一种甲醇制丙烯的固定床反应器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于煤化工、天然气化工领域，尤其是涉及一种甲醇制丙烯的固定床反应器，具体为一种多段取热式固定床反应器结构。
【背景技术】
[0002]丙烯是三大合成材料的基本原料，是石油化工的龙头产品之一，可用于生产聚丙烯、丙烯腈、丁辛醇、环氧丙烷、丙酮等多种重要的有机化工原料。目前，世界上约95%的丙烯来自于传统的石油路线，其中60%来自于蒸汽裂解制乙烯的联产，35%来自于炼油厂催化裂化装置的副产物，随着石油资源的日益紧缺，通过石油制得丙烯的成本不断提高。另夕卜，上述两种主要的生产路线中，丙烯均为副产物，还有5%的丙烯通过丙烷脱氢等其他途径生成。这样的产品路线结构决定了丙烯长久以来处于乙烯生产的从属地位，加剧了丙烯供需的不平衡。
[0003]甲醇制丙烯(MTP)工艺是以煤基或天然气基甲醇为原料，通过催化合成反应，生产丙烯的工艺技术，该技术特别适合于我国“富煤、贫油、少气”的能源结构特点。MTP极有可能成为继蒸汽裂解和催化裂化之后丙烯的第三大稳定来源。MTP反应为强放热反应，反应放热量约为31?45kJ/mol甲醇，如此大的放热量若不采取任何取热措施，其反应床层温升可高达600°C，如此大的温升是MTP催化剂无法承受的，因此必须采取相关措施大幅度降低反应温升。
[0004]现有MTP工艺技术主要来源于Lurgi公司，CN101460239A公布了该反应器的结构形式。反应器共分为6个床层，床层间通过注入甲醇脱水生成二甲醚的反应产物冷却上床层流出的反应产物，甲醇脱水生产二甲醚的反应产物分为气液两相注入床层间，有效利用液相产物汽化相变热降低上床层反应产物温度。
[0005]CN101653710B公布了一种多级多通道径向绝热式反应器，该反应器壳体内沿轴向设置多级反应床层，每个反应器床层由若干个径向绝热式反应器组合而成，用于在合理控温的同时降低反应器阻力，提高反应器空间利用率。
[0006]CN103030505A开发了一种多段绝热式反应器用于MTP工艺，该反应可采用两种方法降低床层温度，一是采用床层间注入激冷物流冷却，另一方法为床层间设置内取热器。该方法的显著优点为充分利用了 MTP反应放出的热量，用以加热其他物流，能耗低。另外，MTP工艺中通常利用甲醇脱水合成二甲醚液相反应产物的汽化热降低下催化剂床层入口温度，CN104107670公布了在催化剂床层间设置一填料层，用以为液相产品汽化取热提供空间，有效移出反应热量。
[0007]鉴于MTP工艺强放热反应的特点，采取有效移热措施降低固定床反应器床层的温升是MTP反应器设计开发的关键，本实用新型即有针对性的解决了强放热固定床反应器的移热冋题。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种强化换热效果、减少催化剂床层数目、降低反应器总高度的甲醇制丙烯的固定床反应器。
[0009]本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0010]—种甲醇制丙烯的固定床反应器，包括:反应器壳体、设置在壳体顶部的反应原料进口、设置在壳体内的数个催化剂床层，设置在壳体底部的反应产物出口，
[0011]所述的催化剂床层中设有取热管束，该取热管束外填装甲醇制丙烯ZSM-5型催化剂，反应原料在取热管束外自上而下流经催化剂床层，取热介质自下而上在取热管束内流动，与反应原料进行换热。
[0012]所述的取热管束的顶部还连接有气体分布器，取热介质与甲醇脱水合成二甲醚反应产物中的气相经气体分布器混合后进入催化剂床层。
[0013]所述的催化剂床层间设有气体分布器，甲醇脱水合成二甲醚反应产物中的气相经气体分布器进入催化剂床层。
[0014]所述的取热管束顶部为开口结构，取热介质经开口直接进入催化剂床层。
[0015]所述的取热管束的顶部开口上设有放置杂物落入的管帽。
[0016]所述的催化剂床层设有3-5个。
[0017]与现有技术相比，本实用新型具有以下优点:
[0018](1)催化剂床层中的反应热得到充分利用，用以加热原料甲醇或者汽化循环返回的C4?C6混合烃类，降低催化剂床层温升，降低能耗。
[0019](2)由于催化剂床层中引入冷却物流，催化剂床层温升相应降低，在催化剂床层温升等同的条件下，可以多装填催化剂，单床层催化剂装填量增加，同样处理量条件下，则可以减少催化剂床层数目，降低反应器总高度。
[0020](3)催化剂装填在管外，反应器空间利用率高。与管内装填催化剂相比，催化剂装填工作量降低。
【附图说明】
[0021]图1为实施例1中本实用新型的结构示意图；
[0022]图2为实施例2中本实用新型的结构示意图。
[0023]图中，1-反应器壳体、2-催化剂床层、3-取热管束，4-气体分布器，5-取热管帽、A-反应原料、B-取热介质、C-反应产物、D-甲醇脱水合成二甲醚反应产物中的气相。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
[0025]实施例1
[0026]—种甲醇制丙烯的固定床反应器，其结构如图1所示，包括:反应器壳体1、设置在壳体顶部的反应原料进口、设置在壳体内的3-5个催化剂床层2，本实施例中共设置有四个，设置在壳体底部的反应产物出口。在催化剂床层2中设有取热管束3，该取热管束3外填装甲醇制丙烯ZSM-5型催化剂，反应原料A在取热管束3外自上而下流经催化剂床层，取热介质自下而上在取热管束内流动，与反应原料进行换热。具体来说，甲醇脱水合成二甲醚的反应原料A自上部进入反应器的第一催化剂床层，在催化剂床层中发生放热反应生成丙烯等烃类物质，热量由管束内的取热介质B取出，取热介质经管线进入反应器第一催化剂床层中的取热管束3内，发生汽化反应，移出催化剂床层间的反应热。取热介质B可以为甲醇、甲醇脱水合成二甲醚反应产物中的液相或者MTP反应产物分离后循环返回的液相C4?C6烃类等。取热管束3的顶部还连接有气体分布器4，甲醇脱水合成二甲醚反应产物中的气相D经气体分布器4进入催化剂床层间，与加热后的取热介质B和上催化剂床层反应产物混合降温后，进入到下催化剂床层继续发生反应生成烃类物质，其他催化剂床层依次类推。反应产物C经反应器出口流出该反应器进入冷却分离单元。
[0027]实施例2
[0028]—种甲醇制丙烯的固定床反应器，其结构如图2所示，与实施例1大致相同，不同之处在于，气体分布器4设置在催化剂床层间，仅甲醇脱水合成二甲醚反应产物中的气相D经气体分布器4进入催化剂床层2。取热管束3顶部为开口结构，取热介质B经开口直接进入催化剂床层，在取热管束3的顶部开口上设有取热管帽5，用以防止催化剂颗粒等杂物进入取热管中。
【主权项】
1.一种甲醇制丙烯的固定床反应器，包括:反应器壳体、设置在壳体顶部的反应原料进口、设置在壳体内的数个催化剂床层，设置在壳体底部的反应产物出口， 其特征在于，所述的催化剂床层中设有取热管束，该取热管束外填装甲醇制丙烯ZSM-5型催化剂。2.根据权利要求1所述的一种甲醇制丙烯的固定床反应器，其特征在于，所述的取热管束的顶部还连接有气体分布器。3.根据权利要求1所述的一种甲醇制丙烯的固定床反应器，其特征在于，所述的催化剂床层间设有气体分布器。4.根据权利要求3所述的一种甲醇制丙烯的固定床反应器，其特征在于，所述的取热管束顶部为开口结构。5.根据权利要求4所述的一种甲醇制丙烯的固定床反应器，其特征在于，所述的取热管束的顶部开口上设有放置杂物落入的管帽。6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种甲醇制丙烯的固定床反应器，其特征在于，所述的催化剂床层设有3-5个。
【专利摘要】本实用新型涉及一种甲醇制丙烯的固定床反应器，包括：反应器壳体、设置在壳体顶部的反应原料进口、设置在壳体内的数个催化剂床层，设置在壳体底部的反应产物出口，催化剂床层中设有取热管束，该取热管束外填装甲醇制丙烯ZSM-5型催化剂，反应原料在取热管束外自上而下流经催化剂床层，取热介质自下而上在取热管束内流动，与反应原料进行换热。与现有技术相比，本实用新型充分利用了催化剂床层的反应放热，降低了催化剂床层温升，能耗降低。同等处理量条件下，可以减少催化剂床层数目，降低反应器高度。
【IPC分类】B01J8/02, C07C1/20, C07C11/06
【公开号】CN205095758
【申请号】CN201520683124
【发明人】马成国, 李立新
【申请人】上海河图工程股份有限公司
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年9月6日