专利名称：一种含氧化合物制低碳烯烃反应器的制作方法
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制低碳烯烃反应器。
背景技术：
以乙烯、丙烯、丁二烯为主的轻质烯烃和以苯、甲苯、二甲苯为主的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气裂解工艺。由于原油资源的短缺和价格的日益提高，石脑油资源已经越来越显得不足，低碳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，有机含氧化合物原料经金属改性的SAPO类型小孔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，正受到国内外的广泛的重视。以甲醇或二甲醚为代表的含氧有机化合物是典型的含氧有机化合物，主要由煤基或天然气基的合成气生产。用以甲醇为代表的含氧有机化合物为原料生产以乙烯和丙烯为主的低碳烯烃工艺目前主要有美国UOP/Hyro公司的MTO技术、德国Lurgi公司的MTP技术和中国科学院大连化物所的甲醇制烯烃DMTO技术。以甲醇为代表含氧化合物制取低碳烯烃工艺简称MTO的反应特点是快速反应、强放热、且剂醇比较低，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。MTO工艺装置的目的产品是乙烯和丙烯，副产品液化气、C5+以上组分和燃料气，其中C4+的碳基收率为10%左右。如何将这部分低值产品转化为高附加值的乙烯和丙烯，一直是摆在广大科研和工程设计人员面前的课题。近年来，MTO已成为业内人士研究的热点和重点。人们从加工流程、催化剂、工艺条件以及设备结构等方面进行了广泛的研究和探索，取得令人满意的成果，但有关如何将MTO工艺产物中的副产品C4+转化为高附加值的乙烯和丙烯文献报道不多。US20040102667涉及OTO工艺提高乙烯和丙烯产率的技术。采用硅铝磷酸盐催化齐U。产物经分离得到的C4 C7中质烯烃馏分在一个单独的烯烃裂化反应器中进行裂化。主要步骤是(I)将富含烯烃的进料C2 C8送入一级分离装置，分出C2 C3轻烯烃和C4+重烯烃馏分；(2)将重烯烃馏分送入二级分离区，分出第二轻烯烃馏分、C4 C7中质烯烃馏分和C7+重烯烃馏分；(3)将中质烯烃馏分送入烯烃裂化反应器，使至少一部分原料裂化为C2 C3烯烃；(4)裂化形成的C2 C3烯烃有一部分回到二级分离区。另一部分被抽出；(5)二级分离区分出的第二轻烯烃馏分有一部分返回到一级分离区。US5914433专利涉及OTO生产聚合级烯烃的工艺。其特点是对产物中的混合丁烯和重组分进行裂化，从而提高乙烯和丙烯的产量。裂化反应在提升管裂化区或单独的裂化区进行，给工艺提供了灵活性。该工艺克服了硅铝磷酸盐催化剂的平衡限制，也提高了催化剂的寿命，提高了催化剂在转化区的稳定性。主要的工艺步骤是(I)含氧化合物(C1 C4的一种醇或一种醚)原料用稀释剂稀释，采用硅铝磷酸盐催化剂(SAPO-34、SAP0-17或其混合物)和流化床反应器，在反应条件下得到轻烯烃产品物流；(2)将轻烯烃物流分离后得到乙烯、丙烯和混合丁烯重组分；
(3)取出至少一部分待生催化剂去进行再生；(4)再生后的催化剂一部分返回到流化床反应区，另一部分与一定量的混合丁烯及重组分混合，进入裂化反应器得到第二产品物流，生成额外的乙烯和丙烯；(5)将部分第二产品物流返回到流化床反应区。美国UOP公司的专利CN1803738披露了使用移动技术和独立的重烯烃互变步骤将含氧化合物转化为丙烯。该专利要点是设两个反应区，第一个移动床反应区使用具有SAPO和ZSM功能的双功能催化剂，油气产物主要是丙烯，同时有少量乙烯、丁烯和C1+烯烃、C1 C1饱和烃、少量芳香烃以及水。反应油气急冷分离后分为富含丙烯的蒸汽、包含未反应的甲醇和新生成含氧化合物的水相、烯烃、饱和烃、芳烃的液态烃三部分。回收部分反应生成水作为反应原料的吸收剂。第二反应区也是移动床，使用的是组合比例不同的ZSM、SAP0双功能催化剂，反应温度比第一反应区高15°C以上，目的是将C4+烯烃转化为丙烯为主的产物，估计类似于已经公开的Atofina公司OCP C4+烯烃转化工艺催化剂。第一反应器生成的含·有乙烯、丁烯和C4+烯烃、C1 C4饱和烃、少量芳香烃的气相产物进一步分离，其中C4+烯烃去第二反应器进一步烯烃转化。美国ExxonMobil公司的专利CN1419527披露了一种含氧化合物转化反应中C4及C4+物流至轻产品的转化的控制方法，在反应器系统的第一反应区内是含氧化合物进料与磷酸铝催化剂接触，产生第一烯烃产物流，该第一烯烃产物流包含轻烯烃和C4+烯烃，将第一烯烃产物流和至少部分来自第一反应区内的催化剂引入第二反应区，第二反应区内的至少部分催化剂引入再生器，所有催化剂在再生器内再生，第二反应区内使第一烯烃产物流与至少部分催化剂接触，C4+烯烃转化成轻烯烃。BASF公司的专利US4433188披露了一种甲醇/ 二甲醚制烯烃技术，该发明采用硅酸硼催化剂，包括两段反应及两段分离。原料甲醇/二甲醚在第一段反应区中与催化剂接触发生催化裂解反应，产物经第一分离系统分出C2 C4的烯烃及C1 C4的烷烃，C5+组分进入第二反应区与催化剂接触发生裂解反应，产物经第二分离系统脱除芳烃组分，然后返回第一分离系统。该专利的主要特点是循环C5+组分与原料在不同的反应区域及条件下发生反应。清华大学的专利CN1962573A披露了流化床催化裂解生产丙烯的方法及反应器，该发明属于醇、醚裂解制丙烯技术领域，其特征在于，把低碳烯烃制备工艺的产物中的C2以Rc2以下组分，C4以及C4以上组分与目的产物丙烯分离后，循环返回到流化床催化裂解反应装置中烯烃转反应区进行烯烃转化，通过控制操作条件，高选择性生产丙烯。C2-X1+两股物流在返回烯烃转化反应区之前有少量驰放，以避免惰性组分积累。相应地，提出了可用作主反应区或烯烃转化反应区的多层流化床反应器结构。该发明具有丙烯总收高、选择性强的优点。综上所述，现有技术中虽然涉及了一些含氧化合物转化反应中C4及C4+回炼方法，但是还存在使用不同的催化剂系统，需要建设独立的投资比较高的C4+裂化装置，烯烃裂解系统热量不平衡，需要专门为C4+裂解装置提供所需的热量，裂解条件受到限制，转化率较低；只关注未转化原料及产物中C5+组分，通常不涉及丁烯的回炼问题；还有部分以丙烯为目的的技术通过副产物循环提高丙烯总收率，但是多数采用将副产物循环回原反应器的简单形式。
实用新型内容本发明是针对现有含氧化合物制取低碳烯烃装置反应快、强放热、且剂醇比较低的特点，而提供一种含氧化合物制烯烃装置，具有催化剂磨损小、可以有效地控制反应条件、流程简单，运转周期长，产品中低碳烯烃收率高的优点。一种含氧化合物制低碳烯烃 反应器，由反应筒体15、出口 7、再生催化剂入口 11和待生催化剂汽提段2组成，其特征在于待生催化剂汽提段2位于反应筒体15底部，待生催化剂汽提段2与反应筒体15连通，出口 7位于反应筒体15顶部，再生催化剂入口 11位于反应筒体15下部。所述的一种含氧化合物制低碳烯烃反应器，其特征在于反应筒体15内设置有进料分布器4、油气集气室8和气固分离装置6。所述的一种含氧化合物制低碳烯烃反应器，其特征在于反应筒体15内设置有密相段12、过渡段10和稀相段9。所述的待生催化剂汽提段2设有汽提内件和汽提蒸汽分布环。所述反应器筒体15为流化床反和湍流床流化床反应器一种，优选湍流床流化床反应器。所述稀相段9与密相段12直径之比在I 3，优选在I 2 ;所述的气固分离装置6为旋风分离器，旋风分离器为I 3级。所述的进料分布器4为分布管和分布板中至少一种，优选分布管。所述的反应器筒体15设置有取热器5，优选设置内取热器5，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。所述的内取热器5设置在密相段12的中，进料分布器4上方。所述的再生催化剂入口 11设置在在密相段12的中，进料分布器4上方。本发明所述的含氧化合物原料可以选自甲醇、乙醇、二甲醚和C4 Cltl醇化合物中一种或一种以上混合物。本发明所提供的方法和设备的优点在于(I)采用本发明所提供的反应器，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)采用本发明所提供的反应器，可以满足反应条件的要求。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，可实现反应的热量平衡；(3)采用本发明所提供的反应器，有利于反应热的及时导出，很好地解决反应床层温度分布均匀性的问题；(4)采用本发明所提供的反应器，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，操作弹性好，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为本实用新型一种含氧化合物生产低碳烯烃反应器主视图。图2为本实用新型一种含氧化合物生产低碳烯烃反应器剖视图。图3为本实用新型一种含氧化合物生产低碳烯烃反应器俯视图。图中I.待生滑阀，2.待生催化剂汽提段，3.原料进口，4.进料分布器，5.取热器，6.气固分离装置，7.出口，8.油气集气室，9.稀相段，10.过渡段，11.再生催化剂入口，12.密相段，13.再生催化剂，14.待生催化剂，15反应器筒体。
具体实施方式如图I所示，本实用新型一种含氧化合物生产低碳烯烃反应器，包括反应器筒体
15、反应器密相段12、反应器稀相段9、反应器过渡段10、待生汽提段2和气固分离装置6，反应器筒体15底部设有原料入口 3、待生催化剂汽提段2和再生催化剂入口 11，待生催化剂汽提段2位于反应筒体15底部，待生催化剂汽提段2与反应筒体15连通，出口 7位于反应筒体15顶部，再生催化剂入口 11位于反应筒体15下部。反应器稀相段9直径与反应器密相段12直径之比在I 3的范围内，优选在I 2的范围内。气固快速分离装置优选旋风分离器，旋风分离器为I 3级。反应器密相段12设置进料分布器4和取热器5，并设有再生催化剂入口 11。反应器进料分布器4，可以是分布管或/和分布板，优选分布管。反应器以设置内取热器或/和外取热器，优选设置内取热器，并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；再生催化剂入口 11距进料分布器4的高度与反应器密相段12的高度之比在O. I I. O的范围内，优选在O. I O. 5的范围内。来自装置外的含氧化合物原料3，经过预热后通过进料分布器4进入反应器密相段12，在反应器密相段12内，含氧化合物原料3与来自再生器的高温再生催化剂13直接接触，在催化剂表面迅速进行放热反应。反应油气7经气固快速分离装置6除去所夹带的催化剂后引出，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器汽提2，汽提后的待生催化剂14经待生滑阀I、待生催化剂输送管送至再生器进行烧焦。反应器设置内取热器5。由于含氧化合物原料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置的内取热器5取走，取热介质为含氧化合物原料。
权利要求1.一种含氧化合物制低碳烯烃反应器，由反应筒体(15)、出口(7)、再生催化剂入口(11)和待生催化剂汽提段(2)组成，其特征在于待生催化剂汽提段(2)位于反应筒体(15)底部，待生催化剂汽提段(2)与反应筒体(15)连通，出口(7)位于反应筒体(15)顶部，再生催化剂入口(11)位于反应筒体(15)下部。
2.依照权利要求I所述的一种含氧化合物制低碳烯烃反应器，其特征在于反应筒体(15)内设置有进料分布器(4)、油气集气室(8)和气固分离装置(6)。
3.依照权利要求I所述的一种含氧化合物制低碳烯烃反应器，其特征在于反应筒体(15)内设置有密相段(12)、过渡段(10)和稀相段(9)。
4.依照权利要求I所述的一种含氧化合物制低碳烯烃反应器，其特征在于所述的待生催化剂汽提段(2)设有汽提内件和汽提蒸汽分布环。
5.依照权利要求I所述的一种含氧化合物制低碳烯烃反应器，其特征在于所述反应器为流化床或湍流床流化床反应器一种。
6.依照权利要求I所述的一种含氧化合物制低碳烯烃反应器，其特征在于所述反应器湍流床流化床反应器。
7.依照权利要求I所述的一种含氧化合物制低碳烯烃反应器，其特征在于所述稀相段(9)与密相段(12)直径之比为I 3。
8.依照权利要求I所述的一种含氧化合物制低碳烯烃反应器，其特征在于所述稀相段(9)与密相段(12)直径之比为I 2。
9.依照权利要求I所述的一种含氧化合物制低碳烯烃反应器，其特征在于所述的气固分离装置(6)为旋风分离器。
10.依照权利要求I所述的一种含氧化合物制低碳烯烃反应器，其特征在于所述的进料分布器(4)为分布管和分布板中至少一种。
11.依照权利要求I所述的一种含氧化合物制低碳烯烃反应器，其特征在于所述的进料分布器(4)分布管。
12.依照权利要求I所述的一种含氧化合物制低碳烯烃反应器，其特征在于所述的反应器设置有取热器(5)。
13.依照权利要求I所述的一种含氧化合物制低碳烯烃反应器，其特征在于所述的反应器设置有内取热器(5)。
14.依照权利要求I所述的一种含氧化合物制低碳烯烃反应器，其特征在于所述的内取热器(5)设置在密相段(12)的中，进料分布器(4)上方。
15.依照权利要求I所述的一种含氧化合物制低碳烯烃反应器，其特征在于所述的再生催化剂入口(11)设置在在密相段(12)的中，进料分布器(4)上方。
专利摘要本实用新型公开了一种含氧化合物制低碳烯烃反应器，由反应筒体(15)、出口(7)、再生催化剂入口(11)和待生催化剂汽提段(2)组成，待生催化剂汽提段(2)位于反应筒体(15)底部，待生催化剂汽提段(2)与连通，出口(7)位于反应筒体(15)顶部，再生催化剂入口(11)位于反应筒体(15)下部，克服现有技术催化剂磨损严重的缺陷。
文档编号B01J8/28GK202683184SQ20122034243
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
发明者陈俊武, 刘昱, 乔立功, 陈香生, 施磊, 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