专利名称：甲醇制烯烃用催化剂再生设备及甲醇制低碳烯烃设备的制作方法
技术领域：
本实用新型属于甲醇制烯烃领域，尤其涉及一种甲醇制烯烃用催化剂再生设备及包括其的甲醇制低碳烯烃设备。
背景技术：
随着我国工农业经济的持续快速发展，市场对乙烯、丙烯等基本有机原料的需求越来越大。我国乙烯和大部分丙烯主要依靠使用石脑油、轻柴油为原料的蒸汽裂解来生产，部分丙烯是通过催化裂化副产的石油液化气经精馏加工而得。但是，由于石油资源的短缺、蒸汽裂解能力不足等原因，我国的乙烯产量、丙烯产量长期以来一直是供不应求，因而以乙烯、丙烯生产的化学品(例如聚乙烯、聚丙烯、乙二醇等)的进口数量一直居高不下。为了降低此类商品的进口率，在我国开启了采用煤炭等为原料生产甲醇，再将甲醇经催化转化生产乙烯、丙烯等轻质烯烃的新篇章。 我国的煤炭资源相对丰富，在我国的许多产煤区，都建设了以煤为原料来生产甲醇或二甲醚的工厂。同时我国也是焦炭生产大国，在焦炭生产区也建设了多套利用焦化装置副产的焦炉气生产甲醇的装置。基于这些装置的设立，我国的甲醇生产能力大大高于市场需求。而且，目前市场上以甲醇为原料制取低碳烯烃的工艺方法也普遍得到了应用，例如，以生产乙烯、丙烯为目标产物的甲醇制低碳烯烃工艺技术，主要有中国科学院大连化学物理研究所的DMTO工艺技术、中国石化集团的SMTO工艺技术、美国UOP公司的MTO技术，我国已经采用中科院大连化物所的DMTO技术和中石化的SMTO技术建设并成功运转了两套利用甲醇为原料，催化转化生产以乙烯、丙烯为目标产品的甲醇制混合轻烯烃的大型工业生产装置；以甲醇为原料催化转化生产以丙烯为主要目的产物的甲醇制丙烯工艺技术，主要有德国Lurgi公司的MTP技术、清华大学开发的FMTP工艺技术，我国采用德国Lurgi的MTP工艺技术已经建成并运转了利用甲醇为原料，催化转化生产以丙烯为目标产品的甲醇制丙烯的大型工业生产装置。由于能够同时生产乙烯、丙烯这两种宝贵的基本化工原料，因此采用SAP0-34分子筛作为催化剂的甲醇制低碳烯烃(乙烯、丙烯)工艺具有产品结构合理的优势。甲醇制低碳烯烃工业化装置包括一个用于甲醇转化反应的反应器，甲醇在反应器中转化为低碳烯烃的过程中除了生成乙烯、丙烯等目的产品以外，还生成一定量的水和少量的焦炭，焦炭沉积在催化剂上会致使催化剂逐渐失去活性和选择性，因此甲醇制低碳烯烃工业化装置也包括一个用于催化剂烧焦的再生器。在反应器中因积碳等原因失去活性的待生催化剂被连续地输送到再生器中进行烧焦再生，活性和选择性恢复的再生催化剂被连续地输送到反应器中补充反应所需的活性中心。再生器的主要作用是将来自反应器的待生催化剂上携带的大部分焦炭烧掉，催化剂在再生器下部形成一个密相床层，催化剂在密相床层内处于流化状态，使催化剂保持流态化以及催化剂烧焦所用的介质是来自主风压缩机的主风(压缩空气)。在反应器和再生器内的上部安装有一定数量的两级旋风分离器，用以回收反应器内反应产物气体物流和再生器再生烟气物流携带的催化剂颗粒，以降低催化剂的损失和加工成本。甲醇催化转化制低碳烯烃的反应机理本身对再生催化剂的含碳量范围有一定的要求，因此再生器采用部分燃烧(即催化剂上的焦炭与主风中的氧气发生氧化反应，部分生成CO、部分生成CO2)的操作方式，即再生烟气的CO含量高、CO2含量低、O2含量很低。如果工业催化剂的实际焦炭选择性比原设计值差的话，甲醇制低碳烯烃工业装置单位时间的焦炭产量会高于再生器的烧焦能力的上限，因再生器烧焦能力受到限制而不得不降低反应器的甲醇加工量，从而会影响工业装置的整体效益；或者是当反应器尚有提高甲醇加工量的富裕能力时，也会因再生器的烧焦能力已经达到上限而无法进一步发挥提高甲醇加工量的效能。甲醇制低碳烯烃装置再生器以及安装在其内部的设备(主要是旋风分离器)的物理尺寸确定后，单位时间内再生器催化剂的烧焦量上限也就基本固定了。再生 器烧焦能力取决于催化剂上的焦炭燃烧所需要的主风(压缩空气)中的氧的数量。如果依靠提高进入甲醇制低碳烯烃工业化装置再生器的主风(压缩空气)流量来提高烧焦量时，进入再生器的氧气总量会随之增加、可以满足提高催化剂烧焦量的要求，但因为随着进入再生器主风(压缩空气)流量的提高、再生烟气流量也将随之提高，再生器内再生烟气向上流动的线速也会随之提高，因此再生烟气携带的催化剂颗粒的量也会随之提高；因再生烟气流量提高，因此旋风分离器的入口气体的线速度会超出正常的操作范围、加之再生烟气的催化剂颗粒浓度提高，因此旋风分离器回收催化剂的效率会下降，催化剂随再生烟气离开旋风分离器的数量会大幅度提高，从而使甲醇催化制低碳烯烃装置偏离经济操作状态或处于不可操作状态。本实用新型解决的问题是在甲醇制低碳烯烃装置再生器及其内部安装的旋风分离器等设备的物理尺寸已经成为制约再生器烧焦能力进一步提高的主要因素的情况下，在不对再生器及其内部安装的旋风分离器进行任何改动的前提下，在保持进入再生器的总风量(或总体积流量)基本不变的条件下，不改变再生器部分燃烧的操作模式和催化剂的烧焦效果，达到提高再生器烧焦能力的目的，从而实现提高甲醇制低碳烯烃装置甲醇加工量能力和经济效益的目的。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种甲醇制烯烃用催化剂再生设备及包括其的甲醇制低碳烯烃设备，以提高再生器烧焦能力。为此，在本实用新型中提供了一种甲醇制烯烃用催化剂再生设备，包括氧气供应部，用以提供氧气；压缩空气供应部，用以提供压缩空气；气体混合装置，用以混合氧气和压缩空气形成富氧主风，包括与氧气供应部相连的氧气入口、与压缩空气供应部相连的压缩空气入口，以及富氧主风出口 ；催化剂再生器，设置在气体混合装置的下游，接收来自气体混合装置的富氧主风，利用富氧主风进行催化剂再生。进一步地，上述氧气供应部包括顺序连接的控制件及排空件，控制件的上游端连接氧气源，气体混合装置的氧气入口通过氧气管道连接到控制件和排空件之间，控制件包括串联设置的控压件和控流件。进一步地，上述氧气供应部中还包括过滤器，过滤器设置在控制件的上游，用以过滤由氧气源流入的氧气。进一步地，上述气体混合装置包括主管线，连接在压缩空气入口与富氧主风出口之间；气体分布器，设置在主管线内部，具有圆环形结构，且与主管线同轴设置，气体分布器上设有均匀设置流出口，流出口沿压缩空气的流动方向设置，氧气入口沿垂直于主管线的轴向方向与各气体分布器相连通。进一步地，上述催化剂再生设备还包括富氧主风监测装置，富氧主风监测装置设置在气体混合装置和催化剂再生器之间，富氧主风监测装置包括氧含量检测组件，设置在富氧主风混合装置和催化剂再生器之间，检测由富氧主风出口流出的富氧主风中氧含量，发出氧含量信号；温度检测组件，设置在氧含量检测组件和催化剂再生器之间，检测由富氧主风出口流出的富氧主风的温度，发出温度信号；安全调控组件，接收氧含量信号，当氧含量信号超标时，开启排空件，当氧含量信号达标时，关闭排空件；同时接收温度信号，当温度信号超标时，开启排空件，当温度信号达标时，关闭排空件。进一步地，上述富氧主风监测装置中，氧含量检测组件包括并联设置的3条第一流路，以及分别设置在各第一流路上的3个氧含量检测器，各氧含量检测器分别发出氧含量信号；温度检测组件包括并联设置的3条第二流路，以及分别设置在各第二流路上的3 个温度检测器，各温度检测器分别发出温度信号；调节组件，接收各氧含量信号，接收氧含量信号，当至少2个氧含量信号超标时，开启排空件，当不达标的氧含量信号少于2个时，关闭排空件；同时接收温度信号，当至少2个温度信号超标时，开启排空件，当不达标的温度信号少于2个时,关闭排空件。进一步地，上述催化剂再生设备还包括第一控流阀，设置在与催化剂再生器中待生催化剂入口相连的流路上，用以调节待生催化剂的流入量；第二控流阀，设置在与催化剂再生器中再生催化剂出口相连的流路上，用以调节再生催化剂的流出量；第一控压阀，设置在与催化剂再生器中再生烟气出口相连的流路上，用以调节再生烟气的流出压力。进一步地，上述催化剂再生设备还包括顺序连接的再生烟气CO焚烧炉和余热锅炉再生烟气CO焚烧炉与催化剂再生器的再生烟气出口相连。进一步地，上述催化剂再生设备还包括辅助燃烧室，辅助燃烧室设置在气体混合装置的下游，与催化剂再生器相连。同时，在本实用新型中还提供了一种甲醇制低碳烯烃的设备，其包括催化剂再生设备，该催化剂再生设备为上述的催化剂再生设备。本实用新型所提供的甲醇制烯烃用催化剂再生设备及包括其的甲醇制低碳烯烃设备，通过合理地控制进入再生器的总风量的氧含量，在不对再生器及其内部安装的旋风分离器进行任何改动的前提下，在保持进入再生器的总风量(或总体积流量)基本不变的条件下，不改变再生器部分燃烧的操作模式和催化剂的烧焦效果，达到提高再生器烧焦能力的目的，从而实现提高甲醇制低碳烯烃装置甲醇加工量能力和经济效益的目的。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本实用新型作进一步详细的说明。
附图构成本说明书的一部分、用于进一步理解本实用新型，附图示出了本实用新型的优选实施例，并与说明书一起用来说明本实用新型的原理。附图中图I示出了根据本实用新型甲醇制烯烃用催化剂再生设备的结构示意图；[0022]图2示出了根据本实用新型甲醇制烯烃用催化剂再生设备中气体混合装置的结构示意图；图3示出了图2中A-A方向的剖视结构示意图；以及图4示出了根据本实用新型的气体混合装置中气体分布器的示意图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。如图I所示，在本实用新型的一种实施例中，一种甲醇制烯烃用催化剂再生设备 包括氧气供应部I、压缩空气供应部2、气体混合装置3、富氧主风监测装置4以及催化剂再生器5。氧气供应部I用以提供氧气；压缩空气供应部2用以提供压缩空气；气体混合装置3用以混合氧气和压缩空气形成富氧主风，包括与氧气供应部相连的氧气入口 32、与压缩空气供应部相连的压缩空气入口 31，以及富氧主风出口 33。催化剂再生器5，设置在气体混合装置3下游，接收来自所述气体混合装置3的富氧主风，利用所述富氧主风进行催化剂再生。本实用新型所提供的这种甲醇制烯烃用催化剂再生设备是在现有再生器物理尺寸(包括了安装在再生器内部，用于回收再生烟气携带的催化剂的旋风分离器的物理尺寸等)已经成为制约再生器烧焦能力进一步提高的瓶颈因素的情况下，将甲醇制烯烃装置界区外的纯氧物流气体引入装置，通过控制纯氧物流的流入条件(压力、流量和紧急状态时的安全放空)，使流入条件受控的纯氧物流进入用于再生器催化剂烧焦的压缩空气管道，采用气体混合设备使纯氧与压缩空气均匀混合，通过设置于再生器底部的树枝状分布管后进入催化剂密相床层(这种再生器的结构与现有技术中再生器的结构一致，本领域技术人员清楚这种结构，在此不进行详细描述)；富氧主风中的氧气与从甲醇制烯烃反应器来的待生催化剂上的焦炭发生氧化反应，生成C0、C02和H2O ;发生反应后的再生烟气离开催化剂床层，继续沿再生器轴向上升至再生器稀相，进入安装于再生器顶部的多组两级旋风分离器，再生烟气携带的催化剂颗粒绝大部分被旋风分离器回收、并返回催化剂密相床层，除去催化剂颗粒的再生烟气离开再生器进入再生烟气CO焚烧炉和余热锅炉回收热量；烧焦后的再生催化剂离开再生器，通过催化剂输送管道和流量控制阀进入反应器，为甲醇催化制烯烃反应补充催化活性中心。在再生器及其内部安装的主风分布管、旋风分离器等不进行任何改动的前提下，采用该富氧再生方法可以提高再生器烧焦能力最高达23%，进而可以允许甲醇制烯烃装置提高加工量。纯氧是一种强氧化剂，纯氧物流引入含有碳氢化合物的加工区域时，容易产生安全隐患，产生爆炸，所以需要特殊的安全管理和控制措施。在本实用新型的一种实施例中，在上述催化剂再生设备中，氧气供应部I包括顺序连接的控制件及排空件13，控制件的上游端连接氧气源，气体混合装置3的氧气入口 32通过氧气管道连接到控制件和排空件13之间，所述控制件包括串联设置的控压件11和控流件12。上述甲醇制烯烃用催化剂再生设备通过设置控压件11控制纯氧物流的压力控制，使其比压缩空气供应部流出的压缩空气的压力高0. 15 0. 20MPa ;当纯氧压力低于安全设定值、纯氧物流与主风(压缩空气)混合效果不佳。采用控流件12控制纯氧物流控制在期望的流量范围内，使其与压缩空气按照流量比例混合，进而得到氧含量是以的富氧主风；当再生器5操作状态不理想或因其他原因达到需要停止向主风(压缩空气)管道注入纯氧物流条件时，通过排空件13将纯氧物流安全放空。上述排空件13主要包括一个能够在接到信号后快速开启/关闭的阀门，以及一个材质规格符合氧气管线设计标准的放空消音器。 在本实用新型的一种实施例中，在上述催化剂再生设备的氧气供应部I中还包括过滤器14，过滤器14设置在控制件的上游，用以过滤由氧气源流入的氧气。在氧气供应部I中设置过滤器14有利于将纯氧物流中可能夹带的易燃、易爆、含尘介质进行过滤，以避免因管道剥落的金属或其它所产生的固体物流入再生器，确保进入装置内的纯氧物料不含金属固体物，同时避免因含固态杂质的气态杂质通过纯氧管道时，产生剧烈摩擦而被引燃，弓丨起火灾事故。在再生器生产过程中，如果纯氧物流与压缩空气混合的不均匀，进入再生器后通过主风分布管进入催化剂密相床层的富氧主风的氧含量就不均匀，催化剂床层的燃烧程度就出现不均匀；如果发生这种情况，催化剂床层燃烧反应就不均匀，会导致再生器发生尾燃、再生器旋风分离器可能会损坏、也可能会导致因局部温度高而损坏催化剂性能。为了降低安全隐患，纯氧物流与压缩空气的均匀混合对于利用富氧再生来提高再生器烧焦能力的安全性至关重要。如图2和图3所示，在本实用新型的一种实施例中，在上述催化剂再生设备中气体混合装置3包括主管线34和气体分布器35，主管线34连接在压缩空气入口 31与富氧主风出口 33之间。气体分布器35设置在主管线34内部，具有圆环形结构，且与主管线34同轴设置，气体分布器35上设有均匀设置的流出口，流出口沿压缩空气的流动方向设置，氧气入口 32沿垂直于主管线的轴向方向与各所述气体分布器35相连通。如图4所示，上述气体分配器35上设有多个气体流出口，这些气体流出口位于同一平面内，且这些气体流出口朝向富氧主风出口设置。优选地，上述气体流出口分为多组，每组中流出口均匀分布，围成圆环，且各组之间同轴设置，所围成的圆环半径依次递减具有这种结构的气体混合装置，能够在压缩空气流动的过程中，将氧气均匀地混入压缩空气中，进而形成混合均匀的富氧主风。为了进一步控制富氧主风中氧气和压缩空气的均匀程度，进一步降低安全隐患，在本实用新型的一种实施例中，在上述催化剂再生设备还包括富氧主风监测装置4，该富氧主风监测装置4设置在气体混合装置3和催化剂再生器5之间，其包括氧含量检测组件41、温度检测组件42以及安全调控组件。氧含量检测组件41设置在富氧主风混合装置3和催化剂再生器5之间，检测由富氧主风出口 33流出的富氧主风中氧含量，发出氧含量信号。温度检测组件42，设置在氧含量检测组件41和催化剂再生器5之间，检测由富氧主风出口33流出的富氧主风的温度，发出温度信号；安全调控组件，接收氧含量信号，当氧含量信号超标时，开启排空件13，当氧含量信号达标时，关闭排空件13 ;同时接收温度信号，当温度信号超标时，开启排空件13，当温度信号达标时，关闭排空件13。在本实用新型中通过增加具有上述结构的富氧主风监测装置4，有利于检测纯氧物流与压缩空气混合的均匀程度、保证采用富氧再生的安全性。优选地，上述的催化剂再生设备的富氧主风监测装置中，氧含量检测组件41包括并联设置的3条第一流路，以及分别设置在各第一流路上的3个氧含量检测器，各氧含量检测器分别发出氧含量信号；温度检测组件41包括并联设置的3条第二流路，以及分别设置在各第二流路上的3个温度检测器，各温度检测器分别发出温度信号；调节组件，接收各氧含量信号，接收氧含量信号，当至少2个氧含量信号超标时，开启排空件13，当不达标的氧含量信号少于2个时，关闭排空件13 ;同时接收温度信号，当至少2个温度信号超标时，开启排空件13，当不达标的温度信号少于2个时，关闭排空件13。将富氧主风监测装置设置为上述结构有利于增加检测点，以避免因富氧主风混合不均所带来的安全隐患。为了保证再生器5中富氧主风与待生催化剂的比例使用，再生器的烧焦能力得到较好的提高，在本实用新型催化剂再生设备还包括第一控流阀6、第二控流阀7、第一控压阀8。第一控流阀6设置在与催化剂再生器5的待生催化剂入口相连的流路上，用以调节待生催化剂的流入量。第二控流阀7设置在与催化剂再生器5的再生催化剂出口相连的流路上，用以调节再生催化剂的流出量。第一控压阀8设置在与催化剂再生器5的再生烟气出口相连的流路上，用以调节再生器压力。为了便于调节催化剂再生过程中的相应参数，在本实用新型中再生器5中设有与反应床相连的催化剂冷却器52，该催化剂冷却器用以调控反应床的温度，使其温度在·630 700°C。同时，在再生器5中设有多组旋风分离器51，使离开反应床继续沿再生器轴向上升至再生器稀相的发生反应后的再生烟气，进入安装于再生器顶部的多组两级旋风分离器，再生烟气携带的催化剂颗粒绝大部分被旋风分离器回收、并返回催化剂密相床层，除去催化剂颗粒的再生烟气离开再生器，经第一控压阀8调压后进入再生烟气CO焚烧炉91和余热锅炉92回收热量。另外，在本实用新型中再生器5还包括外置的辅助燃烧室53，该辅助燃烧室53仅在甲醇制低碳烯烃装置检修后、开车时才开启。在本实用新型的一种典型实施例中，还提供了一种利用上述甲醇制烯烃用催化剂再生设备再生催化剂的方法，包括以下步骤S1.调整氧气供应部I的氧气供应量和压缩空气供应部2的压缩空气供应量，使经气体混合装置3混合后的富氧主风中氧的摩尔含量为20.8 26%;S3.将由SI中形成的富氧主风通入催化剂再生器5，用以燃烧待生催化剂，以生成再生催化剂。本实用新型所提供的方法通过合理地控制进入再生器的总风量的氧含量，在不对再生器及其内部安装的旋风分离器进行任何改动的前提下，在保持进入再生器的总风量(或总体积流量)基本不变的条件下，不改变再生器部分燃烧的操作模式和催化剂的烧焦效果，达到提高再生器烧焦能力的目的，从而实现提高甲醇制低碳烯烃装置甲醇加工量能力和经济效益的目的。优选地，上述步骤SI进一步包括通过调节氧气供应部I和压缩空气供应部2，使进入气体混合装置前氧气的压力比压缩空气的压力高0. 15 0. 20MPa，使进入气体混合装置的氧气的流量为富氧主风体积流量的0-6. 5%，并使富氧主风中氧的摩尔含量为20. 8 26%。将氧气和压缩空气的压力比，以及氧气的流量设置在上述范围内，有利于控制富氧主风中氧的摩尔含量为20. 8 26%。将富氧主风中氧的摩尔含量控制为20. 8 26%由于形成在保障再生器生产安全的同时，提高再生器的再生能力。优选地，上述步骤S3进一步包括S3_1调节再生催化器中压力为0. 10 0. 12MPa，并调节催化器中反应床的温度为630 700°C ;S3_2调节再生催化器中待生催化剂的流入量、再生催化剂的流出量，以及再生烟气的流出压力使得再生烟气中CO摩尔含量为10 20%。将再生器反应床层温度和再生烟气中CO摩尔含量控制在上述范围有利于实现在调高再生器再生能力的同时，保持再生器的部分燃烧操作。在本实用新型的一种实施例中，上述方法中在步骤SI和步骤S3之间还包括监测步骤S2，监测步骤S2包括S2-1.检测富氧主风中氧的摩尔含量，当其超标时，开启排空件，停止向气体混合装置中通入氧气；S2-2如果富氧主风中氧的摩尔含量达标，进一步检测富氧主风的温度，当富氧主风的温度超出285°C范围时，开启排空件，停止向气体混合装置中通入氧气。S2-3如果开启了排空件，重复步骤S2-1和步骤S2-2，当氧的摩尔含量和温度皆达标时，关闭排空件13，使氧气通入气体混合装置。在该方法中监测步骤S2的增加，有利于降低再生器生产过程中的安全隐患。优选地，上述监测步骤S2中，步骤S2-1进一步包括，建立三组并联设置的第一流路，分别检测各第一流路中富氧主风中氧的摩尔含量，当其中两条超标时，开启排空件，停止向气体混合装置中通入氧气；步骤S2-2进一步包括，建立三组并联设置的第二流路，分 别检测各第二流路中富氧主风的温度，当其中两条超标时，开启排空件，停止向气体混合装置中通入氧气；步骤S2-3进一步包括，重复步骤S2-1和步骤S2-2，当氧的摩尔含量不达标的第一流路少于两个，且温度不达标的第二流路少于两个时，关闭排空件，使氧气通入气体混合装置。在这种具体的监测方式中，将检测点分散设置，有利于避免因富氧主风混合不均所引起的安全隐患。在本实用新型的一种实施例中，在上述步骤S1-S3的执行过程中，还包括，按每次增加富氧主风总体积I I. 3%的流量向富氧主风中逐渐增加氧气的通入量，同时，按照每次增加甲醇加工量4. 5 5%的方式逐渐增加与催化剂再生器相连的反应器中甲醇的加工量，至富氧主风中氧的摩尔含量为20. 8 26%为止。这种参数调整的方法，有利于稳步提升富氧主风氧的含量，以及反应器中甲醇的加入量，使两者形成稳定的配合比例，进而稳步提高再生器的烧焦收率。本实用新型所提供的催化剂再生设备的关键之处在于，当向压缩空气中加入纯氧、进入再生器的烧焦用风的氧含量高于空气的氧含量以后，再生器5仍然能够安全地按照部分燃烧的方式进行操作。当采用富氧再生以后，要调节催化剂在反应器和再生器之间的循环量，适当调整从反应器来的待生催化剂的焦炭含量；通过调节再生器催化剂密相床层的温度，适当提高再生器再生烟气的CO含量，控制离开再生器的再生催化剂的焦炭含量。再生器富氧再生操作的关键是在继续保持部分燃烧模式下，防止再生器稀相温度剧烈上升、发生尾燃损害旋风分离器等设备。为了确保再生器在采用富氧再生后的操作安全性，在再生器的催化剂密相床层和再生器的稀相的适当位置，安装有检测温度的检测仪器，当多套检测仪器检测到的温度均超过设定的安全上限时，纯氧物流将停止进入主风(压缩空气)管道，而将纯氧物流通过放空控制设备、通过安全放空设施放空，并及时降低甲醇制低碳烯烃装置反应器一侧的甲醇加工量。以下将结合具体的对比例和实施例进一步说明本实用新型所提供的甲醇制烯烃用催化剂再生设备及方法的有益效果。对比例生产方法空气物流经主风压缩机2压缩、升压后，通过管道进入辅助燃烧室53(甲醇制低碳烯烃装置检修后、开车时才需要)再进入再生器，通过设置于再生器底部的主风分布管后均匀地进入位于主风分布管上方的催化剂密相床层；再生器催化剂密相床层由催化剂颗粒、用于烧焦的空气、烧焦后的再生烟气组成，催化剂包括了 O 200 y m不同粒径的催化剂颗粒、其平均粒径约在70 110 y m的范围内，固体催化剂在催化剂密相床层内保持流化状态，在甲醇制低碳烯烃装置反应器内活性逐渐降低、焦炭含量高的待生催化剂经第一控流阀6控制流量后进入再生器催化剂密相床层，再生器密相床层催化剂上的焦炭与主风的氧气发生氧化反应，生成CO、CO2和H2O,通过调节催化剂冷却器52的流化介质流 量来调节催化剂冷却器的取热负荷、来调节再生器催化剂密相床层的温度，通过调节压缩空气流量、催化剂冷却器52的取热负荷等手段来实现再生器催化剂再生保持部分燃烧模式，以及确保再生器上部稀相温度不超标、不发生尾燃现象；烧掉大部分焦炭的再生催化剂经汽提后、经第二控流阀7控制流量后进入甲醇制烯烃装置反应器、为甲醇催化转化制低碳烯烃提高活性中心；含有N2、C0、C02和H2O的再生烟气离开再生器催化剂密相床层后向上流动，再生烟气携带部分催化剂颗粒，随着再生烟气沿再生器轴向逐渐上升，催化剂颗粒浓度逐渐降低，携带有少量催化剂颗粒的再生烟气进入安装在再生器上部的多组两级旋风分离器51，再生烟气携带的催化剂颗粒的绝大部分通过旋风分离器51回收、并通过旋风分离器51的料腿返回到再生器催化剂密相床层；离开旋风分离器51的再生烟气通过控制再生器操作压力的第一控压阀8后，进入再生烟气CO焚烧炉91，在焚烧炉91中再生烟气中的CO和进入焚烧炉91的补充空气中的O2发生氧化燃烧反应生成CO2，焚烧炉91内部安装有本装置自产饱和蒸汽加热盘管，以便使装置自产饱和蒸汽温度升高到过热蒸汽的温度、同时降低CO焚烧炉91的烟气出口温度；离开CO焚烧炉91的烟气进入余热锅炉92，利用烟气的余热来产生中压蒸汽和预热锅炉上水，回收热量后的烟气通过烟 排入大气。实施例生产方法本实用新型是采用如下五个步骤将再生器的常规再生方式逐渐切换为富氧再生方式。将纯氧物流引进装置，经过滤器14除去可能携带的金属固体，利用控压件11控制纯氧物流的压力，使其比压缩空气的压力高0. 15 0. 20Mpa，利用控流件12将再生器采用常规再生方式时压缩空气体积流量的I. 3% (即所形成的富氧主风体积流量的I. 3% )，如果纯氧物流的压力及流量超过上述范围，则通过排空件13将纯氧物流引到安全地点放空，当引入装置的纯氧物流的压力、温度都能够正常控制以后，将纯氧物流引入与气体混合装置3，在气体混合装置3中实现纯氧物流与压缩空气的均匀混合，并关闭纯氧物流安全放空控制设备11，同时将压缩空气的体积流量相对于采用常规再生方式时压缩空气体积流量减少1.3%,通过氧含量检测组件41和温度检测组件42密切观测纯氧物流与压缩空气的混合物流富氧主风的氧含量和温度的变化，同时将甲醇催化转化制低碳烯烃装置反应器的甲醇加工量提高4. 5 5%左右，观察再生器催化剂密相床层的温度、再生器稀相温度，利用再生器催化剂冷却器52来将再生器催化剂密相床层的温度保持630 700°C范围内，并防止再生器稀相温度升高、发生稀相尾燃现象；并继续观察再生器5和反应器的各项操作参数并保持在期望的范围内，同时观察待生催化剂的焦炭含量和再生催化剂的焦炭含量。当采用上述步骤、再生器5和反应器的操作一切正常后，再利用控流件11将纯氧物流的体积流量提高到再生器采用常规再生方式时压缩空气体积流量的2. 6% (即所形成的富氧主风体积流量的2. 6% )，同时将主风机出口的压缩空气的体积流量相对于采用常规再生方式时压缩空气体积流量减少2. 6%，同时将甲醇催化转化制低碳烯烃装置反应器的甲醇加工量提高9 9. 5%左右，继续检测纯氧物流与主风(压缩空气)混合后富氧物流的氧含量、温度，观察再生器催化剂密相床层的温度、再生器稀相温度，继续利用再生器催化剂冷却器52来将再生器催化剂密相床层温度保持在期望的范围内、防止再生器发生稀相尾燃现象；并继续观察再生器和反应器的各项操作参数并保持在期望的范围内，同时观察待生催化剂的焦炭含量和再生催化剂的焦炭含量，适当调整催化剂在反应器和再生器之间的循环量。当采用上述步骤、再生器和反应器的操作一切正常后，再利用控流件11将纯氧物流的体积流量提高到再生器采用常规再生方式时压缩空气体积流量的3. 9% (即所形成的富氧主风体积流量的3. 9% )，同时将主风机出口的压缩空气体积流量相对于采用常规再生方式时压缩空气体积流量减少3. 9%，同时将甲醇催化转化制低碳烯烃装置反应器的甲醇加工量提高13. 5 14%左右，继续检测纯氧物流与主风(压缩空气)混合后富氧物流的氧含量、温度，观察再生器催化剂密相床层的温度、再生器稀相温度，继续利用再生器催化 剂冷却器52来将再生器催化剂密相床层温度保持在期望的范围内，防止再生器发生稀相尾燃现象；并继续观察再生器和反应器的各项操作参数并保持在期望的范围内，同时观察待生催化剂的焦炭含量和再生催化剂的焦炭含量，适当调整催化剂在反应器和再生器之间的循环量。当采用上述步骤、再生器和反应器的操作一切正常后，再利用控流件11将纯氧物流的体积流量提高到再生器采用常规再生方式时压缩空气体积流量的5. 2% (即所形成的富氧主风体积流量的5. 2% )，同时将主风机出口的压缩空气体积流量相对于采用常规再生方式时压缩空气体积流量减少5. 2%，同时将甲醇催化转化低碳烯烃装置反应器的甲醇加工量提高18 18. 5%左右，继续检测纯氧物流与主风(压缩空气)混合后富氧物流的氧含量、温度，观察再生器催化剂密相床层的温度、再生器稀相温度，继续利用再生器催化剂冷却器52来将再生器催化剂密相床层温度保持在期望的范围内，防止再生器发生稀相尾燃现象；并继续观察再生器和反应器的各项操作参数并保持在期望的范围内，同时观察待生催化剂的焦炭含量和再生催化剂的焦炭含量，适当调整催化剂在反应器和再生器之间的循环量。当采用上述步骤、再生器和反应器的操作一切正常后，再利用控流件11将纯氧物流的体积流量提高到再生器采用常规再生方式时压缩空气体积流量的6. 5% (即所形成的富氧主风体积流量的6. 5% )，同时将主风机出口的主风压缩空气体积流量相对于采用常规再生方式时压缩空气体积流量减少6. 5%，同时将甲醇催化转化制低碳烯烃装置反应器的甲醇加工量提高22. 5 23%左右，继续检测纯氧物流与主风(压缩空气)混合后富氧物流的氧含量、温度，观察再生器催化剂密相床层的温度、再生器稀相温度，继续利用再生器催化剂冷却器52来将再生器催化剂密相床层温度保持在期望的范围内，防止再生器发生稀相尾燃现象；并继续观察再生器和反应器的各项操作参数并保持在期望的范围内，同时观察待生催化剂的焦炭含量和再生催化剂的焦炭含量，适当调整催化剂在反应器和再生器之间的循环量。当采用富氧再生方式来提高再生器的催化剂烧焦能力时，如果因为纯氧物流的压力低于期望值，纯氧物流与主风(压缩空气)的混合后的富氧主风的氧含量、混合温度、再生器催化剂密相床层温度和再生器稀相温度超过期望值时，会引发再生器的操作安全问题，上述情况一旦发生，立即将纯氧物流切出系统、将纯氧物流引到安全地点放空，同时将甲醇制低碳烯烃装置反应器、再生器的操作恢复到采用富氧再生前的常规操作状态。下面的实施例将对本方法予以进一步的说明，但并不因此而限制本方法。将根据上述对比例中方法所实施的对比例1，以及根据上述实施例中方法所实施的实施例1-3达到稳定运行时的主要操作参数列入表I中，表I如下。表I甲醇制低碳烯烃用催化剂再生装置的主要操作参数
权利要求1.一种甲醇制烯烃用催化剂再生设备，其特征在于，包括 氧气供应部(I)，用以提供氧气； 压缩空气供应部(2)，用以提供压缩空气； 气体混合装置(3)，用以混合所述氧气和所述压缩空气形成富氧主风，包括与所述氧气供应部(I)相连的氧气入口(32)、与所述压缩空气供应部(2)相连的压缩空气入口(31)，以及富氧主风出口(33)； 催化剂再生器(5)，设置在所述气体混合装置(3)的下游，接收来自所述气体混合装置(3)的富氧主风，利用所述富氧主风进行催化剂再生。
2.根据权利要求I所述的催化剂再生设备，其特征在于，所述氧气供应部(I)包括顺序连接的控制件及排空件(13)，所述控制件的上游端连接氧气源，所述气体混合装置(3)的氧气入口(32)通过氧气管道连接到所述控制件和排空件(13)之间，所述控制件包括串联设置的控压件(11)和控流件(12)。
3.根据权利要求2所述的催化剂再生设备，其特征在于，所述氧气供应部(I)中还包括过滤器(14)，所述过滤器(14)设置在所述控制件的上游，用以过滤由氧气源流入的氧气。
4.根据权利要求I所述的催化剂再生设备，其特征在于，气体混合装置包括 主管线(34)，连接在所述压缩空气入口(31)与所述富氧主风出口(33)之间； 气体分布器(35)，设置在所述主管线(34)内部，具有圆环形结构，且与所述主管线(34)同轴设置，所述气体分布器(35)上设有均匀设置的流出口，所述流出口沿所述压缩空气的流动方向设置，所述氧气入口(32)沿垂直于所述主管线的轴向方向与各所述气体分布器(35)相连通。
5.根据权利要求2所述的催化剂再生设备，其特征在于，还包括富氧主风监测装置(4)，所述富氧主风监测装置(4)设置在所述气体混合装置(3)和催化剂再生器(5)之间，所述富氧主风监测装置(4)包括 氧含量检测组件(41)，设置在所述富氧主风混合装置(3)和所述催化剂再生器(5)之间，检测由所述富氧主风出口(33)流出的富氧主风中氧含量，发出氧含量信号； 温度检测组件(42)，设置在所述氧含量检测组件(41)和所述催化剂再生器(5)之间，检测由所述富氧主风出口(33)流出的富氧主风的温度，发出温度信号； 安全调控组件，接收所述氧含量信号，当所述氧含量信号超标时，开启所述排空件(13)，当所述氧含量信号达标时，关闭所述排空件(13);同时接收所述温度信号，当所述温度信号超标时，开启所述排空件(13)，当所述温度信号达标时，关闭所述排空件(13)。
6.根据权利要求5所述的催化剂再生设备，其特征在于，所述富氧主风监测装置(4)中，所述氧含量检测组件(41)包括并联设置的3条第一流路，以及分别设置在各所述第一流路上的3个氧含量检测器，各所述氧含量检测器分别发出氧含量信号； 所述温度检测组件(41)包括并联设置的3条第二流路，以及分别设置在各所述第二流路上的3个温度检测器，各所述温度检测器分别发出温度信号； 所述调节组件，接收各所述氧含量信号，接收所述氧含量信号，当至少2个所述氧含量信号超标时，开启所述排空件(13)，当不达标的所述氧含量信号少于2个时，关闭所述排空件(13);同时接收所述温度信号，当至少2个所述温度信号超标时，开启所述排空件(13)，当不达标的所述温度信号少于2个时，关闭所述排空件(13)。
7.根据权利要求I所述的催化剂再生设备，其特征在于，所述催化剂再生设备还包括 第一控流阀出)，设置在与所述催化剂再生器(5)中待生催化剂入口相连的流路上，用以调节所述待生催化剂的流入量； 第二控流阀(7)，设置在与所述催化剂再生器(5)中再生催化剂出口相连的流路上，用以调节所述再生催化剂的流出量； 第一控压阀(8)，设置在与所述催化剂再生器(5)中再生烟气出口相连的流路上，用以调节所述再生烟气的流出压力。
8.根据权利要求I所述的催化剂再生设备，其特征在于，所述催化剂再生设备还包括顺序连接的再生烟气CO焚烧炉(91)和余热锅炉(92)，所述再生烟气CO焚烧炉(91)与所述催化剂再生器(5)的再生烟气出口相连。
9.根据权利要求I所述的催化剂再生设备，其特征在于，所述催化剂再生设备还包括辅助燃烧室(53)，所述辅助燃烧室(53)设置在所述气体混合装置(3)的下游，与所述催化剂再生器(5)相连。
10.一种甲醇制低碳烯烃的设备，包括催化剂再生设备，其特征在干，所述催化剂再生设备为权利要求1-9中任一项所述的催化剂再生设备。
专利摘要本实用新型提供了一种甲醇制烯烃用催化剂再生设备及包括其的甲醇制低碳烯烃设备。该设备包括氧气供应部，用以提供氧气；压缩空气供应部，用以提供压缩空气；气体混合装置，用以混合氧气和压缩空气形成富氧主风，包括与氧气供应部相连的氧气入口、与压缩空气供应部相连的压缩空气入口，以及富氧主风出口；催化剂再生器，设置在气体混合装置下游，接收来自气体混合装置的富氧主风，利用富氧主风进行催化剂再生。该设备通过合理地控制进入再生器的总风量的氧含量，达到提高再生器烧焦能力的目的，从而实现提高甲醇制低碳烯烃装置甲醇加工量能力和经济效益的目的。
文档编号C07C1/20GK202555287SQ20122021638
公开日2012年11月28日 申请日期2012年5月14日 优先权日2012年5月14日
发明者吴秀章, 关丰忠, 孙保全 申请人:神华集团有限责任公司, 中国神华煤制油化工有限公司, 中国神华煤制油化工有限公司包头煤化工分公司