反应气体中催化剂的高效洗涤装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种反应气体中催化剂的高效洗涤装置及方法。
【背景技术】
[0002]在甲醇制低碳烯烃装置中，流化床反应器出口的反应气体中夹带催化剂细粉，在急冷塔中必须被除去，否则进入后续系统将造成塔器、换热器、管线等的堵塞，导致系统阻力增加，塔器分离效率下降，换热器换热效果下降，装置消耗增加，运行周期缩短，影响装置的正常运行，严重时必须停车进行清洗。
[0003]在甲醇制低碳烯烃装置中，急冷塔是一关键设备，流化床反应器出口的反应气体从450?500 °C先预冷却至240?280 V左右后，在急冷塔中进一步了冷却到100?150 V左右，同时除去反应气体中夹带的催化剂细粉。由于目前甲醇制低碳烯烃装置中的急冷塔气液分布不均匀，对催化剂细粉的洗涤去除效果不好，一部分催化剂细粉随着反应气体进入后续系统，积聚在设备、管线内壁，随着运行时间的延长，后续塔器、换热器、管线中的催化剂垢层逐渐增加，设备、管线通道逐渐减小，导致管道不畅，增加系统阻力，当垢层达到一定厚度时，塔器的分离效率下降，换热器的换热效果下降，系统压力明显升高，恶化装置的操作状况，装置操作负荷下降，使装置消耗增加，运行周期缩短。对于甲醇制低碳烯烃装置一般运行6个月后，塔器、换热器、管线就将造成堵塞，系统阻力增加，装置负荷下降，消耗增加，影响装置的正常运行，直至被迫停车清洗。
[0004]反应气体中催化剂细粉在急冷塔中洗涤去除效率不高造成的系统堵塞是甲醇制低碳烯烃装置长周期运行的主要瓶颈，不仅影响装置的整体运行周期，也增加了设备清洗费用和停、开车过程中原料及产品的损失浪费，影响装置的经济效益。因此，在急冷塔中将催化剂细粉去除，避免进入后续系统造成堵塞，延长装置的运行周期，具有十分重要的现实意义和经济效益。
[0005]文献CN1100851C介绍了烃类流化催化转化反应产物的急冷塔及急冷方法。急冷塔从上到下依次为气相分离区、急冷传热及催化剂粉尘洗涤区、液位控制区，适合于对高温带催化剂粉尘反应物的急冷。自沉降器来的高温反应物流引入急冷塔底部，急冷液引入急冷传热及催化剂粉尘洗涤区上部，反应物流向上通过急冷传热及催化剂粉尘洗涤区与向下移动的急冷液直接接触进行热交换，反应物流携带的少量催化剂粉尘被急冷液带走，与反应物流接触后的急冷液由含尘急冷液排出口出急冷塔，降温后的反应气体向上通过气相分离区自气体出口出急冷塔。该方法在急冷塔壳体中部设有挡板作为催化剂洗涤区，急冷液与反应气体的接触不充分，催化剂粉尘不能全部被洗涤下来，随反应气体进入上部的气相分离区，影响装置正常运行。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题之一，是对现有技术中存在的在甲醇制低碳烯烃装置中，存在急冷塔设计不合理，气液分布不均匀，气液接触不充分，催化剂细粉洗涤去除效率不高，催化剂细粉进入后续塔器、换热器和管线系统，造成后续设备、管线堵塞，导致系统阻力增加，运行负荷下降，装置消耗增加，运行周期缩短的问题，提供一种新的反应气体中催化剂的高效洗涤装置。该高效洗涤装置具有结构合理，气液接触充分，催化剂细粉洗涤去除效率高，有效降低进入后续系统的催化剂细粉，稳定系统的阻力，维持装置的较低消耗水平，延长装置运行周期的优点。
[0007]本发明所要解决的技术问题之二，是对现有技术中存在的在甲醇制低碳烯烃装置中，存在急冷塔催化剂的洗涤方法和工艺条件不合理，催化剂细粉洗涤去除效率不高，催化剂细粉进入后续塔器、换热器和管线系统，造成后续设备、管线堵塞，导致系统阻力增加，运行负荷下降，装置消耗增加，操作运行成本高，运行周期缩短的问题，提供一种新的反应气体中催化剂的高效洗涤方法。该方法具有工艺条件合理，洗涤方法高效、有针对性，催化剂细粉洗涤去除效率高，有效降低进入后续系统的催化剂细粉，稳定系统的阻力，维持装置的较低消耗水平，延长装置运行周期的优点。
[0008]为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下:一种反应气体中催化剂的高效洗涤装置，高效洗涤装置由壳体、反应气体入口和出口、反应气体洗涤液入口和催化剂洗涤液出口组成，在洗涤装置内反应气体入口上方、反应气体洗涤液入口设置至少两层由喷头按几何形状排布组成的洗涤液喷淋层，上下相邻喷淋层喷头喷出方向中心线的夹角为(Γ180°，反应气体入口设置在高效洗涤装置下部，反应气体出口设置在高效洗涤装置顶部，反应气体洗涤液入口设置在于反应气体入口上方，催化剂洗涤液出口设置在高效洗涤装置底部。
[0009]上述技术方案中，优选的技术方案为，所述的反应气体洗涤液入口设置的反应气体洗涤液喷淋层的优选范围为3?10层，更优选范围为3?4层；每层喷淋层喷头的排布密度的优选范围为Γ4个喷头/m2，更优选范围为Γ2个喷头/m2 ;上下相邻喷淋层喷头喷出方向中心线的夹角的优选范围为0?50°或130?180°，更优选范围为(Γ30°或15(Tl80° ;每层喷头排布的几何形状是正方形、长方形、正三角形、同心圆环形中的至少一种；所述的喷头是空心锥、实心锥、螺旋型、空气雾化喷头中的至少一种。
[0010]上述技术方案中，优选的技术方案为，在高效洗涤装置反应气体入口设置气体分布器，气体分布器型式是半圆管型、管式分布器、树枝状多孔型、双列叶片式中的至少一种。
[0011]上述技术方案中，优选的技术方案为，在喷淋层上方设置除沫器，除沫器是板式除沫器、丝网除沫器、泡罩板、筛板、填料中的至少一种；除沫器为泡罩板、筛板的理论板数的优选范围为I飞块，更优选范围为广2块；除沫器为填料的理论板数的优选范围为I飞块，更优选范围为2块。
[0012]上述技术方案中，优选的技术方案为，在反应气体洗漆液入口喷淋层下方、反应气体入口上方设置塔板或填料；塔板或填料的理论板数的优选范围为广10块，更优选范围为2飞块；所述的塔板是浮阀、筛孔、泡罩、导向筛孔、旋转塔板中的至少一种；所述的填料是格栅、规整波纹填料、拉西环、鲍尔环、阶梯环、矩鞍填料中的至少一种。
[0013]上述技术方案中，优选的技术方案为，在高效洗涤装置底部催化剂洗涤液出口设置催化剂回收装置，回收装置包括催化剂沉降槽和催化剂过滤机，高效洗涤装置底部洗涤液出口与催化剂沉降槽进口连接，催化剂沉降槽出口与催化剂过滤机进口连接；催化剂过滤机是过滤器、离心式过滤机、加压过滤机、叶片式过滤机、真空式过滤机、板筐式压滤机中的至少一种。
[0014]为解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案如下:一种反应气体中催化剂的高效洗涤方法，采用上述的任意一种反应气体中催化剂的高效洗涤装置，洗涤方法包括以下几个步骤:
a)将温度为1(T300°C、与反应气体的重量比为0.3^18的反应气体洗涤液，从洗涤塔的喷淋层中对喷喷出，与反应气体接触洗涤；
b)洗涤后的反应气体以0.2^50m/s的速度进入喷淋层上方后去分离塔