本发明涉及甲醇制烯烃领域，具体而言，涉及一种甲醇制烯烃反应系统。
背景技术：
甲醇制烯烃技术(mto)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。三种技术在国内均已实现工业化。
dmto工艺中，产品气出反应器的温度较高(450℃以上)，产品气中烃类物质会发生生焦反应和副反应。因而当上述高温产品气经过产品气与甲醇换热器时会结焦，进而导致产品气与甲醇换热器(立式换热器)的传热系数降低和换热效果差。而产品气与甲醇换热器的换热效果差会导致经过产品气与甲醇换热器的气相甲醇温度只有约120℃，进入反应器后，气相甲醇需要消耗大量的反应热才能达到需要的反应温度。同时换热效果差还会对降低能耗和提高烯烃选择性有很大的限制。
技术实现要素：
本发明的主要目的在于提供一种甲醇制烯烃反应系统，以解决现有的甲醇制烯烃反应系统中产品气与甲醇换热器易结焦导致其换热效果差的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种甲醇制烯烃的反应系统，包括：甲醇制烯烃反应装置，设置有烯烃产物出口；气固分离装置，设置在甲醇制烯烃反应装置的内部，且烯烃产物出口与气固分离装置的入口端相连通；甲醇制烯烃反应装置与气固分离装置形成换热结构，以对从气固分离装置中分离出来的烯烃产品气进行冷却。
进一步地，甲醇制烯烃反应装置包括：甲醇储存室，设置有进料口；反应室，反应室设置有甲醇入口和烯烃产物出口，反应室与甲醇储存室通过甲醇入口相连通，至少部分气固分离装置设置在甲醇储存室的内部。
进一步地，甲醇储存室内设置有甲醇输入管路，进料口与甲醇输入管路相连通，部分甲醇输入管路盘绕设置在气固分离装置的外侧。
进一步地，气固分离装置为旋风分离器或快速分离器。
进一步地，气固分离装置包括分离部及与其相连通的料腿，分离部设置在甲醇储存室中，且分离部与烯烃产物出口相连通，至少部分料腿设置在反应室中。
进一步地，料腿为波纹管。
进一步地，气固分离装置还包括料腿套管，料腿套管套设在料腿的外部。
进一步地，料腿上设置有耐磨层；优选地，耐磨层选自混凝土层、陶瓷层或碳化硅层。
进一步地，气固分离装置的外壁上设置有翅片。
进一步地，甲醇制烯烃反应装置还包括隔板，隔板设置于甲醇储存室的内部，且在甲醇储存室的轴线方向上，隔板设置在甲醇输入管路的自由端下方。
进一步地，隔板与位于其下方的反应室之间填充有隔热气体。
进一步地，隔热气体选自甲烷和氢气的混合气体、丙烷和乙烷中的一种或多种。
应用本发明的技术方案，气固分离装置设置在甲醇制烯烃反应装置的内部时，不需要考虑设备的承压问题，因而气固分离装置的壁厚较小，这能够实现甲醇制烯烃反应装置与气固分离装置之间的有效换热。本发明提供的甲醇制烯烃反应系统中，将甲醇制烯烃反应装置与气固分离装置形成换热结构，甲醇原料气能够吸收气固分离装置中的烯烃产物体系中高温烯烃产品气的热量，实现烯烃产品气与甲醇制烯烃反应装置进行换热，这能够降低烯烃产品气的温度，从而有利于降低后续流路中的换热器结焦的风险，提高其换热效果；同时，由于原料甲醇利用烯烃产品气的热量来升温，因此避免了吸收甲醇制烯烃的反应热，进而提高了甲醇制烯烃反应的选择性。此外，经换热后，能够节省甲醇制烯烃反应装置中原料气升至反应温度的部分能耗，从而有利于缩短反应时间，减少了副反应的发生。
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示出了根据本发明的一种典型的实施方式提供的甲醇制烯烃的反应系统的结构示意图；
图2示出了根据本发明另一种优选的实施实施方式提供的甲醇制烯烃的反应系统的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、甲醇制烯烃反应装置；11、甲醇储存室；12、反应室；20、气固分离装置；21、分离部；22、料腿；23、料腿套管；30、隔板。
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。
正如背景技术所描述的，现有的甲醇制烯烃反应装置中产品气与甲醇换热器易结焦导致其换热效果差的问题。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种甲醇制烯烃的反应系统，如图1所示，包括甲醇制烯烃反应装置10和气固分离装置20，甲醇制烯烃反应装置10包括烯烃产物出口121。气固分离装置20设置在甲醇制烯烃反应装置10的内部，且烯烃产物出口121与气固分离装置20的入口端连通。甲醇制烯烃反应装置10与气固分离装置20形成换热结构，以对从气固分离装置20中分离出来的烯烃产品气进行冷却。
由于完成甲醇制烯烃反应的产品气中夹杂着固体颗粒，因而需要通过气固分离装置20将产品气分离。且由于上述产品气具有较高的温度，烯烃产品气温度较高容易导致产品气与甲醇换热器结焦的风险。
气固分离装置20设置在甲醇制烯烃反应装置10的内部时，不需要考虑设备的承压问题，因而气固分离装置20的壁厚较小，这能够实现甲醇制烯烃反应装置10与气固分离装置20之间的有效换热。本发明提供的甲醇制烯烃反应系统中，将甲醇制烯烃反应装置10与气固分离装置20形成换热结构，甲醇原料气能够吸收气固分离装置20中的烯烃产物体系中高温烯烃产品气的热量，实现烯烃产品气与甲醇制烯烃反应装置10进行换热，这能够降低烯烃产品气的温度，从而有利于降低后续流路中的换热器结焦的风险，提高其换热效果；同时，由于原料甲醇利用烯烃产品气的热量来升温，因此避免了吸收甲醇制烯烃的反应热，进而提高了甲醇制烯烃反应的选择性。此外，经换热后，能够节省甲醇制烯烃反应装置10中原料气升至反应温度的部分能耗，从而有利于缩短反应时间，减少了副反应的发生。
在实际生产过程中，优选将产品气的温度降至400℃。将温度降至上述温度范围内有利于进一步降低产品气中烃类物质发生结焦反应，从而进一步提高产品气/甲醇气的换热效果，提高热量回收效率。
上述甲醇制烯烃反应系统中，只要将甲醇输入管路101与气固分离装置20形成换热结构就能够实现甲醇气与产品气的换热过程，降低结焦风险。
在一种优选的实施方式中，如图1所示，甲醇制烯烃反应装置10包括甲醇储存室11和反应室12。甲醇储存室11设置有进料口111，该进料口111与甲醇输入管路101相连通。反应室12设置有烯烃产物出口121和甲醇入口122，反应室12与甲醇储存室11通过甲醇入口122相连通，至少部分所述气固分离装置20设置在所述甲醇储存室11的内部。
至少部分气固分离装置20设置在甲醇储存室11的内部，因而进入甲醇储存室11的甲醇气能够与气固分离装置20进行换热，这能够有效降低烯烃产品气的温度，从而降低后续换热器结焦的风险。
在一种优选的实施方式中，甲醇输入管路101经进料口111延伸至甲醇储存室11的内部，且部分甲醇输入管路101盘绕设置于气固分离装置20的外侧。将甲醇输入管路101盘绕设置于气固分离装置20的外侧，这一方面能够使甲醇输入管路101中的甲醇气与气固分离装置进行第一次换热，而填充在甲醇储存室11内部的甲醇气还能够与气固分离装置20进行第二次换热，通过上述两次换热过程有利于进一步提高甲醇原料气与烯烃产品气的换热程度，从而进一步降低换热器结焦的风险。
上述甲醇制烯烃反应系统中，气固分离装置20可以选择本领域常用的气固分离装置20。在一种优选的实施方式中，气固分离装置20包括但不限于旋风分离器。上述气固分离装置20具有较大的外表面积，因而选用上述气固分离装置20用于产品气与甲醇气进行换热时，有利于进一步提高产品气与甲醇气的换热效率，从而进一步降低产品气与甲醇换热器结焦的风险，降低加热甲醇气的能耗以及减少副反应的产生。
在一种优选的实施方式中，上述气固分离装置20为旋风分离器，如图1所示，其包括分离部21及与其相连通的料腿22，分离部21设置在甲醇储存室11中，且分离部21与烯烃产物出口121相连通，至少部分料腿22设置在反应室12中。料腿22中物料较少，因此供热能力差，导致料腿22中催化剂容易出现温度过低而和泥的现象。将部分料腿22设置在反应室12中，可以利用反应室12的反应热对催化剂进行加热，进而有利于避免出现催化剂和泥的现象。
在一种优选的实施方式中，当气固分离装置20为旋风分离器时，气固分离装置20包括料腿22，且料腿22为波纹管。波纹管具有较好的保温效果，从而有利于降低料腿22中催化剂因温度过低而出现和泥的风险。
在一种优选的实施方式中，如图1所示，当气固分离装置20为旋风分离器时，其包括料腿22和料腿套管23，料腿套管23套设在料腿22的外部。在料腿22外侧设置料腿套管23，有利于进一步提高料腿22的保温性，从而有利于抑制甲醇气与料腿22之间换热，避免出现油气冷凝导致催化剂和泥的现象。
在一种优选的实施方式中，料腿22的内壁上设置有耐磨层。优选地，耐磨层包括但不限于混凝土层、陶瓷层或碳化硅层。上述材料的热阻大，成本低廉，因而采用上述材料形成耐磨层有利于提高料腿22的使用寿命。
当气固分离装置20为旋风分离器时，优选在旋风分离器外壁上设置有翅片。在旋风分离装置外壁上设置有翅片有利于进一步提高旋风分离器的传热效率，进而提高产品气与甲醇气的换热效率。
上述甲醇制烯烃反应系统中，将甲醇制烯烃反应装置10与气固分离装置20形成换热结构既有利于降低产品气与甲醇气换热器的结焦风险，同时还有利于降低甲醇气加热的能耗。在一种优选的实施方式中，如图2所示，上述反应系统还包括隔板30，该隔板30设置于甲醇储存室11的内部，且在甲醇储存室11的轴线方向上，隔板30设置在甲醇输入管路101的出口端的下方。在甲醇输入管路101的自由端的下方设置隔板30有利于抑制甲醇气与料腿22进行换热，从而有利于进一步抑制料腿22温度的降低。
在一种优选的实施方式中，反应系统还包括反应单元，隔板30与位于其下方的反应室之间填充有隔热气体。隔热气体具有热阻力大的特性，因而在隔板30与反应单元之间填充隔热气体有利于更进一步抑制料腿22中温度的流失。
在一种优选的实施方式中，上述隔热气体包括但不限于甲烷和氢气的混合气体、丙烷和乙烷等中的一种或多种。上述气体与参与甲醇制烯烃反应，因而选用上述气体进行填充，可以进一步抑制料腿22温度降低，同时不使甲醇制烯烃反应产生新的副反应。
当气固分离装置20为旋风分离器时，优选在旋风分离器的内壁上可以设置热阻较小的隔热耐磨衬里，或者不设置衬里。当气固分离装置20的内壁上设置有隔热耐磨衬里时，优选衬里的厚度为10～30mm。隔热衬里的厚度不限于上述范围，但是将上述隔热衬里设置在上述范围内时，衬里的热阻较小，这有利于提高甲醇气与产品气的换热效率。
在一种优选的实施方式中，上述甲醇制烯烃的反应系统还包括急冷单元和水洗单元，在烯烃产品气的流动方向上，急冷单元和水洗单元依次设置烯烃产品气输送管路上。将甲醇制烯烃反应装置10与气固分离装置20形成换热结构有利于进一步降低产品气进急冷单元的温度，减少急冷单元和水洗单元的负荷。而冷洗单元和水洗单元的设置还有利于进一步降低产品气的温度，以便于下游工序的应用。
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：
甲醇原料气能够吸收气固分离装置中的烯烃产物体系中高温烯烃产品气的热量，实现烯烃产品气与甲醇制烯烃反应装置进行换热，这能够降低烯烃产品气的温度，从而有利于降低后续流路中的换热器结焦的风险，提高其换热效果；同时，由于原料甲醇利用烯烃产品气的热量来升温，因此避免了吸收甲醇制烯烃的反应热，进而提高了甲醇制烯烃反应的选择性。此外，经换热后，能够节省甲醇制烯烃反应装置中原料气升至反应温度的部分能耗，从而有利于缩短反应时间，减少了副反应的发生。
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。