一种甲醇制烯烃催化剂细粉循环利用的方法及装置与流程

本发明涉及化工生产技术领域，具体而言，涉及一种甲醇制烯烃催化剂细粉循环利用的方法及装置。

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要越来越大。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。为了降低外来商品的进口率，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。甲醇是现代煤化工的重要产品和中间体，是联系煤化工与炼油产品及化工的主要纽带。甲醇生产装置的大型化和产品规模化将成为煤化工发展的重要特征。煤经甲醇制烯烃成为发展现代煤化工产业、实现国家"以煤代油"战略的必然选择，其技术瓶颈是甲醇制烯烃(MTO)技术。

甲醇制烯烃(MTO)专用催化剂基于小孔SAPO分子筛的酸催化特点，利用了该分子筛的酸性和较小的孔口直径的形状选择性作用，可以高选择性地将甲醇转化为乙烯、丙烯，同时SAPO分子筛结构中的“笼”的存在和酸催化的固有性质也使得该催化剂因结焦而失活较快。在反应温度450℃和空速2h^-1的条件下，单程寿命也只能维持数小时。因此对失活催化剂的频繁烧碳再生是必要的。综合反应的各要素，MTO技术效仿催化裂化装置，采用循环流化床技术，以实现结焦催化剂的连续再生。采用流化床技术必然带来催化剂的自然跑损问题，目前，反应器的催化剂自然跑损问题主要通过提高一、二、三级旋风分离器的分离效率解决。

例如，一种现有的MTO装置反应系统，如图1所示，包括甲醇制烯烃反应器1’、三级旋风分离器2’、四级旋风分离器3’、催化剂细粉储罐4’、废催化剂罐5’和再生器6’。催化剂在甲醇制烯烃反应器1’和再生器6’之间循环。其中，三级旋风分离器2’、四级旋风分离器3’用于回收甲醇制烯烃反应器1’跑损的催化剂细粉，催化剂细粉储罐4’和三级旋风分离器2’、四级旋风分离器3’配套使用，作用是储存旋风分离器回收下来的催化剂细粉。催化剂细粉储罐4’的容积有限，需要定期将细粉卸出，以保证三级旋风分离器2’的工作效率。催化剂细粉储罐4’卸出的催化剂细粉输入废催化剂罐5’储存。再生器6’也可以配套三级旋风分离器、四级旋风分离器使用，分离出来的催化剂粉末直接输送至废催化剂罐5’。

目前催化剂细粉主要有两个去处：送至催化剂罐和装车运走。反应系统收集的细粉是未进行烧焦处理的，并且会含有少量的油气组分，如果直接倾倒会对环境造成污染。由于以上原因，催化剂厂家也不会回收这部分没有利用价值的细粉，只能由公司送至渣场进行掩埋，这样就增加了处理费用，并且对环境、土壤会造成污染。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种甲醇制烯烃催化剂细粉循环利用的方法及装置，以解决现有技术中甲醇制烯烃催化剂细粉会对环境造成污染的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种甲醇制烯烃催化剂细粉循环利用的方法。该方法包括以下步骤：S1，通过密闭输送管线将催化剂细粉储罐内的催化剂细粉送至再生器，在再生器内通过烧焦反应除去催化剂细粉中的焦炭；S2，完成烧焦反应的催化剂细粉，输送至甲醇制烯烃反应器，或用于催化剂的制备，或送至渣场掩埋。

进一步地，S1中，通过催化剂细粉压送罐将催化剂细粉储罐内的催化剂细粉压送至再生器。

进一步地，催化剂细粉压送罐上部设置有一条0.7MPaG常温氮气管线，用于给催化剂细粉压送罐充压，常温氮气管线上设置有至少一个手动切断阀、至少一个自动控制阀和至少一个位于手动切断阀和自动控制阀之间的导淋阀，手动切断阀常开。

进一步地，催化剂细粉压送罐顶部设置有自动控制放空阀，用于给催化剂细粉压送罐泄压。

根据本发明的另一方面，提供了一种甲醇制烯烃催化剂细粉循环利用的装置。该装置包括：催化剂细粉储罐，用于收集甲醇制烯烃过程中产生的催化剂细粉；再生器，通过密闭输送管线与催化剂细粉储罐相连通；以及甲醇制烯烃反应器，与再生器相连通。

进一步地，催化剂细粉储罐与再生器之间的密闭输送管线上设置有催化剂细粉压送罐。

进一步地，催化剂细粉压送罐顶部设置有自动控制放空阀，用于给催化剂细粉压送罐泄压。

进一步地，催化剂细粉压送罐上部设置有一条0.7MPaG常温氮气管线，用于给催化剂细粉压送罐充压，常温氮气管线上设置有至少一个手动切断阀、至少一个自动控制阀和至少一个位于手动切断阀和自动控制阀之间的导淋阀，手动切断阀常开。

进一步地，催化剂细粉压送罐的下部为圆锥型结构，在圆锥型结构的下部通过密闭输送管线与再生器连通。

进一步地，催化剂细粉压送罐的圆锥型结构下部设置有切断阀、装车设施及氮气反吹管线。

进一步地，催化剂细粉压送罐设置有雷达或超声波料位计。

应用本发明的技术方案，通过密闭输送管线将催化剂细粉储罐内的催化剂细粉送至再生器，通过烧焦反应除去催化剂细粉携带的焦炭等物质，完成烧焦反应的催化剂细粉输送回甲醇制烯烃反应器，或用于新鲜催化剂制备，也可以送至渣场掩埋。其中，完成烧焦反应的催化剂细粉对环境、土壤基本无污染。另外，完成烧焦反应的催化剂细粉送入甲醇制烯烃反应器，实现了催化剂细粉在两器间的循环，在循环过程中，催化剂细粉会对催化剂在两器间的流化提供润滑作用，有利于装置的平稳、安全运行，降低由于两器失流化造成的装置停工。

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发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术中甲醇制烯烃催化剂细粉的处理装置结构示意图；以及

图2示出了根据本发明实施例1的甲醇制烯烃催化剂细粉循环利用的装置结构示意图。

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发明。

根据本发明一种典型的实施方式，提供一种甲醇制烯烃催化剂细粉循环利用的方法。该方法包括以下步骤：S1，通过密闭输送管线将催化剂细粉储罐内的催化剂细粉送至再生器，在再生器内通过烧焦反应除去催化剂细粉中的焦炭；S2，完成烧焦反应的催化剂细粉，输送至甲醇制烯烃反应器，或用于催化剂的制备或送至渣场掩埋。

应用本发明的技术方案，通过密闭输送管线将催化剂细粉储罐内的催化剂细粉送至再生器，通过烧焦反应除去催化剂细粉携带的焦炭等物质，完成烧焦反应的催化剂细粉用于新鲜催化剂制备，也可以送至渣场掩埋。其中，完成烧焦反应的催化剂细粉对环境、土壤基本无污染。完成烧焦反应的催化剂细粉送入甲醇制烯烃反应器，实现了催化剂细粉在两器间的循环，在循环过程中，催化剂细粉会对催化剂在两器间的流化提供润滑作用，有利于装置的平稳、安全运行，降低由于两器失流化造成的装置停工。另外，与再生器配套使用的旋风分离器没有分离出来的催化剂细粉可以通过烟囱排放至大气(符合环保规范要求)。

优选的，S1中，通过催化剂细粉压送罐将催化剂细粉储罐内的催化剂细粉压送至再生器。使用催化剂细粉压送罐进行催化剂细粉压送，操作简便，便于控制，适用于自动化的工业生产。

根据本发明一种典型的实施方式，催化剂细粉压送罐上部设置有一条0.7MPaG常温氮气管线，用于给催化剂细粉压送罐充压，常温氮气管线上设置有至少一个手动切断阀、至少一个自动控制阀和至少一个位于手动切断阀和自动控制阀之间的导淋阀，手动切断阀常开。此种设置的好处是：正常操作时，可以只调节自动控制阀，实现给催化剂细粉压送罐充压的目的。如果自动控制阀故障，可以强制其处于全开状态，不需要充压时关闭手动切断阀，充压时打开手动切断阀。手动切断阀和自动控制阀之间的导淋阀主要用于首次或检修后投用该充压线时的吹扫和置换。

根据本发明一种典型的实施方式，催化剂细粉压送罐顶部设置有自动控制放空阀，用于给催化剂细粉压送罐泄压。将催化剂细粉压送罐内催化剂压送到再生器时罐内的压力基本为0.7MPa左右，将催化剂细粉压送罐的压力泄至常压后，上游催化剂回收储罐内的催化剂细粉进入催化剂细粉压送罐，设置自动控制放空阀便于生产的自动化运行。根据本发明一种典型的实施方式，提供一种甲醇制烯烃催化剂细粉循环利用的装置。该装置包括：用于收集甲醇制烯烃过程中产生的催化剂细粉的催化剂细粉储罐，通过密闭输送管线与催化剂细粉储罐相连通的再生器，再生器上设置有烟囱；以及与再生器相连通的甲醇制烯烃反应器。

应用本发明的技术方案，通过密闭输送管线将催化剂细粉储罐内的催化剂细粉送至再生器，通过烧焦反应除去催化剂细粉携带的焦炭等物质，完成烧焦反应的催化剂细粉一部分通过烟囱排放至大气(符合环保规范要求)，一部分输送至甲醇制烯烃反应器，剩余部分用于新鲜催化剂制备，也可以送至渣场掩埋。其中，完成烧焦反应的催化剂细粉对环境、土壤基本无污染。另外，完成烧焦反应的催化剂细粉送入甲醇制烯烃反应器，实现了催化剂细粉在两器间的循环，在循环过程中，催化剂细粉会对催化剂在两器间的流化提供润滑作用，有利于装置的平稳、安全运行，降低由于两器失流化造成的装置停工。

优选的，催化剂细粉储罐与再生器之间的密闭输送管线上设置有催化剂细粉压送罐。使用催化剂细粉压送罐进行催化剂细粉压送，操作简便，便于控制，适用于自动化的工业生产。

根据本发明一种典型的实施方式，催化剂细粉压送罐顶部设置有自动控制放空阀，用于给催化剂细粉压送罐泄压。将催化剂细粉压送罐内催化剂压送到再生器时罐内的压力基本为0.7MPa左右，将催化剂细粉压送罐的压力泄至常压后，上游催化剂回收储罐内的催化剂细粉进入催化剂细粉压送罐，设置自动控制放空阀便于生产的自动化运行。

根据本发明一种典型的实施方式，催化剂细粉压送罐上部设置有一条0.7MPaG常温氮气管线，用于给催化剂细粉压送罐充压，常温氮气管线上设置有至少一个手动切断阀、至少一个自动控制阀和至少一个位于手动切断阀和自动控制阀之间的导淋阀，手动切断阀常开。此种设置的好处是：正常操作时，可以只调节自动控制阀，实现给催化剂细粉压送罐充压的目的。如果自动控制阀故障，可以强制其处于全开状态，不需要充压时关闭手动切断阀，充压时打开手动切断阀。手动切断阀和自动控制阀之间的导淋阀主要用于首次或检修后投用该充压线时的吹扫和置换。优选的，催化剂细粉压送罐的下部为圆锥型结构，在圆锥型结构的下部通过密闭输送管线与再生器连通。

为了保证催化剂细粉输送不会因为堵塞、堆积而中断，在催化剂细粉压送罐的圆锥型结构下部设置氮气反吹管线及相关阀门。优选的，在催化剂细粉压送罐的圆锥型结构下部设置切断阀和装车设施，以便无法密闭输送催化剂细粉时用汽车将细粉运走，保证反应气三级旋风分离器正常运行。

根据本发明一种典型的实施方式，密闭输送管线靠近催化剂细粉压送罐的圆锥型结构下部设置至少一个手动切断阀(常开)和一个自动控制阀，在自动控制阀后设置有氮气管线及相应阀门，用于输送催化剂细粉。密闭输送管线必须平滑，不允许设置急弯。氮气输送管线与密闭输送管线连接处需要顺流程切线设置。密闭输送管线与催化剂加剂线(催化剂细粉压送罐与再生器之间的密封输送管线也称作催化剂加剂线)连接处需要顺流程切线设置。为了监控催化剂细粉罐的料位，设置有雷达或超声波料位计。

本发明适用于以甲醇为原料生产烯烃的领域，包括MTO、MTP、MTA等以酸性分子筛为催化剂的化工生产领域。

下面将结合实施例进一步说明本发明的有效果。

实施例1

如图2所示，在本实施例中甲醇制烯烃催化剂细粉循环利用的装置包括反应器1、三级旋风分离器2、四级旋风分离器3、催化剂细粉储罐4、催化剂细粉压送罐5、再生器6、自动放空控制阀7、卸料自动控制阀8、充压氮气控制阀9，细粉密闭压送控制阀10，松动氮气阀11(位于反吹扫管道上)、催化剂细粉罐料位计12、催化剂细粉密闭压送输送氮气阀13、催化剂小型加剂线输送氮气阀14、催化剂小型加剂线再生器根部阀15、新鲜催化剂罐16和热催化剂罐17(新鲜催化剂罐和热催化剂罐可以互为备用)。

催化剂在甲醇制烯烃反应器1和再生器6之间循环。其中，三级旋风分离器2、四级旋风分离器3用于回收甲醇制烯烃反应器1跑损的催化剂细粉，催化剂细粉储罐4和三级旋风分离器2、四级旋风分离器3配套使用，作用是储存旋风分离器回收下来的催化剂细粉。在本实施例中，与再生器配套使用的旋风分离器分离出来的催化剂细粉可输送到新鲜催化剂罐16，然后通过新鲜催化剂罐16再回送至再生器6，没有分离出来的催化剂细粉可以通过烟囱排放至大气(符合环保规范要求)。

正常运行时，催化剂细粉压送罐5顶自动控制放空阀7处于打开状态；催化剂细粉储罐4和催化剂细粉压送罐5之间的卸料自动控制阀8处于打开状态；催化剂细粉压送罐5的充压氮气控制阀9处于关闭状态；催化剂细粉压送罐5下部密闭输送线上的细粉密闭压送控制阀10处于关闭状态；细粉压送罐5的锥体下部氮气反吹管线阀门处于打开状态；催化剂细粉储罐4收集的催化剂通过重力作用排入催化剂细粉压送罐5。

当催化剂细粉罐料位计12达到60％时，准备进行催化剂细粉压送操作。关闭催化剂细粉储罐4和催化剂细粉压送罐5之间的卸料自动控制阀8，打开催化剂细粉压送罐的充压氮气控制阀9，控制压力为0.4MPa(G)。手动打开催化剂细粉密闭输送管线的催化剂细粉密闭压送输送氮气线阀门13，打开催化剂小型加剂线输送氮气线阀门14。打开催化剂加剂线靠再生器6器壁阀15，确认输送氮气送入再生器6。打开催化剂细粉压送罐5下部密闭输送线上的细粉密闭压送控制阀10，将细粉送入再生器6。

当催化剂细粉罐料位计12回零后，继续吹扫2分钟。关闭催化剂细粉压送罐5下部密闭输送线上的细粉密闭压送控制阀10及充压氮气控制阀9。打开催化剂细粉压送罐顶部的自动放空控制阀7，打开催化剂细粉储罐4和催化剂细粉压送罐5之间的卸料自动控制阀8，恢复正常流程。关闭催化剂小型加剂线再生器根部阀15，关闭催化剂细粉密闭压送输送氮气阀13，关闭催化剂小型加剂线输送氮气阀14。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1)催化剂细粉密闭输送，将反应系统催化剂细粉压送罐中的细粉送入再生器，通过再生系统实现催化剂细粉的烧焦反应和自然跑损。一方面减少了催化剂细粉的处理数量，另一方面减少了汽车装运的各项费用及对现场环境的粉尘污染。

2)反应系统催化剂细粉经过烧焦反应后，一部分通过烟囱排放，一部分进入再生气三级旋风分离器配套的催化剂细粉储罐，最终通过汽车装运后送入渣场掩埋，减少了对环境及土壤的污染。

3)反应系统催化剂细粉送入再生器后，通过催化剂循环管线送入反应器，实现了催化剂细粉在两器间的循环。在循环过程中，催化剂细粉会对催化剂在两器间的流化提供润滑作用，有利于装置的平稳、安全运行，降低由于两器失流化造成的装置停工。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。