一種甲醇制丙烯的反應(yīng)再生系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種甲醇制丙烯的反應(yīng)再生系統(tǒng)與方法，該系統(tǒng)包括反應(yīng)器、加熱爐、換熱器、進(jìn)口物流切換閥、出口物流切換閥及分離單元，通過控制進(jìn)出口物流切換閥來(lái)實(shí)現(xiàn)反應(yīng)、再生狀態(tài)間的周期性切換；反應(yīng)器內(nèi)裝填催化劑，反應(yīng)過程中，反應(yīng)物料經(jīng)原料通道進(jìn)入反應(yīng)器，在反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)后，經(jīng)產(chǎn)物通道以產(chǎn)物形式排出；再生過程中，再生氣經(jīng)原料通道進(jìn)入反應(yīng)器，在反應(yīng)器內(nèi)對(duì)催化劑再生，再生尾氣經(jīng)產(chǎn)物通道從出口物流切換閥排出。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用單段絕熱固定床反應(yīng)器由甲醇制備丙烯，減少了副產(chǎn)物的生成，具有極高的丙烯選擇性；同時(shí)可以提高反應(yīng)器空速，減少催化劑的用量。
【專利說明】
一種甲醇制丙烯的反應(yīng)再生系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種丙烯生產(chǎn)系統(tǒng)與方法，尤其是涉及一種甲醇制丙烯的反應(yīng)再生系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]丙烯是一種重要的化工基礎(chǔ)原料，隨著各國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，其需求量越來(lái)越大。目前，丙烯的主要生產(chǎn)方法是石腦油裂解工藝。然而全球石油儲(chǔ)量有限，且分布不均，價(jià)格波動(dòng)較大，因此發(fā)展非石油路線的丙烯生產(chǎn)工藝，對(duì)貧油富煤的中國(guó)來(lái)說，具有非常重要的戰(zhàn)略意義。
[0003]甲醇催化脫水制丙烯技術(shù)是一種最有競(jìng)爭(zhēng)力的以煤為原料的丙烯生產(chǎn)方法。德國(guó)專利DE4009459(1990)公開了一種兩步法由甲醇制丙烯的方法，采用ZSM-5分子篩催化劑，第一步采用絕熱式固定床反應(yīng)器，催化劑為活性氧化鋁，第二步采用列管式(換熱式)固定床反應(yīng)器，換熱介質(zhì)為高溫熔鹽。德國(guó)Lurgi公司發(fā)表的德國(guó)專利DE10233975和世界專利TO2004018089公開了一種甲醇制丙烯的反應(yīng)器，具有多段絕熱固定床的結(jié)構(gòu)，反應(yīng)原料分為多股進(jìn)料，即反應(yīng)器的第一段反應(yīng)物出口與第二段的新鮮原料混合后進(jìn)入第二段，第二段的出口物料與第三段的原料混合后進(jìn)入第三段，依次類推。另外，Lurgi公司的專利TO200704124公開了一種甲醇制丙烯的方法，將反應(yīng)產(chǎn)物分離為碳二，碳三，碳四+碳五，碳五以上，芳烴和水幾股產(chǎn)物，并且碳四+碳五產(chǎn)物流循環(huán)返回到反應(yīng)器進(jìn)口，以增加丙烯收率。Lurgi公司的中國(guó)專利CN200780020432公開了一種操作調(diào)節(jié)其多段絕熱固定床反應(yīng)器的方法，采用水飽和的二甲醚和甲醇蒸汽，以及甲醇、二甲醚和水的液體噴霧進(jìn)入段間的物料分布噴嘴，調(diào)節(jié)所述蒸汽和液體的噴射比例，以便調(diào)節(jié)下游床層的進(jìn)口溫度。
[0004]由于甲醇轉(zhuǎn)化成烯烴的過程放熱量較大，為保證甲醇轉(zhuǎn)化率不至于太低和反應(yīng)溫升不至于太高，每一級(jí)的甲醇進(jìn)口濃度只有5-8wt%。然而，如此低的甲醇濃度降低了甲醇轉(zhuǎn)化速率，且過多的反應(yīng)級(jí)數(shù)增加了烯烴的停留時(shí)間，從而增加了烷烴和芳烴等副產(chǎn)物的生成。因此，提高甲醇的進(jìn)口濃度，減少反應(yīng)級(jí)數(shù)，可以有效降低副產(chǎn)物的生成并提高丙烯的產(chǎn)率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]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高丙烯選擇性的甲醇制丙烯的反應(yīng)再生系統(tǒng)與方法。
[0006]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0007]—種甲醇制丙烯的反應(yīng)再生系統(tǒng)，同時(shí)作為甲醇催化制丙烯的反應(yīng)系統(tǒng)與催化劑的再生系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括反應(yīng)器、加熱爐、換熱器、進(jìn)口物流切換閥、出口物流切換閥及分離單元，所述的反應(yīng)器入口依次與加熱爐、換熱器其中一個(gè)換熱通道和進(jìn)口物流切換閥連通構(gòu)成原料通道，所述的反應(yīng)器的出口依次與換熱器另一個(gè)換熱通道、出口物流切換閥及分離單元連通構(gòu)成產(chǎn)物通道；
[0008]所述的反應(yīng)器為絕熱固定床反應(yīng)器，所述反應(yīng)器內(nèi)置有HZSM-5高硅分子篩催化劑，所述高硅分子篩的硅/鋁原子比30?300;
[0009]所述進(jìn)口物流切換閥有兩個(gè)進(jìn)口物流通道，其中一個(gè)走反應(yīng)進(jìn)料，另一個(gè)走再生氣；所述的進(jìn)口物流切換閥可以是一個(gè)在兩股進(jìn)口物流間切換的三通閥，也可以是兩個(gè)分別設(shè)有單獨(dú)控制啟閉的截止閥。
[0010]所述出口物流切換閥有兩個(gè)出口物流通道，其中一個(gè)走反應(yīng)產(chǎn)物另一個(gè)走再生尾氣。所述的出口物流切換閥可以是一個(gè)在兩股出口物流間切換的三通閥，也可以是兩個(gè)分別設(shè)有單獨(dú)控制啟閉的截止閥。
[0011]進(jìn)一步地，所述分離單元為將反應(yīng)產(chǎn)物分離出主要含Cl?C4烷烴的燃?xì)?、乙烯、丙烯、水、主要含C5以上烷烴和芳烴的汽油餾分和C4?C7的高碳烯烴餾分的加壓和常壓精餾塔組。
[0012]進(jìn)一步地，甲醇原料與所述C4?C7的高碳烯烴餾分混合后作為反應(yīng)進(jìn)料，所述反應(yīng)進(jìn)料進(jìn)入進(jìn)口物流切換閥的一個(gè)進(jìn)口，再依次進(jìn)入換熱器的一個(gè)換熱通道，加熱爐，反應(yīng)器和換熱器的另一個(gè)換熱通道，再經(jīng)出口物流切換閥的一個(gè)出口流出形成反應(yīng)產(chǎn)物，所述反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入產(chǎn)物分離單元；
[0013]所述再生氣進(jìn)入進(jìn)口物流切換閥的另一個(gè)進(jìn)口，再依次進(jìn)入換熱器的一個(gè)換熱通道，加熱爐，反應(yīng)器和換熱器的另一個(gè)換熱通道，再經(jīng)出口物流切換閥的另一個(gè)出口流出形成再生尾氣，所述再生尾氣進(jìn)入煙囪。
[0014]進(jìn)一步地，所述進(jìn)口物流切換閥還包括控制兩個(gè)進(jìn)口物流通道和啟閉的自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)，所述控制機(jī)構(gòu)是氣動(dòng)、電動(dòng)或油壓元件；
[0015]所述出口物流切換閥也包括控制兩個(gè)出口物流通道和啟閉的自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)，所述控制機(jī)構(gòu)也是氣動(dòng)、電動(dòng)或油壓元件。
[0016]進(jìn)一步地，所述的反應(yīng)器為一獨(dú)立的絕熱固定床反應(yīng)器或多段平行絕熱固定床反應(yīng)器中的一段。
[0017]—種基于上述系統(tǒng)進(jìn)行甲醇制丙烯的反應(yīng)再生方法，該方法通過反應(yīng)氣和再生氣的周期性切換，實(shí)現(xiàn)甲醇催化脫水制丙烯反應(yīng)和催化劑再生過程的周期性轉(zhuǎn)換，所述的反應(yīng)再生方法具體包括以下步驟:
[0018]A、甲醇催化脫水制丙烯反應(yīng)過程:
[0019]甲醇原料與C4?C7的高碳烯烴餾分混合后形成反應(yīng)進(jìn)料，所述反應(yīng)進(jìn)料進(jìn)入進(jìn)口物流切換閥的一個(gè)進(jìn)口，再進(jìn)入換熱器的一個(gè)換熱通道升溫，經(jīng)過加熱爐后從反應(yīng)器入口進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)，在反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行催化脫水制烯烴的反應(yīng)，同時(shí)溫度升高；
[0020]反應(yīng)后產(chǎn)物從反應(yīng)器出口流經(jīng)換熱器另一個(gè)換熱通道降溫回收反應(yīng)熱，然后經(jīng)出口物流切換閥的一個(gè)出口流出形成反應(yīng)產(chǎn)物，所述反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入產(chǎn)物分離單元進(jìn)行分離，得到主要含Cl?C4烷烴的燃?xì)?、乙烯、丙烯、水、主要含C5以上烷烴和芳烴的汽油餾分和C4?C7的高碳烯烴餾分；
[0021]所述C4?C7的高碳烯烴餾分循環(huán)利用，與甲醇原料合流作為反應(yīng)器的反應(yīng)進(jìn)料，提尚丙稀或乙稀的選擇性；
[0022]隨著催化脫水反應(yīng)的進(jìn)行，所述反應(yīng)器中的HZSM-5分子篩催化劑結(jié)焦失活，轉(zhuǎn)化效率逐漸降低，直到甲醇的出口轉(zhuǎn)化率由初期的大于99 %降低到小于90?95 %，所述進(jìn)口物流切換閥關(guān)閉反應(yīng)進(jìn)料的進(jìn)口，同時(shí)開啟再生氣的進(jìn)口，所述出口物流切換閥關(guān)閉反應(yīng)產(chǎn)物的出口，同時(shí)開啟再生尾氣的出口，脫水反應(yīng)過程暫停，催化劑再生過程啟用；
[0023]B、催化劑再生過程:
[0024]再生氣從進(jìn)口物流切換閥的再生氣進(jìn)口進(jìn)入，依次進(jìn)入換熱器的一個(gè)換熱通道換熱升溫后，再進(jìn)入加熱爐進(jìn)一步升溫，再進(jìn)入反應(yīng)器，對(duì)失活的HZSM-5分子篩催化劑進(jìn)行燒焦再生，再生尾氣離開反應(yīng)器后，進(jìn)入換熱器的另一個(gè)換熱通道降溫回收熱量后，從出口物流切換閥的再生尾氣出口排入煙囪排空；
[0025]所述再生過程中，再生尾氣中⑶2或⑶含量不斷降低，直到含量穩(wěn)定或低于10?10ppmv時(shí)，所述進(jìn)口物流切換閥關(guān)閉再生氣的進(jìn)口，同時(shí)開啟反應(yīng)進(jìn)料的進(jìn)口，所述出口物流切換閥關(guān)閉再生尾氣的出口，同時(shí)開啟反應(yīng)產(chǎn)物的出口，催化劑再生過程暫停，脫水反應(yīng)過程啟用；
[0026]重復(fù)上述A、B兩個(gè)過程，實(shí)現(xiàn)所述甲醇催化脫水制丙烯反應(yīng)過程和所述催化劑再生過程的周期性循環(huán)轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)甲醇制丙烯的生產(chǎn)連續(xù)化。
[0027]進(jìn)一步地，所述甲醇催化脫水制丙烯反應(yīng)過程的時(shí)間為50?500小時(shí)，優(yōu)選為100?400小時(shí)，更優(yōu)選為200?300小時(shí)；
[0028]所述催化劑再生過程的時(shí)間為5?50小時(shí)，優(yōu)選為10?40小時(shí)，更優(yōu)選為20?30小時(shí)。
[0029]進(jìn)一步地，所述的甲醇原料中包含甲醇、二甲醚和水，其中甲醇或二甲醚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10?50%，水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10?50% ;所述甲醇原料和所述C4?C7的高碳烯烴餾分的質(zhì)量比為10:1?1:1，優(yōu)選為6:1?2:1，更優(yōu)選為4:1?3:1。
[0030]進(jìn)一步地，所述甲醇原料折合為甲醇(I公斤二甲醚相當(dāng)于64/46 = 1.3913公斤甲醇)的流量為1.0?10.0公斤甲醇/公斤催化劑/小時(shí)，優(yōu)選為2.0?5.0。
[0031]進(jìn)一步地，所述再生氣中包括質(zhì)量分?jǐn)?shù)I?10%的氧氣，優(yōu)選為2.0?5.0%，其稀釋組分為氮?dú)?、二氧化碳或水蒸氣等?br>[0032]進(jìn)一步地，甲醇制丙烯反應(yīng)狀態(tài)下反應(yīng)器的進(jìn)口溫度為350-450°C，催化劑再生狀態(tài)下反應(yīng)器的進(jìn)口溫度為450-650°C ；
[0033]進(jìn)一步地，進(jìn)入換熱器前原料物流的溫度為50-150°C，從換熱器出來(lái)的原料物流的溫度為250-400 °C;
[0034]進(jìn)一步地，所述的反應(yīng)器進(jìn)口絕對(duì)壓力為0.15-1.0MPa。
[0035]進(jìn)一步地，所述的催化劑為HZSM-5型分子篩顆粒，所述分子篩顆粒為球形、圓柱型或圓環(huán)柱型，直徑3_5mm。
[0036]進(jìn)一步地，所述的催化劑的單程壽命一般為1-25天，當(dāng)甲醇轉(zhuǎn)化率低于90-95%時(shí)，系統(tǒng)即可切換進(jìn)行催化劑再生，再生次數(shù)達(dá)到5-50次后，即可更換新鮮催化劑。
[0037]本發(fā)明利用單段絕熱固定床反應(yīng)器由甲醇制備烯烴，與多段固定床反應(yīng)器相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):(I)反應(yīng)器只有I段，極大地降低了反應(yīng)器中烯烴(特別是循環(huán)烯烴)與催化劑的接觸時(shí)間，從而很大程度上避免了氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)的發(fā)生，減少了副產(chǎn)物的生成；
(2)在保證反應(yīng)器溫升不至于過大(一般小于100°C )的前提下，通過增加甲醇進(jìn)口濃度，可以提高反應(yīng)器空速，減少催化劑的用量。
【附圖說明】
[0038]圖1為本發(fā)明第一種實(shí)施方式中甲醇制丙烯的反應(yīng)再生系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖2為本發(fā)明第二種實(shí)施方式中甲醇制丙烯的反應(yīng)再生系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]圖中標(biāo)號(hào):100.反應(yīng)器;200.加熱爐；300.換熱器;410.進(jìn)口物流切換閥；420.出口物流切換閥；500.分離單元；10.甲醇原料；11.反應(yīng)進(jìn)料；12-16.反應(yīng)物流；17.反應(yīng)產(chǎn)物；20.再生氣;30.再生尾氣;40.燃?xì)?50.乙烯;60.丙烯;70.水;80.汽油餾分;90.高碳烯烴餾分。
【具體實(shí)施方式】
[0041]如圖1所示，一種甲醇制丙烯的反應(yīng)再生系統(tǒng)，同時(shí)作為甲醇催化制丙烯的反應(yīng)系統(tǒng)與催化劑的再生系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括反應(yīng)器100、加熱爐200、換熱器300、進(jìn)口物流切換閥410、出口物流切換閥420及分離單元500，反應(yīng)器100入口依次與加熱爐200、換熱器300其中一個(gè)換熱通道和進(jìn)口物流切換閥410連通構(gòu)成原料通道，反應(yīng)器100的出口依次與換熱器300另一個(gè)換熱通道、出口物流切換閥420及分離單元500連通構(gòu)成產(chǎn)物通道;反應(yīng)器100為絕熱固定床反應(yīng)器，反應(yīng)器100內(nèi)置有HZSM-5高硅分子篩催化劑;進(jìn)口物流切換閥410有兩個(gè)進(jìn)口物流通道，其中一個(gè)走反應(yīng)進(jìn)料11，另一個(gè)走再生氣20;進(jìn)口物流切換閥410是一個(gè)在兩股進(jìn)口物流間切換的三通閥。出口物流切換閥420有兩個(gè)出口物流通道，其中一個(gè)走反應(yīng)產(chǎn)物17另一個(gè)走再生尾氣30。出口物流切換閥420是一個(gè)在兩股出口物流間切換的三通閥。
[0042]其中，分離單元500為將反應(yīng)產(chǎn)物分離出主要含Cl?C4烷烴的燃?xì)?0、乙烯50、丙烯60、水70、主要含C5以上烷烴和芳烴的汽油餾分80和C4?C7的高碳烯烴餾分90的加壓和常壓精餾塔組。
[0043]其中，甲醇原料10與C4?C7的高碳烯烴餾分90混合后作為反應(yīng)進(jìn)料11，反應(yīng)進(jìn)料11進(jìn)入進(jìn)口物流切換閥410的一個(gè)進(jìn)口，再依次進(jìn)入換熱器300的一個(gè)換熱通道，加熱爐200，反應(yīng)器100和換熱器300的另一個(gè)換熱通道，再經(jīng)出口物流切換閥420的一個(gè)出口流出形成反應(yīng)產(chǎn)物17，反應(yīng)產(chǎn)物17進(jìn)入產(chǎn)物分離單元500;
[0044]再生氣20進(jìn)入進(jìn)口物流切換閥410的另一個(gè)進(jìn)口，再依次進(jìn)入換熱器300的一個(gè)換熱通道，加熱爐200，反應(yīng)器100和換熱器300的另一個(gè)換熱通道，再經(jīng)出口物流切換閥420的另一個(gè)出口流出形成再生尾氣30，再生尾氣30進(jìn)入煙囪。
[0045]其中，進(jìn)口物流切換閥410還包括控制兩個(gè)進(jìn)口物流通道11和20啟閉的自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)，控制機(jī)構(gòu)是氣動(dòng)、電動(dòng)或油壓元件；出口物流切換閥420也包括控制兩個(gè)出口物流通道17和30啟閉的自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)，控制機(jī)構(gòu)也是氣動(dòng)、電動(dòng)或油壓元件。
[0046]其中，反應(yīng)器100為一獨(dú)立的絕熱固定床反應(yīng)器或多段平行絕熱固定床反應(yīng)器中的一段。
[0047]如圖1所示，一種基于上述系統(tǒng)進(jìn)行甲醇制丙烯的反應(yīng)再生方法，該方法通過反應(yīng)氣和再生氣的周期性切換，實(shí)現(xiàn)甲醇催化脫水制丙烯反應(yīng)和催化劑再生過程的周期性轉(zhuǎn)換，反應(yīng)再生方法具體包括以下步驟:
[0048]A、甲醇催化脫水制丙烯反應(yīng)過程:
[0049]甲醇原料10與C4?C7的高碳烯烴餾分90混合后形成反應(yīng)進(jìn)料11，反應(yīng)進(jìn)料11進(jìn)入進(jìn)口物流切換閥410的一個(gè)進(jìn)口，再進(jìn)入換熱器300的一個(gè)換熱通道升溫，經(jīng)過加熱爐200后從反應(yīng)器100入口進(jìn)入反應(yīng)器100內(nèi)，在反應(yīng)器100內(nèi)進(jìn)行催化脫水制烯烴的反應(yīng)，同時(shí)溫度升尚;
[0050]反應(yīng)后產(chǎn)物從反應(yīng)器100出口流經(jīng)換熱器300另一個(gè)換熱通道降溫回收反應(yīng)熱，然后經(jīng)出口物流切換閥420的一個(gè)出口流出形成反應(yīng)產(chǎn)物17，反應(yīng)產(chǎn)物17進(jìn)入產(chǎn)物分離單元500進(jìn)行分離，得到主要含Cl?C4烷烴的燃?xì)?0、乙烯50、丙烯60、水70、主要含C5以上烷烴和芳烴的汽油餾分80和C4?C7的高碳烯烴餾分90;
[0051]C4?C7的高碳烯烴餾分90循環(huán)利用，與甲醇原料10合流作為反應(yīng)器100的反應(yīng)進(jìn)料，提尚丙稀60或乙稀50的選擇性；
[0052]隨著催化脫水反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)器100中的HZSM-5分子篩催化劑結(jié)焦失活，轉(zhuǎn)化效率逐漸降低，直到甲醇的出口轉(zhuǎn)化率由初期的大于99%降低到小于90?95%，進(jìn)口物流切換閥410關(guān)閉反應(yīng)進(jìn)料11的進(jìn)口，同時(shí)開啟再生氣20的進(jìn)口，出口物流切換閥420關(guān)閉反應(yīng)產(chǎn)物17的出口，同時(shí)開啟再生尾氣30的出口，脫水反應(yīng)過程暫停，催化劑再生過程啟用；
[0053]B、催化劑再生過程:
[0054]再生氣20從進(jìn)口物流切換閥410的再生氣進(jìn)口進(jìn)入，依次進(jìn)入換熱器300的一個(gè)換熱通道換熱升溫后，再進(jìn)入加熱爐200進(jìn)一步升溫，再進(jìn)入反應(yīng)器100，對(duì)失活的HZSM-5分子篩催化劑進(jìn)行燒焦再生，再生尾氣離開反應(yīng)器100后，進(jìn)入換熱器300的另一個(gè)換熱通道降溫回收熱量后，從出口物流切換閥420的再生尾氣出口排入煙囪排空；
[0055]再生過程中，再生尾氣中CO2或⑶含量不斷降低，直到含量穩(wěn)定或低于10?10ppmv時(shí)，進(jìn)口物流切換閥410關(guān)閉再生氣20的進(jìn)口，同時(shí)開啟反應(yīng)進(jìn)料11的進(jìn)口，出口物流切換閥420關(guān)閉再生尾氣30的出口，同時(shí)開啟反應(yīng)產(chǎn)物17的出口，催化劑再生過程暫停，脫水反應(yīng)過程啟用；
[0056]重復(fù)上述A、B兩個(gè)過程，實(shí)現(xiàn)甲醇催化脫水制丙烯反應(yīng)過程和催化劑再生過程的周期性循環(huán)轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)甲醇制丙烯的生產(chǎn)連續(xù)化。
[0057]圖1中，12-16分別表示不同裝置或設(shè)備進(jìn)口或出口的反應(yīng)物流。
[0058]其中，甲醇催化脫水制丙烯反應(yīng)過程的時(shí)間為50?500小時(shí)，優(yōu)選為100?400小時(shí)，更優(yōu)選為200?300小時(shí);催化劑再生過程的時(shí)間為5?50小時(shí)，優(yōu)選為10?40小時(shí)，更優(yōu)選為20?30小時(shí)。
[0059]其中，甲醇原料10中包含甲醇、二甲醚和水，其中甲醇或二甲醚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10?50%，水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10?50% ;甲醇原料10和C4?C7的高碳烯烴餾分90的質(zhì)量比為10:1?I: I，優(yōu)選為6:1?2:1，更優(yōu)選為4:1?3:1。
[0060]其中，甲醇原料10折合為甲醇(I公斤二甲醚相當(dāng)于64/46= 1.3913公斤甲醇)的流量為1.0?10.0公斤甲醇/公斤催化劑/小時(shí)，優(yōu)選為2.0?5.0。
[0061 ]其中，再生氣20中包括質(zhì)量分?jǐn)?shù)I?1 %的氧氣，優(yōu)選為2.0?5.0 %，其稀釋組分為氮?dú)?、二氧化碳或水蒸氣等?br>[0062]其中，甲醇制丙烯反應(yīng)狀態(tài)下反應(yīng)器的進(jìn)口溫度為350_450°C，催化劑再生狀態(tài)下反應(yīng)器的進(jìn)口溫度為450-650°C ；
[0063]其中，進(jìn)入換熱器前原料物流的溫度為50_150°C，從換熱器出來(lái)的原料物流的溫度為 250-400 °C;
[0064]其中，反應(yīng)器進(jìn)口絕對(duì)壓力為0.15-1.0MPa。
[0065]其中，催化劑為HZSM-5型分子篩顆粒，分子篩顆粒為球形、圓柱型或圓環(huán)柱型，直徑3_5mm0
[0066]其中，催化劑的單程壽命一般為1-25天，當(dāng)甲醇轉(zhuǎn)化率低于90-95%時(shí)，系統(tǒng)即可切換進(jìn)行催化劑再生，再生次數(shù)達(dá)到5-50次后，即可更換新鮮催化劑。
[0067]圖2是本發(fā)明的另一種實(shí)施方式。與圖1不同的是，進(jìn)口切換閥410和出口切換閥420分別由兩個(gè)可以單獨(dú)啟閉的閥門組成，可以是蝶閥，截止閥，或其他具有開關(guān)作用的閥門。
[0068]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0069]實(shí)施例1
[0070]如圖1所示，一種甲醇制丙烯的反應(yīng)再生裝置，包括一個(gè)進(jìn)口物流切換閥410、一臺(tái)列管式換熱器300、一臺(tái)加熱爐200、一臺(tái)單段式固定床反應(yīng)器100、一個(gè)出口物流切換閥420和分離單元500。反應(yīng)器100中裝填50噸催化劑，催化劑為HZSM-5型分子篩顆粒，Si/Al比為200 ο甲醇原料10流量為200噸/小時(shí);循環(huán)物流為水和烴類的混合物，流量為水252噸/小時(shí)、C2和C4-C6經(jīng)775噸/小時(shí)。經(jīng)換熱和加熱爐加熱后，反應(yīng)物流14的溫度為400 °C。經(jīng)反應(yīng)后，反應(yīng)物流15的溫度為480°C，甲醇轉(zhuǎn)化率為99%。經(jīng)分離后，丙烯60產(chǎn)量為76.6噸/小時(shí)，相當(dāng)于丙烯選擇性為87.54%，燃料氣和液化氣為3噸/小時(shí)，混合芳烴為4.5噸/小時(shí)。
[0071 ] 裝置運(yùn)行120小時(shí)后，甲醇轉(zhuǎn)化率下降到95 %，此時(shí)切換進(jìn)口物流切換閥410和出口物流切換閥420的進(jìn)出口，使裝置進(jìn)口物流為再生氣20，出口物流為再生尾氣30。再生氣20為摩爾比氧氣:氮?dú)?5:95的混合物，流量為100噸/小時(shí)。經(jīng)加熱爐200加熱至500°C后，進(jìn)入反應(yīng)器100進(jìn)行再生。24小時(shí)后，測(cè)得出口反應(yīng)物流15中二氧化碳濃度低于lOppm，可以認(rèn)為再生完成，反應(yīng)器進(jìn)入下一周期。
[0072]實(shí)施例2
[0073]如圖1所示，一種甲醇制丙烯的反應(yīng)再生裝置，包括一個(gè)進(jìn)口物流切換閥410、一臺(tái)列管式換熱器300、一臺(tái)加熱爐200、一臺(tái)單段式固定床反應(yīng)器100、一個(gè)出口物流切換閥420和分離單元500。反應(yīng)器100中裝填50噸催化劑，催化劑為ZSM-5型高硅分子篩顆粒，硅鋁比同實(shí)施例1。甲醇原料1流量為100噸/小時(shí)；循環(huán)物流為水和烴類的混合物，流量為水126噸/小時(shí)、CdPC4-C6烴387噸/小時(shí)。經(jīng)換熱和加熱爐加熱后，反應(yīng)物流14的溫度為400°C。經(jīng)反應(yīng)后，反應(yīng)物流15的溫度為480°C，甲醇轉(zhuǎn)化率為99.9%。經(jīng)分離后，丙烯產(chǎn)量為35.6噸/小時(shí)，相當(dāng)于丙烯選擇性為81.37%，燃料氣和液化氣為3.5噸/小時(shí)，混合芳烴為5.3噸/小時(shí)。
[0074]裝置運(yùn)行300小時(shí)后，甲醇轉(zhuǎn)化率下降到95%，此時(shí)切換進(jìn)口物流切換閥410和出口物流切換閥420的進(jìn)出口，使裝置進(jìn)口物流為再生氣20，出口物流為再生尾氣30。再生氣20為摩爾比氧氣:二氧化碳=5:95的混合物，流量為500噸/小時(shí)。經(jīng)加熱爐200加熱至550°C后，進(jìn)入反應(yīng)器100進(jìn)行再生。24小時(shí)后，測(cè)得出口反應(yīng)物流15中二氧化碳濃度低于80ppm，可以認(rèn)為再生完成，反應(yīng)器進(jìn)入下一周期。
[0075]實(shí)施例3
[0076]如圖1所示，一種甲醇制丙烯的反應(yīng)再生裝置，包括一個(gè)進(jìn)口物流切換閥410、一臺(tái)列管式換熱器300、一臺(tái)加熱爐200、一臺(tái)單段式固定床反應(yīng)器100、一個(gè)出口物流切換閥420和分離單元500。反應(yīng)器100中裝填50噸催化劑，催化劑為ZSM-5型高硅分子篩顆粒，硅鋁比同實(shí)施例1。甲醇原料10流量為400噸/小時(shí)；循環(huán)物流為水和烴類的混合物，流量為水504噸/小時(shí)、CdPC4-C6烴1548噸/小時(shí)。經(jīng)換熱和加熱爐加熱后，反應(yīng)物流14的溫度為400 °C。經(jīng)反應(yīng)后，反應(yīng)物流15的溫度為480°C，甲醇轉(zhuǎn)化率為97%。經(jīng)分離后，丙烯產(chǎn)量為161噸/小時(shí)，相當(dāng)于丙烯選擇性為92.0%，燃料氣和液化氣為5.5噸/小時(shí)，混合芳烴為8.5噸/小時(shí)。
[0077]裝置運(yùn)行100小時(shí)后，甲醇轉(zhuǎn)化率下降到90 %，此時(shí)切換進(jìn)口物流切換閥410和出口物流切換閥420的進(jìn)出口，使裝置進(jìn)口物流為再生氣20，出口物流為再生尾氣30。再生氣20為摩爾比氧氣:二氧化碳=5:95的混合物，流量為500噸/小時(shí)。經(jīng)加熱爐200加熱至600°C后，進(jìn)入反應(yīng)器100進(jìn)行再生。24小時(shí)后，測(cè)得出口反應(yīng)物流15中二氧化碳濃度低于15ppm，可以認(rèn)為再生完成，反應(yīng)器進(jìn)入下一周期。
[0078]實(shí)施例4
[0079]與實(shí)施例1所不同的是，反應(yīng)器100為包含5段獨(dú)立床層的固定床反應(yīng)器，床層之間完全隔離，床層上方分別安裝分布器，床層下方設(shè)有氣體出口。每段床層中裝填10噸催化劑，催化劑為HZSM-5型高硅分子篩顆粒，硅鋁比同實(shí)施例1。甲醇原料10流量為200噸/小時(shí)；循環(huán)物流為水和烴類的混合物，流量為水252噸/小時(shí)、CdPC4-C6烴775噸/小時(shí)。經(jīng)換熱和加熱爐加熱后，反應(yīng)物流14的溫度為400°C，平均分成5股物流分別進(jìn)入5段床層。經(jīng)反應(yīng)后，反應(yīng)物流15的溫度為480°C，甲醇轉(zhuǎn)化率為99%。經(jīng)分離后，丙烯產(chǎn)量為80噸/小時(shí)，相當(dāng)于丙烯選擇性為91.43%，燃料氣和液化氣為3噸/小時(shí)，混合芳烴為4.5噸/小時(shí)。
[0080]裝置運(yùn)行120小時(shí)后，甲醇轉(zhuǎn)化率下降到95 %，此時(shí)切換進(jìn)口物流切換閥410和出口物流切換閥420的進(jìn)出口，使裝置進(jìn)口物流為再生氣20，出口物流為再生尾氣30。再生氣20為摩爾比氧氣:氮?dú)?5:95的混合物，流量為100噸/小時(shí)。經(jīng)加熱爐200加熱至500°C后，平均分成5股物流分別進(jìn)入5段床層進(jìn)行再生。24小時(shí)后，測(cè)得出口反應(yīng)物流15中二氧化碳濃度低于SOppm，可以認(rèn)為再生完成，反應(yīng)器進(jìn)入下一周期。
[0081 ] 實(shí)施例5
[0082]如圖2所示，一種甲醇制丙烯的反應(yīng)再生裝置，包括一個(gè)進(jìn)口物流切換閥410、一臺(tái)列管式換熱器300、一臺(tái)加熱爐200、一臺(tái)單段式固定床反應(yīng)器100、一個(gè)出口物流切換閥420和分離單元500 ο反應(yīng)器100中裝填50噸催化劑，催化劑為HZSM-5型高硅分子篩顆粒，硅鋁比同實(shí)施例1。甲醇原料10流量為400噸/小時(shí)；循環(huán)物流為水和烴類的混合物，流量為水510噸/小時(shí)、CdPC4-C6烴1500噸/小時(shí)。經(jīng)換熱和加熱爐加熱后，反應(yīng)物流14的溫度為350 °C。經(jīng)反應(yīng)后，反應(yīng)物流15的溫度為480°C，甲醇轉(zhuǎn)化率為99%。經(jīng)分離后，丙烯產(chǎn)量為155噸/小時(shí)，燃料氣和液化氣為7噸/小時(shí)，混合芳烴為13噸/小時(shí)。
[0083]裝置運(yùn)行150小時(shí)后，甲醇轉(zhuǎn)化率下降到95%，此時(shí)切換進(jìn)口物流切換閥410和出口物流切換閥420的進(jìn)出口，使裝置進(jìn)口物流為再生氣20，出口物流為再生尾氣30。再生氣20為摩爾比氧氣:氮?dú)?5:95的混合物，流量為100噸/小時(shí)。經(jīng)加熱爐200加熱至500°C后，進(jìn)入反應(yīng)器100進(jìn)行再生。24小時(shí)后，測(cè)得出口反應(yīng)物流15中二氧化碳濃度低于50ppm，可以認(rèn)為再生完成，反應(yīng)器進(jìn)入下一周期。
[0084]實(shí)施例6
[0085]如圖2所示，一種甲醇制丙烯的反應(yīng)再生裝置，包括一套由兩個(gè)截止閥組成的進(jìn)口物流切換閥410、一臺(tái)列管式換熱器300、一臺(tái)加熱爐200、一臺(tái)單段式固定床反應(yīng)器100、一套由兩個(gè)截止閥組成的出口物流切換閥420和分離單元500。反應(yīng)器100中裝填50噸催化劑，催化劑為HZSM-5型高硅分子篩顆粒，硅鋁比同實(shí)施例1。反應(yīng)過程中，首先打開反應(yīng)進(jìn)料11和反應(yīng)產(chǎn)物17所對(duì)應(yīng)的閥門，關(guān)閉再生氣20和再生尾氣30所對(duì)應(yīng)的閥門。甲醇原料10流量為200噸/小時(shí);循環(huán)物流為水和烴類的混合物，流量為水252噸/小時(shí)、C2和C4-C6烴775噸/小時(shí)。經(jīng)換熱和加熱爐加熱后，反應(yīng)物流14的溫度為400°C。經(jīng)反應(yīng)后，反應(yīng)物流15的溫度為4800C，甲醇轉(zhuǎn)化率為99%。經(jīng)分離后，丙烯產(chǎn)量為80噸/小時(shí)，燃料氣和液化氣為3噸/小時(shí)，混合芳烴為4.5噸/小時(shí)。
[0086]裝置運(yùn)行120小時(shí)后，甲醇轉(zhuǎn)化率下降到95%，此時(shí)關(guān)閉反應(yīng)進(jìn)料11和反應(yīng)產(chǎn)物17所對(duì)應(yīng)的閥門，打開再生氣20和再生尾氣30所對(duì)應(yīng)的閥門，使裝置進(jìn)口物流為再生氣20，出口物流為再生尾氣30。再生氣20為摩爾比氧氣:氮?dú)?5:95的混合物，流量為100噸/小時(shí)。經(jīng)加熱爐200加熱至500°C后，進(jìn)入反應(yīng)器100進(jìn)行再生。24小時(shí)后，測(cè)得出口反應(yīng)物流15中二氧化碳濃度低于60ppm，可以認(rèn)為再生完成，反應(yīng)器進(jìn)入下一周期。
[0087]上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種甲醇制丙烯的反應(yīng)再生系統(tǒng)，其特征在于，所述的反應(yīng)再生系統(tǒng)包括反應(yīng)器(100)、加熱爐(200)、換熱器(300)、進(jìn)口物流切換閥(410)、出口物流切換閥(420)及分離單元(500)，所述的反應(yīng)器(100)入口依次與加熱爐(200)、換熱器(300)其中一個(gè)換熱通道和進(jìn)口物流切換閥(410)連通構(gòu)成原料通道，所述的反應(yīng)器(100)的出口依次與換熱器(300)另一個(gè)換熱通道、出口物流切換閥(420)及分離單元(500)連通構(gòu)成產(chǎn)物通道； 所述的反應(yīng)器(100)為絕熱固定床反應(yīng)器，所述反應(yīng)器(100)內(nèi)置有高硅HZSM-5分子篩催化劑； 所述進(jìn)口物流切換閥(410)有兩個(gè)進(jìn)口物流通道，其中一個(gè)走反應(yīng)進(jìn)料(11)，另一個(gè)走再生氣(20); 所述出口物流切換閥(420)有兩個(gè)出口物流通道，其中一個(gè)走反應(yīng)產(chǎn)物(17)另一個(gè)走再生尾氣(30)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種甲醇制丙烯的反應(yīng)再生系統(tǒng)，其特征在于，所述分離單元(500)為將反應(yīng)產(chǎn)物分離出主要含Cl?C4烷烴的燃?xì)?40)、乙烯(50)、丙烯(60)、水(70)、主要含C5以上烷烴和芳烴的汽油餾分(80)和C4?C7的高碳烯烴餾分(90)的加壓和常壓精餾塔組。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種甲醇制丙烯的反應(yīng)再生系統(tǒng)，其特征在于，甲醇原料(10)與所述C4?C7的高碳烯烴餾分(90)混合后作為反應(yīng)進(jìn)料(11)，所述反應(yīng)進(jìn)料(11)進(jìn)入進(jìn)口物流切換閥(410)的一個(gè)進(jìn)口，再依次進(jìn)入換熱器(300)的一個(gè)換熱通道，加熱爐(200)，反應(yīng)器(100)和換熱器(300)的另一個(gè)換熱通道，再經(jīng)出口物流切換閥(420)的一個(gè)出口流出形成反應(yīng)產(chǎn)物(17)，所述反應(yīng)產(chǎn)物(17)進(jìn)入產(chǎn)物分離單元(500); 所述再生氣(20)進(jìn)入進(jìn)口物流切換閥(410)的另一個(gè)進(jìn)口，再依次進(jìn)入換熱器(300)的一個(gè)換熱通道，加熱爐(200)，反應(yīng)器(100)和換熱器(300)的另一個(gè)換熱通道，再經(jīng)出口物流切換閥(420)的另一個(gè)出口流出形成再生尾氣(30)，所述再生尾氣(30)進(jìn)入煙囪。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種甲醇制丙烯的反應(yīng)再生系統(tǒng)，其特征在于，所述進(jìn)口物流切換閥(410)還包括控制兩個(gè)進(jìn)口物流通道(11)和(20)啟閉的自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)，所述控制機(jī)構(gòu)是氣動(dòng)、電動(dòng)或油壓元件； 所述出口物流切換閥(420)也包括控制兩個(gè)出口物流通道(17)和(30)啟閉的自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)，所述控制機(jī)構(gòu)也是氣動(dòng)、電動(dòng)或油壓元件。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種甲醇制丙烯的反應(yīng)再生系統(tǒng)，其特征在于，所述的反應(yīng)器(100)為一獨(dú)立的絕熱固定床反應(yīng)器或多段平行絕熱固定床反應(yīng)器中的一段。6.—種基于權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述系統(tǒng)進(jìn)行甲醇制丙烯的反應(yīng)再生方法，其特征在于，該方法通過反應(yīng)氣和再生氣的周期性切換，實(shí)現(xiàn)甲醇催化脫水制丙烯反應(yīng)和催化劑再生過程的周期性轉(zhuǎn)換，所述的反應(yīng)再生方法具體包括以下步驟: A、甲醇催化脫水制丙烯反應(yīng)過程: 甲醇原料(10)與C4?C7的高碳烯烴餾分(90)混合后形成反應(yīng)進(jìn)料(11)，所述反應(yīng)進(jìn)料(11)進(jìn)入進(jìn)口物流切換閥(410)的一個(gè)進(jìn)口，再進(jìn)入換熱器(300)的一個(gè)換熱通道升溫，經(jīng)過加熱爐(200)后從反應(yīng)器(100)入口進(jìn)入反應(yīng)器(100)內(nèi)，在反應(yīng)器(100)內(nèi)進(jìn)行催化脫水制烯烴的反應(yīng)，同時(shí)溫度升高； 反應(yīng)后產(chǎn)物從反應(yīng)器(100)出口流經(jīng)換熱器(300)另一個(gè)換熱通道降溫回收反應(yīng)熱，然后經(jīng)出口物流切換閥(420)的一個(gè)出口流出形成反應(yīng)產(chǎn)物(17)，所述反應(yīng)產(chǎn)物(17)進(jìn)入產(chǎn)物分離單元(500)進(jìn)行分離，得到主要含Cl?C4烷烴的燃?xì)?40)、乙烯(50)、丙烯(60)、水(70),主要含C5以上烷烴和芳烴的汽油餾分(80)和C4?C7的高碳烯烴餾分(90); 所述C4?C7的高碳烯烴餾分(90)循環(huán)利用，與甲醇原料(10)合流作為反應(yīng)器(100)的反應(yīng)進(jìn)料，提尚丙稀(60)或乙稀(50)的選擇性； 隨著催化脫水反應(yīng)的進(jìn)行，所述反應(yīng)器(100)中的HZSM-5分子篩催化劑結(jié)焦失活，轉(zhuǎn)化效率逐漸降低，直到甲醇的出口轉(zhuǎn)化率由初期的大于99 %降低到小于90?95 %，所述進(jìn)口物流切換閥(410)關(guān)閉反應(yīng)進(jìn)料(11)的進(jìn)口，同時(shí)開啟再生氣(20)的進(jìn)口，所述出口物流切換閥(420)關(guān)閉反應(yīng)產(chǎn)物(I7)的出口，同時(shí)開啟再生尾氣(30)的出口，脫水反應(yīng)過程暫停，催化劑再生過程啟用； B、催化劑再生過程: 再生氣(20)從進(jìn)口物流切換閥(410)的再生氣進(jìn)口進(jìn)入，依次進(jìn)入換熱器(300)的一個(gè)換熱通道換熱升溫后，再進(jìn)入加熱爐(200)進(jìn)一步升溫，再進(jìn)入反應(yīng)器(100)，對(duì)失活的HZSM-5分子篩催化劑進(jìn)行燒焦再生，再生尾氣離開反應(yīng)器(100)后，進(jìn)入換熱器(300)的另一個(gè)換熱通道降溫回收熱量后，從出口物流切換閥(420)的再生尾氣出口排入煙囪排空； 所述再生過程中，再生尾氣中CO2或CO含量不斷降低，直到含量穩(wěn)定或低于10?10ppmv時(shí)，所述進(jìn)口物流切換閥(410)關(guān)閉再生氣(20)的進(jìn)口，同時(shí)開啟反應(yīng)進(jìn)料(II)的進(jìn)口，所述出口物流切換閥(420)關(guān)閉再生尾氣(30)的出口，同時(shí)開啟反應(yīng)產(chǎn)物(17)的出口，催化劑再生過程暫停，脫水反應(yīng)過程啟用； 重復(fù)上述A、B兩個(gè)過程，實(shí)現(xiàn)所述甲醇催化脫水制丙烯反應(yīng)過程和所述催化劑再生過程的周期性循環(huán)轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)甲醇制丙烯的生產(chǎn)連續(xù)化。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種甲醇制丙烯的反應(yīng)再生方法，其特征在于，所述甲醇催化脫水制丙烯反應(yīng)過程的時(shí)間為50?500小時(shí)，優(yōu)選為100?400小時(shí)，更優(yōu)選為200?300小時(shí)； 所述催化劑再生過程的時(shí)間為5?50小時(shí)，優(yōu)選為10?40小時(shí)，更優(yōu)選為20?30小時(shí)。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種甲醇制丙烯的反應(yīng)再生方法，其特征在于，所述的甲醇原料(10)中包含甲醇、二甲醚和水，其中甲醇或二甲醚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10?50%，水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1?50 % ;所述甲醇原料(1)和所述C4?C7的高碳烯烴餾分(90)的質(zhì)量比為10:1?1:1，優(yōu)選為6:1?2:1，更優(yōu)選為4:1?3:1。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種甲醇制丙烯的反應(yīng)再生方法，其特征在于，所述甲醇原料(10)折合為甲醇的流量為1.0?10.0公斤甲醇/公斤催化劑/小時(shí)，優(yōu)選為2.0?5.0。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種甲醇制丙烯的反應(yīng)再生方法，其特征在于，所述再生氣(20)中包括質(zhì)量分?jǐn)?shù)I?10%的氧氣，優(yōu)選為2.0?5.0%，其稀釋組分為氮?dú)?、二氧化碳或水蒸氣?br>【文檔編號(hào)】B01J29/90GK106008128SQ201610353386
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月25日
【發(fā)明人】黃尋, 肖文德
【申請(qǐng)人】上海交通大學(xué)