一種甲醇制丙烯的固定床反應(yīng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于煤化工、天然氣化工領(lǐng)域，尤其是涉及一種甲醇制丙烯的固定床反應(yīng)器，具體為一種多段取熱式固定床反應(yīng)器結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]丙烯是三大合成材料的基本原料，是石油化工的龍頭產(chǎn)品之一，可用于生產(chǎn)聚丙烯、丙烯腈、丁辛醇、環(huán)氧丙烷、丙酮等多種重要的有機(jī)化工原料。目前，世界上約95%的丙烯來(lái)自于傳統(tǒng)的石油路線，其中60%來(lái)自于蒸汽裂解制乙烯的聯(lián)產(chǎn)，35%來(lái)自于煉油廠催化裂化裝置的副產(chǎn)物，隨著石油資源的日益緊缺，通過(guò)石油制得丙烯的成本不斷提高。另夕卜，上述兩種主要的生產(chǎn)路線中，丙烯均為副產(chǎn)物，還有5%的丙烯通過(guò)丙烷脫氫等其他途徑生成。這樣的產(chǎn)品路線結(jié)構(gòu)決定了丙烯長(zhǎng)久以來(lái)處于乙烯生產(chǎn)的從屬地位，加劇了丙烯供需的不平衡。
[0003]甲醇制丙烯(MTP)工藝是以煤基或天然氣基甲醇為原料，通過(guò)催化合成反應(yīng)，生產(chǎn)丙烯的工藝技術(shù)，該技術(shù)特別適合于我國(guó)“富煤、貧油、少氣”的能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。MTP極有可能成為繼蒸汽裂解和催化裂化之后丙烯的第三大穩(wěn)定來(lái)源。MTP反應(yīng)為強(qiáng)放熱反應(yīng)，反應(yīng)放熱量約為31?45kJ/mol甲醇，如此大的放熱量若不采取任何取熱措施，其反應(yīng)床層溫升可高達(dá)600°C，如此大的溫升是MTP催化劑無(wú)法承受的，因此必須采取相關(guān)措施大幅度降低反應(yīng)溫升。
[0004]現(xiàn)有MTP工藝技術(shù)主要來(lái)源于Lurgi公司，CN101460239A公布了該反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)形式。反應(yīng)器共分為6個(gè)床層，床層間通過(guò)注入甲醇脫水生成二甲醚的反應(yīng)產(chǎn)物冷卻上床層流出的反應(yīng)產(chǎn)物，甲醇脫水生產(chǎn)二甲醚的反應(yīng)產(chǎn)物分為氣液兩相注入床層間，有效利用液相產(chǎn)物汽化相變熱降低上床層反應(yīng)產(chǎn)物溫度。
[0005]CN101653710B公布了一種多級(jí)多通道徑向絕熱式反應(yīng)器，該反應(yīng)器殼體內(nèi)沿軸向設(shè)置多級(jí)反應(yīng)床層，每個(gè)反應(yīng)器床層由若干個(gè)徑向絕熱式反應(yīng)器組合而成，用于在合理控溫的同時(shí)降低反應(yīng)器阻力，提高反應(yīng)器空間利用率。
[0006]CN103030505A開(kāi)發(fā)了一種多段絕熱式反應(yīng)器用于MTP工藝，該反應(yīng)可采用兩種方法降低床層溫度，一是采用床層間注入激冷物流冷卻，另一方法為床層間設(shè)置內(nèi)取熱器。該方法的顯著優(yōu)點(diǎn)為充分利用了 MTP反應(yīng)放出的熱量，用以加熱其他物流，能耗低。另外，MTP工藝中通常利用甲醇脫水合成二甲醚液相反應(yīng)產(chǎn)物的汽化熱降低下催化劑床層入口溫度，CN104107670公布了在催化劑床層間設(shè)置一填料層，用以為液相產(chǎn)品汽化取熱提供空間，有效移出反應(yīng)熱量。
[0007]鑒于MTP工藝強(qiáng)放熱反應(yīng)的特點(diǎn)，采取有效移熱措施降低固定床反應(yīng)器床層的溫升是MTP反應(yīng)器設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵，本實(shí)用新型即有針對(duì)性的解決了強(qiáng)放熱固定床反應(yīng)器的移熱冋題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型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強(qiáng)化換熱效果、減少催化劑床層數(shù)目、降低反應(yīng)器總高度的甲醇制丙烯的固定床反應(yīng)器。
[0009]本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0010]—種甲醇制丙烯的固定床反應(yīng)器，包括:反應(yīng)器殼體、設(shè)置在殼體頂部的反應(yīng)原料進(jìn)口、設(shè)置在殼體內(nèi)的數(shù)個(gè)催化劑床層，設(shè)置在殼體底部的反應(yīng)產(chǎn)物出口，
[0011]所述的催化劑床層中設(shè)有取熱管束，該取熱管束外填裝甲醇制丙烯ZSM-5型催化劑，反應(yīng)原料在取熱管束外自上而下流經(jīng)催化劑床層，取熱介質(zhì)自下而上在取熱管束內(nèi)流動(dòng)，與反應(yīng)原料進(jìn)行換熱。
[0012]所述的取熱管束的頂部還連接有氣體分布器，取熱介質(zhì)與甲醇脫水合成二甲醚反應(yīng)產(chǎn)物中的氣相經(jīng)氣體分布器混合后進(jìn)入催化劑床層。
[0013]所述的催化劑床層間設(shè)有氣體分布器，甲醇脫水合成二甲醚反應(yīng)產(chǎn)物中的氣相經(jīng)氣體分布器進(jìn)入催化劑床層。
[0014]所述的取熱管束頂部為開(kāi)口結(jié)構(gòu)，取熱介質(zhì)經(jīng)開(kāi)口直接進(jìn)入催化劑床層。
[0015]所述的取熱管束的頂部開(kāi)口上設(shè)有放置雜物落入的管帽。
[0016]所述的催化劑床層設(shè)有3-5個(gè)。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0018](1)催化劑床層中的反應(yīng)熱得到充分利用，用以加熱原料甲醇或者汽化循環(huán)返回的C4?C6混合烴類，降低催化劑床層溫升，降低能耗。
[0019](2)由于催化劑床層中引入冷卻物流，催化劑床層溫升相應(yīng)降低，在催化劑床層溫升等同的條件下，可以多裝填催化劑，單床層催化劑裝填量增加，同樣處理量條件下，則可以減少催化劑床層數(shù)目，降低反應(yīng)器總高度。
[0020](3)催化劑裝填在管外，反應(yīng)器空間利用率高。與管內(nèi)裝填催化劑相比，催化劑裝填工作量降低。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為實(shí)施例1中本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為實(shí)施例2中本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖中，1-反應(yīng)器殼體、2-催化劑床層、3-取熱管束，4-氣體分布器，5-取熱管帽、A-反應(yīng)原料、B-取熱介質(zhì)、C-反應(yīng)產(chǎn)物、D-甲醇脫水合成二甲醚反應(yīng)產(chǎn)物中的氣相。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0025]實(shí)施例1
[0026]—種甲醇制丙烯的固定床反應(yīng)器，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括:反應(yīng)器殼體1、設(shè)置在殼體頂部的反應(yīng)原料進(jìn)口、設(shè)置在殼體內(nèi)的3-5個(gè)催化劑床層2，本實(shí)施例中共設(shè)置有四個(gè)，設(shè)置在殼體底部的反應(yīng)產(chǎn)物出口。在催化劑床層2中設(shè)有取熱管束3，該取熱管束3外填裝甲醇制丙烯ZSM-5型催化劑，反應(yīng)原料A在取熱管束3外自上而下流經(jīng)催化劑床層，取熱介質(zhì)自下而上在取熱管束內(nèi)流動(dòng)，與反應(yīng)原料進(jìn)行換熱。具體來(lái)說(shuō)，甲醇脫水合成二甲醚的反應(yīng)原料A自上部進(jìn)入反應(yīng)器的第一催化劑床層，在催化劑床層中發(fā)生放熱反應(yīng)生成丙烯等烴類物質(zhì)，熱量由管束內(nèi)的取熱介質(zhì)B取出，取熱介質(zhì)經(jīng)管線進(jìn)入反應(yīng)器第一催化劑床層中的取熱管束3內(nèi)，發(fā)生汽化反應(yīng)，移出催化劑床層間的反應(yīng)熱。取熱介質(zhì)B可以為甲醇、甲醇脫水合成二甲醚反應(yīng)產(chǎn)物中的液相或者M(jìn)TP反應(yīng)產(chǎn)物分離后循環(huán)返回的液相C4?C6烴類等。取熱管束3的頂部還連接有氣體分布器4，甲醇脫水合成二甲醚反應(yīng)產(chǎn)物中的氣相D經(jīng)氣體分布器4進(jìn)入催化劑床層間，與加熱后的取熱介質(zhì)B和上催化劑床層反應(yīng)產(chǎn)物混合降溫后，進(jìn)入到下催化劑床層繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)生成烴類物質(zhì)，其他催化劑床層依次類推。反應(yīng)產(chǎn)物C經(jīng)反應(yīng)器出口流出該反應(yīng)器進(jìn)入冷卻分離單元。
[0027]實(shí)施例2
[0028]—種甲醇制丙烯的固定床反應(yīng)器，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，與實(shí)施例1大致相同，不同之處在于，氣體分布器4設(shè)置在催化劑床層間，僅甲醇脫水合成二甲醚反應(yīng)產(chǎn)物中的氣相D經(jīng)氣體分布器4進(jìn)入催化劑床層2。取熱管束3頂部為開(kāi)口結(jié)構(gòu)，取熱介質(zhì)B經(jīng)開(kāi)口直接進(jìn)入催化劑床層，在取熱管束3的頂部開(kāi)口上設(shè)有取熱管帽5，用以防止催化劑顆粒等雜物進(jìn)入取熱管中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種甲醇制丙烯的固定床反應(yīng)器，包括:反應(yīng)器殼體、設(shè)置在殼體頂部的反應(yīng)原料進(jìn)口、設(shè)置在殼體內(nèi)的數(shù)個(gè)催化劑床層，設(shè)置在殼體底部的反應(yīng)產(chǎn)物出口， 其特征在于，所述的催化劑床層中設(shè)有取熱管束，該取熱管束外填裝甲醇制丙烯ZSM-5型催化劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種甲醇制丙烯的固定床反應(yīng)器，其特征在于，所述的取熱管束的頂部還連接有氣體分布器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種甲醇制丙烯的固定床反應(yīng)器，其特征在于，所述的催化劑床層間設(shè)有氣體分布器。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種甲醇制丙烯的固定床反應(yīng)器，其特征在于，所述的取熱管束頂部為開(kāi)口結(jié)構(gòu)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種甲醇制丙烯的固定床反應(yīng)器，其特征在于，所述的取熱管束的頂部開(kāi)口上設(shè)有放置雜物落入的管帽。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的一種甲醇制丙烯的固定床反應(yīng)器，其特征在于，所述的催化劑床層設(shè)有3-5個(gè)。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種甲醇制丙烯的固定床反應(yīng)器，包括：反應(yīng)器殼體、設(shè)置在殼體頂部的反應(yīng)原料進(jìn)口、設(shè)置在殼體內(nèi)的數(shù)個(gè)催化劑床層，設(shè)置在殼體底部的反應(yīng)產(chǎn)物出口，催化劑床層中設(shè)有取熱管束，該取熱管束外填裝甲醇制丙烯ZSM-5型催化劑，反應(yīng)原料在取熱管束外自上而下流經(jīng)催化劑床層，取熱介質(zhì)自下而上在取熱管束內(nèi)流動(dòng)，與反應(yīng)原料進(jìn)行換熱。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型充分利用了催化劑床層的反應(yīng)放熱，降低了催化劑床層溫升，能耗降低。同等處理量條件下，可以減少催化劑床層數(shù)目，降低反應(yīng)器高度。
【IPC分類】B01J8/02, C07C1/20, C07C11/06
【公開(kāi)號(hào)】CN205095758
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520683124
【發(fā)明人】馬成國(guó), 李立新
【申請(qǐng)人】上海河圖工程股份有限公司
【公開(kāi)日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年9月6日