烯烴和-烷烴混合物料，加熱為具有600.(TC溫度的物流，從進(jìn)料口 I進(jìn)入密閉容器2中集流道a21，然后沿徑向進(jìn)入第一催化劑床層3進(jìn)行催化反應(yīng)，物流經(jīng)過催化劑床層3后進(jìn)入分流道a22 ;第一催化劑床層3和第二催化劑床層5之間設(shè)第一段間進(jìn)料混合分布器4，水、甲醇和二甲醚經(jīng)段間進(jìn)料混合分布器4后，與從分流道過來的出料進(jìn)行混合均布，然后進(jìn)入集流道b23，隨后沿徑向進(jìn)入第二催化劑床層5進(jìn)行催化反應(yīng)，并將該催化劑床層溫度控制在400.0-650.(TC之間，反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入分流道b24，最后從出料口 20流出。
[0032]實(shí)施例2
[0033]如圖2七段絕熱豎立式軸向固定床反應(yīng)器，溫度為490.(TC的水、碳四、碳五、碳六-烯烴和-烷烴物料，經(jīng)進(jìn)料口 I進(jìn)入密閉容器2均布，然后進(jìn)入第一催化劑床層3進(jìn)行催化反應(yīng)；第一催化劑床層3和第二催化劑床層5設(shè)有第一段間進(jìn)料混合分布器4,水、甲醇、二甲醚、碳四、碳五、碳六-烯烴和-烷烴經(jīng)第一段間進(jìn)料混合分布器4后，對第一催化劑床層3出料進(jìn)行混合均布，然后進(jìn)入第二催化劑床層5進(jìn)行催化反應(yīng)，并將該催化劑床層溫度控制在400.0-650.(TC之間；第二催化劑床層5和第三催化劑床層7設(shè)有第二段間進(jìn)料混合分布器6，水、甲醇和二甲醚經(jīng)第二段間進(jìn)料混合分布器6后，對第二催化劑床層5出料進(jìn)行混合均布，然后進(jìn)入第三催化劑床層7進(jìn)行催化反應(yīng)，并將該催化劑床層溫度控制在400.0-650.(TC之間；第三催化劑床層7和第四催化劑床層9設(shè)有第三段間進(jìn)料混合分布器8，水、甲醇和二甲醚經(jīng)第三段間進(jìn)料混合分布器8后，對第三催化劑床層7出料進(jìn)行混合均布，然后進(jìn)入第四催化劑床層9進(jìn)行催化反應(yīng)，并將該催化劑床層溫度控制在400.0-650.(TC之間；第四催化劑床層9和第五催化劑床層11設(shè)有第四段間進(jìn)料混合分布器10，水、甲醇和二甲醚經(jīng)第四段間進(jìn)料混合分布器10后，對第四催化劑床層9出料進(jìn)行混合均布，然后進(jìn)入第五催化劑床層11進(jìn)行催化反應(yīng)，并將該催化劑床層溫度控制在400.0-650.(TC之間；第五催化劑床層11和第六催化劑床層13設(shè)有第五段間進(jìn)料混合分布器12，水、甲醇和二甲醚經(jīng)第五段間進(jìn)料混合分布器12后，對第五催化劑床層11出料進(jìn)行混合均布，然后進(jìn)入第六催化劑床層13進(jìn)行催化反應(yīng)，并將該催化劑床層溫度控制在400.0-650.(TC之間；第六催化劑床層13和第七催化劑床層15設(shè)有第六段間進(jìn)料混合分布器14，水、甲醇和二甲醚經(jīng)第六段間進(jìn)料混合分布器14后，對第六催化劑床層13出料進(jìn)行混合均布，然后進(jìn)入第七催化劑床層15進(jìn)行催化反應(yīng)，并將該催化劑床層溫度控制在400.0-650.(TC之間，第七催化劑床層15出料經(jīng)出料口 20流出。
[0034]實(shí)施例3
[0035]如圖3九段絕熱豎立式軸向固定床反應(yīng)器,溫度為470.(TC的水、碳二、碳四、碳
五、碳六-烯烴和-烷烴物料，經(jīng)進(jìn)料口 I進(jìn)入密閉容器2均布，再進(jìn)入第一催化劑床層3進(jìn)行催化反應(yīng)；第一催化劑床層3和第二催化劑床層5設(shè)有第一段間進(jìn)料混合分布器4,水、甲醇和二甲醚經(jīng)第一段間進(jìn)料混合分布器4后，對第一催化劑床層3出料進(jìn)行混合均布，然后進(jìn)入第二催化劑床層5進(jìn)行催化反應(yīng)，并將該催化劑床層溫度控制在400.0-650.(TC之間；第二催化劑床層5和第三催化劑床層7設(shè)有第二段間進(jìn)料混合分布器6，水、甲醇和二甲醚經(jīng)第二段間進(jìn)料混合分布器6后，對第二催化劑床層5出料進(jìn)行混合均布，然后進(jìn)入第三催化劑床層7進(jìn)行催化反應(yīng)，并將該催化劑床層溫度控制在400.0-650.(TC之間；第三催化劑床層7和第四催化劑床層9設(shè)有第三段間進(jìn)料混合分布器8，水、甲醇和二甲醚經(jīng)第三段間進(jìn)料混合分布器8后，對第三催化劑床層7出料進(jìn)行混合均布，然后進(jìn)入第四催化劑床層9進(jìn)行催化反應(yīng)，并將該催化劑床層溫度控制在400.0-650.(TC之間；第四催化劑床層9和第五催化劑床層11設(shè)有第四段間進(jìn)料混合分布器10，水、甲醇和二甲醚經(jīng)第四段間進(jìn)料混合分布器10后，對第四催化劑床層9出料進(jìn)行混合均布，然后進(jìn)入第五催化劑床層11進(jìn)行催化反應(yīng)，并將該催化劑床層溫度控制在400.0-650.(TC之間；第五催化劑床層11和第六催化劑床層13設(shè)有第五段間進(jìn)料混合分布器12，水、甲醇和二甲醚經(jīng)第五段間進(jìn)料混合分布器12后，對第五催化劑床層11出料進(jìn)行混合均布，然后進(jìn)入第六催化劑床層13進(jìn)行催化反應(yīng)，并將該催化劑床層溫度控制在400.0-650.(TC之間；第六催化劑床層13和第七催化劑床層15設(shè)有第六段間進(jìn)料混合分布器14，水、甲醇和二甲醚經(jīng)第六段間進(jìn)料混合分布器14后，對第六催化劑床層13出料進(jìn)行混合均布，然后進(jìn)入第七催化劑床層15進(jìn)行催化反應(yīng)，并將該催化劑床層溫度控制在400.0-650.(TC之間；第七催化劑床層15和第八催化劑床層17設(shè)有第七段間進(jìn)料混合分布器16，水、甲醇和二甲醚經(jīng)第七段間進(jìn)料混合分布器16后，對第七催化劑床層15出料進(jìn)行混合均布，然后進(jìn)入第八催化劑床層17進(jìn)行催化反應(yīng)，并將該催化劑床層溫度控制在400.0-650.(TC之間；第八催化劑床層17和第九催化劑床層19設(shè)有第八段間進(jìn)料混合分布器18，水、甲醇和二甲醚經(jīng)第八段間進(jìn)料混合分布器18后，對第八催化劑床層17出料進(jìn)行混合均布，然后進(jìn)入第九催化劑床層19進(jìn)行催化反應(yīng)，并將該催化劑床層溫度控制在400.0-650.(TC之間，第九催化劑床層19出料經(jīng)反應(yīng)器出料口 20流出。
【權(quán)利要求】
1.一種含氧化合物制烯烴的固定床反應(yīng)器，該固定床反應(yīng)器將烯烴催化裂解制丙烯/乙烯反應(yīng)和含氧化合物制丙烯/乙烯耦合在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)，其特征在于，所述的固定床反應(yīng)器包括進(jìn)料口(I)、出料口(20)和密閉容器⑵；所述的進(jìn)料口(I)的進(jìn)料是溫度為400.0?650.(TC的烴物流，或水和烴物流；所述的密閉容器內(nèi)由上到下依次設(shè)有2?9個(gè)催化劑床層，各催化劑床層之間設(shè)有段間進(jìn)料混合分布器，其中最上層的第一段間進(jìn)料混合分布器(4)的進(jìn)料為水和含氧化合物物流，或水、含氧化合物和烴物流，其余段間進(jìn)料混合分布器的進(jìn)料為水和含氧化合物； 溫度為400.0?650.(TC的烴物流，或水和烴物流經(jīng)進(jìn)料口(I)進(jìn)入最上層的第一催化劑床層進(jìn)行烯烴催化裂解反應(yīng)，反應(yīng)后的物料與從第一段間進(jìn)料混合分布器(4)進(jìn)料的水和含氧化合物物流，或水、含氧化合物和烴物流混合后進(jìn)入下一級催化劑床層，同時(shí)進(jìn)行烯烴催化裂解制丙烯/乙烯反應(yīng)和含氧化合物制丙烯/乙烯反應(yīng)，反應(yīng)所得產(chǎn)物依次與各段間進(jìn)料混合分布器的進(jìn)料混合后經(jīng)各級催化劑床層催化反應(yīng)，直至反應(yīng)產(chǎn)物從出料口(20)流出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含氧化合物制烯烴的固定床反應(yīng)器，其特征在于，所述的烴包括碳原子數(shù)為一到八的烯烴和烷烴的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種含氧化合物制烯烴的固定床反應(yīng)器，其特征在于，所述的烴包括碳四、碳五、碳六-烯烴和-烷烴的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含氧化合物制烯烴的固定床反應(yīng)器，其特征在于，所述的含氧化合物包括甲醇、二甲醚中的一種或兩種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含氧化合物制烯烴的固定床反應(yīng)器，其特征在于，所述的催化劑床層中裝填的催化劑是圓柱狀和/或三葉草型顆粒狀ZSM-5型分子篩。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含氧化合物制烯烴的固定床反應(yīng)器，其特征在于，所述的第一催化劑床層與其余各層催化劑床層中裝填的ZSM-5型分子篩的物理和化學(xué)特性可以不相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含氧化合物制烯烴的固定床反應(yīng)器，其特征在于，所述的固定床反應(yīng)器為軸向固定床反應(yīng)器或徑向固定床反應(yīng)器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含氧化合物制烯烴的固定床反應(yīng)器，其特征在于，所述的密閉容器(2)為豎立式或臥式容器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含氧化合物制烯烴的固定床反應(yīng)器，其特征在于，所述的段間進(jìn)料混合分布器為氣液雙流體噴嘴，采用多支管和/或多環(huán)形分布。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含氧化合物制烯烴的固定床反應(yīng)器，其特征在于，各催化劑床層的溫度控制在400.0-650.(TC之間。
【文檔編號】C07C11/06GK103752229SQ201410038152
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】楊文書, 易明武, 解建國 申請人:惠生工程（中國）有限公司