一种甲醇转化反应器及反应系统和甲醇转化的方法_2

文档序号:9853313阅读:来源:国知局
据本发明,催化剂支撑板3设置的小孔不允许催化剂颗粒落下,优选情况下,催 化剂支撑板3的小孔的直径小于催化剂颗粒的粒径。小孔的直径可以根据催化剂颗粒的粒 径设定为小于l-3cm。催化剂支撑板3上的孔隙率为1-30孔/cm 2。
[0031] 本发明中,多个催化剂支撑板3在反应器中自上而下相互间间隔放置,其中间隔 的距离可以确定为相邻的催化剂支撑板3中上方的催化剂支撑板3缺口端与下方的催化剂 支撑板3的高端间的直线距离,具体地,间隔的距离为反应器的直径0. 5-3倍。
[0032] 根据本发明,在壳体2的底端的反应气体出口 1仅用于排出反应产物气体,催化剂 不落入反应气体出口 1。优选情况下,在所有催化剂支撑板3的下方设置倾斜延伸穿过壳体 2的截面且无缺口的筛板16,筛板16的低端连接所述待生剂出口,筛板16开设多个直径小 于催化剂颗粒粒径的小孔。筛板16可以使滑落的催化剂最终从待生剂出口排出反应器,与 反应产物分离。筛板16与水平面的夹角可以大于其上方紧邻的催化剂支撑板3的夹角α。 筛板16的高端与其上方紧邻的催化剂支撑板3的有缺口的低端相对。筛板16上的小孔的 直径和孔隙率可以与催化剂支撑板3的小孔的直径和孔隙率相同。
[0033] 本发明还提供了一种甲醇转化的反应系统,如图1所示,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。
[0034] 本发明中,待生剂输送管线17的截面积小于催化剂支撑板3的缺口面积。
[0035] 根据本发明,优选情况下,该系统还包括:在汽提器9的顶端开设的汽提气出口 8, 在再生器12的顶端开设的再生气体出口 11。
[0036] 根据本发明,优选情况下,该系统还包括:在催化剂输送管线5上开设的新鲜剂入 口 18、再生剂输送阀6和松动气入口 7 ;以及,在待生剂输送管线17上开设的汽提气入口 10、输送气入口 15、待生剂输送阀14和再生气体入口 13。
[0037] 本发明中,汽提气入口 10可以通入汽提气,洗掉催化剂上的剩余油气,还具有松 动催化剂的作用,避免死床。汽提气可以是水蒸气也可以是其他惰性气体。汽提器9还可 以作为反应-再生系统间的催化剂缓冲区,避免催化剂循环速率不移导致反应-再生系统 的催化剂藏量的大幅波动,保持装置的正常、平稳运行。
[0038] 本发明中,待生剂输送阀14可以为L形阀或U形阀,具有锁压的作用,隔开反应环 境和再生环境。根据反应-再生环境的压差,可以对待生剂输送阀14的结构进行调整,提 高其锁压能力。
[0039] 输送气入口 15的输送气量决定于再生器12的催化剂量。待生剂输送管线17可 以与水平面呈一定的角度,角度取决于催化剂休止角及待生剂输送管线17的长度。若待生 剂输送管线17向上倾斜,则可以提高待生剂输送阀14的锁压作用;若待生剂输送管线17 向下倾斜,与水平面夹角则应小于颗粒在管路内的滑落角。若反应系统为高压或临氢环境, 而再生系统为常压有氧环境,还可以在待生剂输送管线17上安装阀,阀可以为球阀或截止 阀,进一步隔断反应-再生环境,提高系统的安全性。并且由于阀装在低压端,不仅降低了 阀的密封要求,而且还保证了待生剂输送阀14的锁压效果。
[0040] 在输送气入口 15输入的输送气的作用下,汽提器9中经汽提后的待生催化剂被输 送至再生器12的底部,由再生气体入口 13输入的再生气体带至再生器12。输送气可以为 氧气浓度为0-22体积%的氮气。
[0041] 再生器12内可以是密相再生也可以是稀相再生,再生气体可以是纯氧、空气或贫 氧气体,用于氧的浓度控制再生器床层温度,并保证催化剂上的积炭被完全烧掉,以避免积 炭逐渐变重导致催化剂失活。
[0042] 再生器12的中上部有溢流口,与催化剂输送管5连通。用再生剂输送阀6隔开反 应-再生系统,再生剂输送阀6可以为L形阀或U形阀。在再生剂输送阀6上有输送气入 口,用输送气控制再生催化剂进入反应器的量,且与待生剂输送阀14之间匹配。再生催化 剂经催化剂输送管线5进入反应器完成催化剂的一个循环。再生剂输送阀6至反应器顶部 有坚直管段,高度取决于反应-再生的差异及安全的要求。若反应环境为高压或临氢环境, 而再生环境为低压有氧环境,则还需在再生剂输送阀6的低压端装有阀,进一步增加再生 剂输送阀6的锁压作用。如果输送催化剂颗粒时,再生剂输送阀6的锁压作用降低,反应系 统的气体可以向再生系统反窜,则坚直管段的密相颗粒下落。因此提高再生剂输送阀6的 锁压作用,可以有效防止反应气体向再生系统的反窜,提高装置的安全性。松动气入口 7用 于松动该处上游的颗粒,避免催化剂堆积过实无法正常输送。
[0043] 新鲜剂入口 18可以向反应器输送新鲜的催化剂。在开始进行甲醇转化反应时,可 以先从新鲜剂入口 18向反应器输送新鲜的催化剂。随着反应的进行,可以有再生的催化剂 向反应器输送。可以调整新鲜剂的加入量。
[0044] 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与催化剂并流向下接触,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。
[0045] 本发明中,甲醇和催化剂在反应器中均为由上而下并流流动,两者并流接触,甲醇 进行催化转化反应。
[0046] 根据本发明,所述甲醇转化反应可以为甲醇制汽油和甲醇制丙烯。优选情况下,所 述甲醇转化反应为甲醇制汽油,反应的温度为350-500°C,反应的压力为0. l_4MPa,甲醇进 料的重时空速为0. 5-8h \所述催化剂的单程停留时间为14-240h。
[0047] 所述甲醇转化反应为甲醇制丙烯,反应的温度为380-420°C,反应的压力为 l-3MPa,甲醇进料的重时空速为0. 5-8h \所述催化剂的单程停留时间为14-240h。
[0048] 根据本发明,所述催化剂可以为本领域常规使用的实现甲醇转化的催化剂,可以 没有特别的限定。优选情况下,所述催化剂为ZSM-5分子筛、磷改性ZSM-5分子筛或稀土金 属改性的ZSM-5分子筛中的至少一种。例如可以为SRM-8 (石油化工科学研究院)。
[0049] 本发明中,再生过程为贫氧再生,再生的温度为500-650°C,再生器入口的再生气 氧气浓度为5-21体积%,再生器出口的再生气氧气浓度为0-10体积%。
[0050] 参照图1所示,在本发明提供的甲醇转化反应器和甲醇转化反应系统中,进行甲 醇转化的过程如下。
[0051 ] 甲醇从原料入口 4进入反应器,与由新鲜剂入口 18加入的新鲜剂和/或来自再生 器12的再生催化剂接触进行反应。催化剂在催化剂支撑板3上由上斜向下移动,并从催化 剂支撑板3的缺口滑落到下面的催化剂支撑板3。同时甲醇也由上向下流动与催化剂接触 后,穿过催化剂支撑板3上的小孔进入催化剂支撑板3的下方,再与滑落下的催化剂接触进 行反应。
[0052] 在反应器的底部,催化剂滑落到筛板16从待生剂出口排出,经待生剂输送管线17 进入汽提器9。反应产物穿过筛板16上的小孔并汇聚从反应气体出口排出反应器。
[0053] 从汽提气入口 10通入汽提气洗掉催化剂上的剩余油气,从汽提气出口 8排出汽提 气。通过输送气入口 15通入输送气将汽提后的待生剂输送进再生器12。待生剂输送阀14 操作使反应-再生系统隔离。从再生气体入口 13向再生器12通入再生气体,使待生剂进 行再生。再生气体出口 11排出再生气体。再生剂经催化剂输送管线5被送入反应器,其中 再生剂输送阀6操作使反应-再生系统隔离,松动气入口 7的操作为松动该处上游的颗粒, 避免催化剂堆积过实无法正常输送,完成催化剂的反应-再生循环。
[0054] 以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
[0055] 在以下实施例和对比例中,进行甲醇转化的方法的条件存在以下关系:
[0056] 空速(h 3 =甲醇进料量+催化剂藏量
[0057] 停留时间(h)=催化剂藏量+催化剂循环量
[0058] 实施例1
[0059] 本实施例用于说明本发明提供的甲醇转化的方法生产丙烯产品。
[0060] 反应器直径为0. 2m,高度为2m,其中布置9个催化剂支撑板3,夹角α为20°,并 且自上而下,下方的催化剂支撑板3与上方的催化剂支撑板3的夹角α保持不变。催化剂 支撑板3和筛板16上的小孔的孔隙率为10孔/cm 2,小孔的直径为0. 5mm。催化剂支撑板3 的缺口处连接的挡板的高度为12cm,与下方的催化剂支撑板3的间隙为4cm。催化剂支撑 板3之间间隔的距离为16cm。
[0061] 催化剂为改性ZSM-5分子筛催化剂(石油化工
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