一种甲醇转化反应器及反应系统和甲醇转化的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种甲醇转化反应器及反应系统和甲醇转化的方法。具体地，涉及一 种气固逆流循环移动床反应器，含有该反应器的甲醇转化反应系统以及采用该反应系统进 行甲醇转化制低碳烯烃或汽油的方法。
【背景技术】
[0002] 甲醇转化制低碳烯烃或汽油是重要的"碳一"化工工艺，可以用于解决甲醇的用途 并增加低碳烯烃或汽油产品。甲醇转化反应多为非均相催化反应过程，催化剂上发生的反 应为平行和顺序反应混合的复杂反应，不同反应对催化剂的活性要求不同，产物分布也不 同。因此工业上要想得到有合适收率和选择性的目标产物需要对反应过程有合理的控制， 采取适当的催化剂与反应物料的接触方式。
[0003] 埃克森美孚采用固定床反应器进行甲醇制汽油生产，五个固定床反应器并列，四 开一备，每个反应器运行14天再生一次。再生前须用惰性气体吹扫反应器，待反应器可燃 气体浓度降至一定值，通空气或含氧气体进行烧焦再生，使催化剂恢复活性，烧焦结束后， 再通惰性气体吹扫反应器，至反应器中的氧浓度低于一定值，再通甲醇蒸汽，约需要2. 5 天。由于各个反应器需要频繁再生，且再生过程复杂，这大大增加了操作的复杂度及操作成 本，并且反应器为高压反应器，而再生过程为常压过程，这也增加了设备投资，提高了企业 的生产经营成本。
[0004] 鲁奇公司采用固定床反应器进行甲醇制丙烯过程，与埃克森美孚的甲醇制汽油过 程类似，三开一备，不同反应器间切换再生。但各反应器均几乎为常压操作，不需要频繁的 升压、降压过程，较甲醇制汽油过程相对简单，但频繁吹扫、再生仍大大增加了操作成本和 复杂度。
[0005] UOP和大化所采用流化床甲醇制烯烃工艺，但床层返混严重，不同积炭量的催化剂 掺混在一起，近似呈全混釜。但是在流化床内，沿轴向呈现不同气体浓度的空间分布，不同 的气体浓度条件下所需的催化剂特征也不相同，全混状态的催化剂无法满足这些要求，影 响催化效果，得到的产物分布以及转化率不理想。
[0006] 现有技术中装置操作复杂，且催化反应效果差。因此，需要一种能够实现甲醇转化 有更好效果，尽可能多地得到低碳烯烃或汽油，并尽量少地得到甲烷、乙烷、丙烷等小分子 烷烃产物的甲醇转化方法。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是克服现有技术甲醇转化效果差的缺陷，提供一种甲醇转化反应器 及反应系统和甲醇转化的方法。
[0008] 为了实现上述目的，本发明提供一种甲醇转化反应器，该反应器包括：壳体2、在 壳体2的顶端开设的反应气体出口 4、在壳体2的底端开设的原料气入口 1、在壳体2的顶 部侧面开设的催化剂入口和在壳体2的底部侧面开设的待生剂出口；其中，在壳体2内还设 置多个倾斜延伸穿过壳体2的截面且相互之间间隔开的催化剂支撑板3,用于使催化剂从 壳体2的顶部滑落到壳体2的底部；在催化剂支撑板3的低端开设缺口，用作催化剂的滑落 通道；催化剂支撑板3上开设多个小孔，供反应气体向上流动。
[0009] 本发明还提供了一种甲醇转化的反应系统，该系统包括：甲醇转化反应器、汽提器 9和再生器12 ;甲醇转化反应器的催化剂入口通过催化剂输送管线5连通到再生器12 ;甲 醇转化反应器的待生剂出口连通到汽提器9 ;汽提器9的底端通过待生剂输送管线17连通 到再生器12的底端；所述甲醇转化反应器为本发明提供的反应器。
[0010] 本发明还提供了一种甲醇转化的方法，该方法包括：在甲醇转化的条件下，将甲醇 引入甲醇转化的反应系统由下向上与催化剂逆流接触，进行甲醇转化反应；所述甲醇转化 的反应系统为本发明提供的甲醇转化的反应系统。
[0011] 本发明提供的反应器中设置倾斜的催化剂支撑板，使催化剂在支撑板间由上向下 呈折流移动，而反应物原料甲醇自下而上竖直移动，气固两相物质均近似呈平推流，由于气 固逆流，且气体线速度小于固体颗粒的终端速度，减少了固体返混，可以提高甲醇与催化剂 的接触效率，使甲醇与催化剂的接触方式与反应特点相结合，降低副反应，提高原料的转化 率和目的产物的选择性。
[0012] 本发明的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0013] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0014] 图1是本发明提供的甲醇转化的反应系统的示意图。
[0015] 附图标记说明
[0016] 1、原料气入口 2、壳体 3、催化剂支撑板
[0017] 4、反应气体出口 5、催化剂输送管线 6、再生剂输送阀
[0018] 7、松动气入口 8、汽提气出口 9、汽提器
[0019] 10、汽提气入口 11、再生气体出口 12、再生器
[0020] 13、再生气体入口 14、待生剂输送阀 15、输送气入口
[0021] 16、筛板 17、待生剂输送管线 18、新鲜剂入口
【具体实施方式】
[0022] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0023] 在本发明中，甲醇转化反应器为竖立垂直放置，在未作相反说明的情况下，使用的 方位词如"上、顶部、顶端"通常是指向反应器的反应气体出口 4的方向，"下、底部、底端"通 常是指向反应器的原料气入口1的方向。
[0024] 本发明提供了一种甲醇转化反应器，如图1所示，该反应器包括：壳体2、在壳体2 的顶端开设的反应气体出口 4、在壳体2的底端开设的原料气入口 1、在壳体2的顶部侧面 开设的催化剂入口和在壳体2的底部侧面开设的待生剂出口；其中，在壳体2内还开设多个 倾斜延伸穿过壳体2的截面且相互之间间隔开的催化剂支撑板3,用于使催化剂从壳体2的 顶部滑落到壳体2的底部；在催化剂支撑板3的低端开设缺口，用作催化剂的滑落通道；催 化剂支撑板3上开设多个小孔，供反应气体向上流动。
[0025] 根据本发明，催化剂支撑板3与水平面间有一定的夹角，该夹角可以保证催化剂 在催化剂支撑板3上滑落，可以大于或等于催化剂颗粒在催化剂支撑板3上的静止滑落角。 优选情况下，将催化剂支撑板3倾斜与水平面形成的夹角α为10-45°。
[0026] 根据本发明，在反应器内，自上而下，多个催化剂支撑板3的倾斜情况可以不变或 有变化。优选情况下，在壳体2内，多个催化剂支撑板3的夹角α相同；或者沿着壳体2的 顶部到壳体2的底部的方向，多个催化剂支撑板3的夹角α逐渐增加。该夹角的变化可以 根据不同积碳的催化剂的流态化特性、催化剂的循环速率具体设定，例如可以自上而下，多 个催化剂支撑板3依次增加夹角α的角度，相邻的两个催化剂支撑板中，下方的一块催化 剂支撑板比上方的一块催化剂支撑板的夹角α增加0-10°。
[0027] 根据本发明，反应器一般为圆柱形，反应器的水平横截面为圆形。催化剂支撑板3 倾斜延伸穿过壳体2的截面，不完全为圆形，但因催化剂支撑板3与水平面倾斜的夹角α 不太大，催化剂支撑板3的实际形状偏离圆形不严重。优选情况下，催化剂支撑板3的形状 近似为圆形，催化剂支撑板3的缺口为圆心角不大于90°的弓形，且相邻的催化剂支撑板3 的缺口为错位开设。本发明中，催化剂支撑板3仅圆心角大于270°的部分与壳体2连接， 催化剂支撑板3的缺口的直线部分与壳体2之间形成催化剂可以滑落的通道。相邻的催化 剂支撑板3的缺口不同时开设在上下正对的位置，即由上方的催化剂支撑板3的缺口滑落 下的催化剂不直接向下通过下方的催化剂支撑板3的缺口，此时，下方的催化剂支撑板3的 缺口开设在与上方的催化剂支撑板3的缺口相对的位置，这样催化剂由上而下滑落时为折 流移动，从上方的缺口到下方的缺口时可以在下方的催化剂支撑板3上移动最长的距离， 可以保证催化剂在反应器内的停留时间。
[0028] 本发明中，催化剂支撑板3为倾斜，有朝向壳体2的顶端的高端和朝向壳体2的底 端的低端。每个催化剂支撑板3的缺口均开设在该催化剂支撑板3的低端。如前所述，相邻 的催化剂支撑板3的缺口开设在相对的位置，因此，在反应器中，多个催化剂支撑板3的布 置为自上而下，相邻的催化剂支撑板3中，上方的催化剂支撑板3的有缺口的低端与下方的 催化剂支撑板3的无缺口的高端相对并靠近，上方的催化剂支撑板3的无缺口的高端与下 方的催化剂支撑板3的有缺口的低端相对并远离，由此，催化剂可以在多个催化剂支撑板3 上从反应器的顶部自上而下折流移动。
[0029] 根据本发明，优选情况下，在所述缺口的直线部分的下方连接挡板，该挡板朝向壳 体2的底部方向延伸，用于与壳体2形成催化剂的滑落通道。该挡板的下沿与下方的催化 剂支撑板3的高端间有一定的空隙，该空隙可以根据原料处理量、催化剂循环量确定，具体 地例如该空隙的高度可以为反应器的直径的0. 05-0. 5倍。
[0030] 根据本发明，催化剂支撑板3设置的小孔不允许催