专利名称：一种含氧化合物生产低碳烯烃的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于从一种或者几种非烃化合物制备烃技术领域，特别涉及一种含氧化合物生产低碳烯烃装置。
背景技术：
轻质烯烃和轻质芳烃是石油化工的基本原料。目前乙烯生产主要依靠轻石脑油原料的管式炉水蒸汽裂解工艺。由于原油资源的短缺和价格的日益高涨，石脑油资源已经越来越显得不足，轻质烯烃的生产成本越来越高。国内外正积极开发原料来源更丰富的乙烯生产路线，含氧化合物原料经金属改性的SAPO类型磷硅酸铝氧化物分子筛的催化作用，可生成以乙烯、丙烯为主的反应产物，正受到国内外广泛的重视。含氧化合物制取低碳烯烃工艺的反应特点是快速反应、强放热、且醇剂比比较低，是在连续的反应-再生的密相流化床反应器中进行反应和再生。反应生成的富含乙烯和丙·烯等低碳烯烃的高温油气，需要进行急冷和水洗，除去其中的催化剂并降温，然后送往烯烃分离系统进行分离。近年来，有关含氧化合物制烯烃工艺的核心一反应器的研究与开发，已成为业内人土研究的热点和重点。人们从工艺流程以及设备结构等方面进行了广泛的研究和探索。埃克森美孚化学专利公司CN1688522A中披露了一种含氧物制烯烃的流化床反应器装置及控制该装置的方法，工艺变量选自下组中的至少一个1)空速，2)平均温度，3)反应物转化率，和4)催化剂上的平均焦炭含量。通常，与至少一个工艺变量相对应的设定点选自⑴反应物进料速率，(2)原料洽，(3)与反应温度有关的函数，例如，反应器的中间温度或沿沿反应器一部分的温升速率，和(4)在反应器立管中的催化剂滞留量。对应的操作变量选自a)进料流量控制阀，b)原料预热温度，c)反应器中催化剂活性，和d)反应区中催化剂的量。这里所描述的测量和操作变量的组合使得能够在最佳操作水平下平稳地控制反应器。环球油品公司CN1830926A披露了含氧化合物转化反应器的催化剂冷却器。包括将一种含氧化合物进料流在反应器内与催化剂接触并将该含氧化合物进料流转化为所述轻质烯烃。当反应沉积物阻塞了催化剂表面上的孔时，催化剂就失效。将失效催化剂的一部分在再生器内再生并将该部分循环返回与更多的含氧化合物进料流接触。在失效催化剂与更多的含氧化合物进料流接触之前，与反应器连接的催化剂冷却器能够冷却经由冷却器循环的失效催化剂。在一种实施方案中，进入催化剂冷却器的所有失效催化剂都从催化剂冷却器底部取出。CN101239874中披露了一种含氧化合物转化制低碳烯烃的反应装置，主要解决现有技术中再生器烧炭程度不好控制、反应器内催化剂平均活性水平不好保证的问题。本发明通过采用一种含氧化合物转化制低碳烯烃的反应装置，主要包括反应器I、待生催化剂汽提器7、再生器9、再生催化剂沉降段11及再生催化剂汽提器12 ;若再生器9出口的催化剂平均积炭量高于所要求值，可以全部或部分返回到再生器9入口继续进行再生，达到含炭量要求的再生催化剂经汽提后通过催化剂输送管线13进入反应器I与已有催化剂混合，达到所需的平均积炭水平，并与原料进行接触的技术方案较好地解决了该问题，可用于低碳烯烃的工业生产中。CN101318868中披露了一种由含氧化合物生成低碳烯烃的方法及装置，解决现有技术中对反应器温度无法实现灵活控制的问题。采用的技术方案为反应产品物流(4)通过热交换器(5)与含氧化合物原料(I)换热后进入急冷系统，换热后的含氧化合物原料(I)进冷却换热器(8)调整温度后进反应器(2)，在所述反应器(2)中设置取热冷却器(21)取出反应器(2)中的过剩反应热。使用本发明方法可实现对反应器的反应温度灵活控制，并大幅度减少催化剂在取热设施内的磨损程度。综上所述，含氧化合物(当前典型采用的是甲醇)制取低碳烯烃工艺的反应 特点是快速反应、强放热、且剂醇比较低，是在连续的反应-再生的密相流化床反应器中进行反应和再生。反应生成的富含乙烯和丙烯等低碳烯烃的高温油气，需要进行急冷和水洗，除去其中催化剂和降温后，送往下部烯烃分离系统进行分离。该工艺使用的SAPO催化剂造价较高，价格是一般催化裂化催化剂的10 30倍，在工程设计和设备选择时要最大程度减少催化剂的磨损和跑损。针对该工艺反应特点，开发了多种型式的装置型式，比较有代表性反应器型式有固定床、提升管、快速流化床等等。在现有的技术中使用上述装置型式存在着催化剂磨损较大、装置剂耗较大问题。针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种由含氧化合物生成低碳烯烃的装置，可以最大程度减少催化剂的磨损和跑损，并且本发明所述的由含氧化合物生成低碳烯烃的装置已经成功地应用在工业生产中。
实用新型内容本实用新型针对现有含氧化合物生产低碳烯烃的装置的快速反应、强放热、且剂醇比较低的特点，而提供一种含氧化合物制低碳烯烃装置，该装置可以最大程度减少催化剂的磨损和跑损。一种含氧化合物生成低碳烯烃的装置，由反应器30、待生催化剂汽提段I、再生器31、再生催化剂汽提段16、再生催化剂输送管13组成，其特征在于反应器30底部与待生催化剂汽提段I连通，待生催化剂汽提段I与再生器31连通，再生器31底部与再生催化剂汽提段16连通，再生催化剂汽提段16与反应器30连通。所述的反应器30顶部设置有出口 10，底部设置有原料进口 3，原料分布器12。所述的反应器30设置有取热器4，优选内取热器4。所述的反应器30内部设置稀相段7、过渡段6、密相段5、油气集气室9和气固快速分离装置8。所述的待生催化剂汽提段I 一端与反应器30连通，另一端与待生催化剂输送管29一端连通，待生催化剂输送管29另一端与再生器31连通。所述待生汽提段I设有I汽提内件和汽提蒸汽分布环。所述的待生催化剂输送管29上设置有待生滑阀14。所述的再生器31顶部设置有出口 22，底部设有主风分布器17。[0020]所述的再生器31底部设置有取热器27和取热器19，优选外取热器27和内取热器19。所述的再生催化剂汽提段16 —端再生器31底部连通，另一端与再生催化剂输送管13 —端连通，再生催化剂输送管13另一端与反应器30连通。所述的再生器31内部设置气固快速分离装置23。所述的再生器设有稀相段24、过渡段25、密相段21。所述再生汽提段16设有汽提内件和汽提蒸汽分布环。所述的反应器30和再生器24采用并列式布置。所述的反应器30为流化床或者湍流床反应器，优选湍流床反应器。 所述的进料分布器12，为分布管、分布板至少一种，优选分布管。本实用新型所述反应器中的取热设施，可以设置内取热器或/和外取热器，优选设置内取热器；取热介质可以是含氧化合物原料、水、惰性介质和导热油的一种或几种，优选含氧化合物原料作为取热介质，并且含氧化合物原料优选液相原料，温度可以在25 200°C范围内，优选25 150°C范围；本发明所述的内取热器，设置在反应器的密相段的中下部，反应器进料分布器的上方。本实用新型所述的反应器密相段内设有再生催化剂入口，再生催化剂入口距进料分布器的高度与反应器密相段的高度之比在O. I 4. O的范围内，优选在O. 5 3的范围内。本实用新型所述的再生器为流化床再生器，优选湍流床流化床再生器。本发明所述再生器器中的气固快速分离装置优选旋风分离器，旋风分离器为I 3级。本实用新型所述的再生器中催化剂再生方式可以采用不完全再生或完全再生，优选采用不完全再生。本实用新型所述的主风分布器，可以是分布管或/和分布板，优选分布管。不仅主风分布均匀，抗磨损，而且使用寿命长。本实用新型所述再生器设置内或/和外取热设施以取走多余热量，取热介质优选除氧水，发生中压蒸汽。本实用新型所述的由含氧化合物生成低碳烯烃的装置，反应温度在350 650°C的范围内，优选在400 550°C的范围内；再生温度在550 750°C的范围内，优选在600 720°C的范围内；反应压力在O. 05 O. 5MPaG的范围内，优选在O. I O. 2MPaG的范围内。再生压力在O. 05 O. 5MPaG的范围内，优选在O. I O. 2MPaG的范围内。本实用新型所述的含氧化合物原料可以选自甲醇、乙醇、二甲醚和C4 ClO醇化合物中一种或一种以上混合物。本实用新型所提供的方法和设备的优点在于(I)采用本实用新型所提供的装置，可以最大程度减少催化剂的磨损和跑损，该工艺使用的SAPO催化剂造价高，可以节省催化剂的投资；(2)采用本实用新型所提供的装置，可以满足MTO工艺反应再生条件的要求。即反应气体停留时间短，催化剂停留时间较长，待生催化剂定碳高的特点。可以有效地控制反应条件和再生条件，通过合理的取热，可实现装置的热量平衡。操作简单，设备投资小；(3)采用本实用新型所提供的装置，反应器、再生器采用并列布置可以降低两器总的高度，催化剂循环顺畅。(4)采用本实用新型所提供的装置，应用于低碳烯烃的工业生产中，具有工艺流程简单，运转周期长，产品中低碳烯烃收率高的优点。
以下结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步的说明。但并不限制本发明的范围。
图I是本实用新型一种含氧化合物生成低碳烯烃的装置图。图中I.待生催化剂汽提段，2.待生催化剂出口，3.原料进口，4.反应器取热器，5.反应器密相段，6.反应器过渡段，7.反应器稀相段，8.气固快速分离器，9.油气集气室，10，反应器出口，11.再生催化剂出口，12.原料分布器，13.再生催化剂输送管，14.待生滑阀，15.再生滑阀，16.再生催化剂汽提段，17.主风分布器，18.主风，19.再生器内取热设施，20.除氧水，21.再生器密相段，22.烟气，23.气固快速分离装置，24.再生器稀相段，25.再生器过渡段，26.外取热器连接管，27.外取热器，28.待生催化剂入口，29.待生催化剂输送管，30.反应器，31.再生器。
具体实施方式
如图I所示本实用新型一种含氧化合物生成低碳烯烃的装置，由反应器30、待生催化剂汽提段I、再生器31、再生催化剂汽提段16、再生催化剂输送管13组成，反应器30底部与待生催化剂汽提段I连通，待生催化剂汽提段I与再生器31连通，再生器31底部与再生催化剂汽提段16连通，再生催化剂汽提段16与反应器30连通。含氧化合物2换热到250°C左右进入反应器进料分配器12。在反应器内与来自再生器的高温再生催化剂直接接触，在催化剂作用下迅速进行放热反应，反应气经气固快速分离装置8除去携带的催化剂后，经反应器顶引出，经换热后送至后部急冷、水洗系统。反应后积炭的待生催化剂进入待生汽提段I汽提，待生汽提段I设有多个汽提蒸汽环管，用于汽提待生催化剂携带的反应气，汽提后的待生催化剂经待生滑阀14后进入待生催化剂输送管29，在氮气或空气的输送下进入再生器。在再生器内与主风逆流接触烧焦后，再生催化剂进入再生汽提段16汽提，再生汽提段16设有多个汽提蒸汽环管，用于汽提再生催化剂携带的烟气，汽提后的再生催化剂经再生滑阀15进入再生催化剂输送管13，在低压蒸汽的输送下进入反应器。再生后的烟气22经气固快速分离装置23除去携带的催化剂后，经再生器顶引出，送至热量回收系统。由于含氧化合物制烯烃反应是放热反应，反应器的过剩热量由反应器内部设气固快速分离装置8取走，取热介质为氧化合物原料3。再生器的过剩热量由再生器的内取热器
19、外取热器27取走。
权利要求1.一种含氧化合物生产低碳烯烃的装置，由反应器(30)、待生催化剂汽提段(I)、再生器(31)、再生催化剂汽提段(16)、再生催化剂输送管(13)组成，其特征在于反应器(30)底部与待生催化剂汽提段(I)连通，待生催化剂汽提段(I)与再生器(31)连通，再生器(31)底部与再生催化剂汽提段(16)连通，再生催化剂汽提段(16)与反应器(30)连通。
2.依照权利要求I所述的一种含氧化合物生产低碳烯烃的装置，其特征在于所述的反应器(30)顶部设置有出口(10)，底部设置有原料进口(3)和原料分布器(12)。
3.依照权利要求I所述的一种含氧化合物生产低碳烯烃的装置，其特征在于所述的反应器(30)设置有取热器(4)。
4.依照权利要求I所述的一种含氧化合物生产低碳烯烃的装置，其特征在于所述的反应器(30)设置有内取热器(4)。
5.依照权利要求I所述的一种含氧化合物生产低碳烯烃的装置，其特征在于所述的反应器(30)内部设置稀相段(7)、过渡段(6)、密相段(5)、油气集气室(9)和气固快速分离装置⑶。
6.依照权利要求I所述的一种含氧化合物生产低碳烯烃的装置，其特征在于所述的待生催化剂汽提段(I) 一端与反应器(30)连通，另一端与待生催化剂输送管(29) —端连通，待生催化剂输送管(29)另一端与再生器(31)连通。
7.依照权利要求I所述的一种含氧化合物生产低碳烯烃的装置，其特征在于所述待生汽提段(I)设有汽提内件和汽提蒸汽分布环。
8.依照权利要求I所述的一种含氧化合物生产低碳烯烃的装置，其特征在于所述的待生催化剂输送管(29)上设置有待生滑阀(14)。
9.依照权利要求I所述的一种含氧化合物生产低碳烯烃的装置，其特征在于所述的再生器(31)顶部设置有出口(22)，底部设有主风分布器(17)。
10.依照权利要求I所述的一种含氧化合物生产低碳烯烃的装置，其特征在于所述的再生器(31)底部设置有取热器(27)和取热器(19)。
11.依照权利要求I所述的一种含氧化合物生产低碳烯烃的装置，其特征在于所述的再生器(31)底部设置有外取热器(27)和内取热器(19)。
12.依照权利要求I所述的一种含氧化合物生产低碳烯烃的装置，其特征在于所述的再生催化剂汽提段(16) —端再生器(31)底部连通，另一端与再生催化剂输送管(13) —端连通，再生催化剂输送管(13)另一端与反应器(30)连通。
13.依照权利要求I所述的一种含氧化合物生产低碳烯烃的装置，其特征在于所述的再生器(31)内部设置气固快速分离装置(23)。
14.依照权利要求I所述的一种含氧化合物生产低碳烯烃的装置，其特征在于所述的再生器设有稀相段(24)、过渡段(25)、密相段(2)。
15.依照权利要求I所述的一种含氧化合物生产低碳烯烃的装置，其特征在于所述再生汽提段(16)设有汽提内件和汽提蒸汽分布环。
16.依照权利要求I所述的一种含氧化合物生产低碳烯烃的装置，其特征在于所述的反应器(30)和再生器(24)采用并列式布置。
17.依照权利要求I所述的一种含氧化合物生产低碳烯烃的装置，其特征在于所述的反应器(30)为流化床和湍流床反应器一种。
18.依照权利要求I所述的一种含氧化合物生产低碳烯烃的装置，其特征在于所述的反应器(30)为湍流床反应器。
19.依照权利要求I所述的一种含氧化合物生产低碳烯烃的装置，其特征在于所述的进料分布器(12)为分布管、分布板至少一种。
20.依照权利要求I所述的一种含氧化合物生产低碳烯烃的装置，其特征在于所述的进料分布器(12)为分布管。
专利摘要本实用新型公开了一种含氧化合物生产低碳烯烃的装置，由反应器(30)、待生催化剂汽提段(1)、再生器(31)、再生催化剂汽提段(16)、再生催化剂输送管(13)组成，反应器(30)底部与待生催化剂汽提段(1)连通，待生催化剂汽提段(1)与再生器(31)连通，再生器(31)底部与再生催化剂汽提段(16)连通，再生催化剂汽提段(16)与反应器(30)连通，克服现有技术催化剂磨损和装置剂耗大的缺陷。
文档编号B01J29/90GK202688230SQ201220342678
公开日2013年1月23日 申请日期2012年7月9日 优先权日2012年7月9日
发明者施磊, 陈俊武, 刘昱, 乔立功, 陈香生, 梁龙虎, 张洁 申请人:中国石油化工集团公司, 中石化洛阳工程有限公司