本实用新型涉及有机合成领域，具体而言，涉及一种有机含氧化合物制烯烃装置。
背景技术：
乙烯、丙烯等低碳烯烃是现代石化工业中重要的基础原料，现有烯烃生产技术对石油资源依赖严重，造成低碳烯烃供需关系日益紧张。传统的乙烯、丙烯制取路线为轻烃(乙烷、石脑油、轻柴油)裂解石油化工路线，但此路线受制于石油资源有限、国际油价飙升等诸多因素。有机含氧化合物、例如甲醇和/或二甲醚制烯烃技术开辟了由煤炭生产基本有机化工原料的新工艺路线，而其中典型技术又是甲醇制烯烃(MTO)。通常而言，甲醇制烯烃工艺是将甲醇经流化催化反应后生产以乙烯和丙烯为主的轻烯烃混合气。
当前，大部分MTO工艺所采用的催化剂是在SAPO-34分子筛基础上开发的。虽然不同厂家的催化剂价格有些差异，但总体上价格昂贵，在人民币20万/吨上下浮动，而且在MTO工艺进行大规模工业化或商业化的过程中也遇到了诸如产品气的气-固分离问题。在甲醇制烯烃反应中，催化剂在反应器和再生器之间循环流化，因为催化剂颗粒之间的直接碰撞及催化剂在设备表面运动产生的磨损，造成催化剂在使用过程中发生催化剂细粉的流失。粒径小于10μm、特别是小于5μm的催化剂细粉用常规的气-固分离装置、例如旋风分离器已经很难将它们从产品气中分离出来，而这些催化剂细颗粒和/或细粉被产品气带到产物分离工艺中下游工段，例如带到急冷塔、水洗塔以及各种换热器中时，会导致这些装置效率降低、操作异常，甚至是设备堵塞而不得停车维修，增大劳动强度、增加成本。
专利CN 201310172475.4公开了一种有机含氧化合物制烯烃产品气-固分离和换热系统及其工艺，该专利在MTO产品气离开三级旋风分离器后工艺流程路线上增加了至少一个换热器和至少一个过滤器，换热器用于回收产品气中的热量，过滤器可用于从产品气中进一步分离催化剂细颗粒和/或细粉。但是该工艺并未处理MTO产品气离开三级旋风分离器后进入四级旋分分离器时所携带的催化剂，这部分催化剂在被四级旋风分离器进行分离后，仍然有一部分催化剂可以直接进入到急冷塔，进而造成急冷塔塔底、水洗塔塔盘和各种换热器堵塞。
技术实现要素：
本实用新型的主要目的在于提供一种有机含氧化合物制烯烃装置，以解决现有技术中有机含氧化合物制烯烃产品气中固体颗粒去除不彻底的问题。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种有机含氧化合物制烯烃装置，其包括：反应器，反应器上设置有产品气出口；第一旋风气-固分离器，第一旋风气-固分离器上设置有第一进口、第一气相出口及第一固相出口；第一进口与产品气出口相连；第二旋风气-固分离器，第二旋风气-固分离器上设置有第二进口、第二气相出口及第二固相出口；第二进口与第一固相出口相连；急冷塔，急冷塔与第一气相出口、第二气相出口均相连；以及过滤器，过滤器串联设置在第二气相出口与急冷塔之间。
进一步地，过滤器至少为一个，且当过滤器为多个时，多个过滤器并联设置在第二气相出口与急冷塔之间。
进一步地，多个过滤器包括陶瓷膜过滤器、金属粉末烧结滤芯过滤器和电除尘过滤器中的至少一个。
进一步地，反应器上还设置有固相催化剂出口，反应器的内部设置有反应腔；装置还包括：第三旋风气-固分离器，第三旋风气-固分离器设置有第三进口、第三气相出口和第三固相出口；第三进口与反应腔相连，第三固相出口与固相催化剂出口相连；以及第四旋风气-固分离器，第四旋风气-固分离器设置有第四进口、第四气相出口和第四固相出口；第四进口与第三气相出口相连，第四气相出口与产品气出口相连，且第四固相出口与固相催化剂出口相连。
进一步地，装置包括多个并列设置的急冷塔。
进一步地，急冷塔上还设置有第五气相出口；装置还包括水洗塔，水洗塔与第五气相出口相连。
进一步地，装置包括多个并联设置的水洗塔。
进一步地，装置还包括换热器，换热器串联设置在第一气相出口与急冷塔之间。
进一步地，反应器上还设置有再生催化剂进口；装置还包括再生器，再生器分别与固相催化剂出口和再生催化剂进口连接。
进一步地，装置还包括反吹装置，反吹装置上设置有反吹气出口，反吹气出口与过滤器相连。
本实用新型中的有机含氧化合物制烯烃装置包括反应器，第一旋风气-固分离器，第二旋风气-固分离器，急冷塔以及过滤器；其中反应器上设置有产品气出口；第一旋风气-固分离器上设置有第一进口、第一气相出口及第一固相出口，第一进口与产品气出口相连；第二旋风气-固分离器上设置有第二进口、第二气相出口及第二固相出口，第二进口与第一固相出口相连；急冷塔与第一气相出口、第二气相出口均相连；过滤器串联设置在第二气相出口与急冷塔之间。
上述装置中，利用第一旋风气-固分离器和第二旋风气-固分离器能够将产品气中夹带的大部分固体催化剂分离出来，而在第二气相出口与急冷塔之间增设过滤器，能够进一步去除产品气中的小粒径的催化剂微粉及其他小颗粒杂质。这样就能够对产品气进行更充分地气固分离，防止这些微粉进入到急冷塔造成设备堵塞。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本实用新型一种实施例的有机含氧化合物制烯烃装置示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、反应器；20、第一旋风气-固分离器；30、第二旋风气-固分离器；40、急冷塔；50、过滤器；60、水洗塔；70、换热器；80、再生器。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
正如背景技术部分所描述的，现有技术中有机含氧化合物制烯烃存在产品气中固体颗粒去除不彻底的问题。为了解决这一问题，本实用新型提供了一种有机含氧化合物制烯烃装置，如图1所示，该装置包括反应器10，第一旋风气-固分离器20，第二旋风气-固分离器30，急冷塔40以及过滤器50，其中反应器10上设置有产品气出口；第一旋风气-固分离器20上设置有第一进口、第一气相出口及第一固相出口，第一进口与产品气出口相连；第二旋风气-固分离器30上设置有第二进口、第二气相出口及第二固相出口，第二进口与第一固相出口相连；急冷塔40与第一气相出口、第二气相出口均相连；过滤器50串联设置在第二气相出口与急冷塔40之间。
本实用新型提供的上述装置中，利用第一旋风气-固分离器20和第二旋风气-固分离器30能够将产品气中夹带的大部分固体催化剂分离出来，而在第二气相出口与急冷塔40之间增设过滤器50，能够进一步去除产品气中的小粒径的催化剂微粉及其他小颗粒杂质。这样就能够对产品气进行更充分地气固分离，防止这些微粉进入到急冷塔40造成设备堵塞。
具体地，反应器10生产处理的产品气进入第一旋风气-固分离器20，第一旋风气-固分离器20的下泄气进入第二旋风气-固分离器30，经此工艺，产品气中夹带的大部分固体催化剂分离出来。第二旋风气-固分离器30分离出来的气体进一步进入过滤器50中，将剩余的微粉过滤，防止其堵塞后续设备。
在一种优选的实施例中，过滤器50至少为一个，且当过滤器50为多个时，多个过滤器50并联设置在第二气相出口与急冷塔40之间。这样在处理量较大的工况下，可以提高产品气的处理量。同时，也可以将其中的一个或多个交替工作，缓解处理压力和延长过滤器50的寿命。
过滤器50的设置目的的去除产品气中粒径较小的微粉，可以采用除尘领域的任何过滤器类型。在一种优选的实施例中，多个过滤器50包括陶瓷膜过滤器、金属粉末烧结滤芯过滤器和电除尘过滤器中的至少一个。这几种过滤器的除尘效果较好，成本也相对较低。
陶瓷过滤器，其主体主要由过滤器支撑体、过滤器本体和过滤器连接件组成。其中，过滤器本体采用孔径为10微米、流线型中空圆桶形状的陶瓷膜，壁厚可为4～5mm，过滤器本体下方设有支撑体，上方设有连接件。产品气从圆桶状的过滤器本体的侧表面或周表面上进入过滤器本体的内部空间，并从过滤器本体的内部空间顶部离开所述过滤器，其中绝大部分粒径大于1微米的催化剂固体细颗粒和/或细粉被拦截在过滤器外面。
金属粉末烧结滤芯过滤器，其是以不锈钢粉或金属钛粉为原料，经过粉末分级、成型、烧结、机械焊接加工等工艺过程制成的一种高效多孔过滤材料。其内部孔隙弯曲配置、纵横交错，孔径分布均匀，孔隙和过滤精度可在相当宽的范围内进行调整，过滤机理为典型的深层过滤。
优选地，本实用新型使用的陶瓷过滤器或金属粉末烧结滤芯过滤器的过滤精度为1～2微米，优选为1微米。
只要按照本实用新型上述的设置方式，即可有效去除产品气中的固体颗粒。在一种优选的实施例中，反应器10上还设置有固相催化剂出口，反应器10的内部设置有反应腔；装置还包括：第三旋风气-固分离器，第三旋风气-固分离器设置有第三进口、第三气相出口和第三固相出口；第三进口与反应腔相连，第三固相出口与固相催化剂出口相连；以及第四旋风气-固分离器，第四旋风气-固分离器设置有第四进口、第四气相出口和第四固相出口；第四进口与第三气相出口相连，第四气相出口与产品气出口相连，且第四固相出口与固相催化剂出口相连。在反应器10的内部串联设置两级旋风气-固分离器，有利于进一步提高固体颗粒的去除效果。
设置急冷塔40的目的是对有机含氧化合物制烯烃的产品气进行急冷。在一种优选的实施例中，装置包括多个并列设置的急冷塔40。多个急冷塔40并联设置，能够加大处理量。同时，也可以进行交替使用，缓解单个设备的运行压力。
在一种优选的实施例中，急冷塔40上还设置有第五气相出口；装置还包括水洗塔60，水洗塔60与第五气相出口相连。增设水洗塔60，可以对急冷塔40出来的气相中的水分进行分离。优选地，装置包括多个并联设置的水洗塔60。同理，多个水洗塔60并联设置，能够加大处理量。同时，也可以进行交替使用，缓解单个设备的运行压力。
在一种优选的实施例中，装置还包括换热器70，换热器70串联设置在第一气相出口与急冷塔40之间。利用换热器70能够对温度较高的产品气进行预冷，以缓解后续急冷塔40的急冷压力。
在一种优选的实施例中，反应器10上还设置再生催化剂进口；装置还包括再生器80，再生器80分别与固相催化剂出口和再生催化剂进口连接。设置再生器80可以对经过反应的催化剂进行再生处理，以达到重复使用，资源回收，降低生产成本的目的。
在一种优选的实施例中，装置还包括反吹装置，反吹装置上设置有反吹气出口，反吹气出口与过滤器50相连。过滤器50在长时间运行后，利用反吹装置可以将其中过滤下来的微粉吹出设备，清除富集或沉积在过滤器50过滤孔道中的催化剂固体细颗粒和/或细粉，从而起到反吹再生过滤层及收集微粉的目的。
在实际的应用过程中，由过滤器和/或旋风气-固分离器分离的催化剂固体细颗粒和/或细粉，将其与催化剂活性组分-分子筛、粘结剂、载体按比例混合，重新进行打浆、喷雾干燥成型、焙烧活化后，按比例与新鲜催化剂或平衡剂混合，所形成的混合物进入反应器中作为新鲜催化剂或平衡剂使用。
以下通过甲醇制烯烃生成MTO产品气的装置进行说明：
甲醇进入甲醇制烯烃反应器发生反应后，生成的MTO产品气先是经过若干组串联的一级和二级旋风气-固分离器(相当于本实用新型上述的设置在反应器内部的第三和第四旋风气-固分离器)进行分离。MTO产品气携带的绝大多数催化剂颗粒与MTO产品气分离后，MTO产品气随后离开MTO反应器进入三级旋风气-固分离器(相当于本实用新型上述的第一旋风气-固分离器)。MTO产品气在三级旋风气-固分离器入口处的固体颗粒(催化剂)浓度为800～1200mg/m3，在三级旋风气-固分离器出口处的浓度为150～300mg/m3。因此，三级旋风气-固分离器可将绝大部分催化剂细颗粒和/或细粉分离出来，MTO装置反应三级旋风气-固分离器的出入口催化剂颗粒的浓度及粒度分布如表1所示。
表1
由表1知道MTO产品气中约有83.8％(体积比)催化剂细颗粒和/或细粉被三级旋风气-固分离器分离出来。这部分被分离出来的含有较高浓度催化剂的产品气进入到反应气四级旋风气-固分离器(相当于本实用新型上述的第二旋风气-固分离器)后进行再次分离。
对于规模为180万吨/年甲醇制烯烃装置而言，每小时从反应气四级旋风分离器进入急冷塔的催化剂细粉量如表2所示。
表2
一般而言，反应气四级旋风气-固分离器的总分离效率在70～75％之间，当反应气四级旋风气-固分离器的总分离效率为72％时，由表2可知，四级旋风气-固分离器进入至急冷塔的催化剂细粉量高达28.03kg/h，这部分催化剂将会在急冷塔、水洗塔中富集，并随着急冷水、水洗水循环进入到烯烃分离塔的塔底再沸器、急冷水空气换热器、丙烯精馏塔的塔底再沸器、水洗水干式空气冷却器、水洗水冷却器等设备之中，随着装置运行时间的延长，MTO产品气中的上述催化剂细颗粒和/或细粉将在上述装置中逐渐富集，严重时可造成急冷塔、水洗塔的塔盘堵塞；催化剂细颗粒和/或细粉累积在水洗水空气冷却换热器、水冷却换热器、烯烃分离塔的塔底再沸器等处，从而造成系统换热效率降低，需要定期对上述设备进行清理和维护、这样就降低了生产效率、增加了劳动强度。
而本实用新型在MTO反应气四级旋风气-固分离器的出口和急冷塔的入口之间设置至少一个过滤器，以除去MTO反应气四级旋风气-固分离器出口产品气中携带的催化剂细颗粒和/或细粉，这些催化剂细颗粒和/或细粉被过滤器截留下来，MTO反应气四级旋风气-固分离器出口产品气中的催化剂细颗粒和/或细粉的数量就会大大减少，这可在很大程度上减少随MTO产品气进入产品气分离工艺中下游工段的催化剂细颗粒和/或细粉的数量，从而防止急冷塔、水洗塔、急冷水旋液分离器以及各种换热器工作效率的降低、并防止系统操作异常。
对于180万吨/年甲醇制烯烃工艺来说，为保证反应三级旋风气-固分离器的分离效率，对通过三级旋风气-固分离器料腿进入四级旋风气-固分离器的产品气气流量一般控制在6000标立/小时左右。相应，采用的Al2O3陶瓷膜过滤器的结构参数和操作条件如下面表3所示。
表3
从表3中看出：在本实用新型中，过滤器的过滤效率高达80％，其有效分离和截留了从四级旋风气-固分离器出口进入急冷塔的催化剂细颗粒和/或细粉，大大减轻了MTO产品气分离工艺中下游工段的分离负荷，避免了MTO产品气分离工艺中下游工段设备运行异常的问题。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。