一种甲醇转化制取烃类混合物的连续反应工艺及反应器制造技术

一种甲醇转化制取烃类混合物的连续反应工艺是原料甲醇从反应器顶部的管口进入反应器内，在第一个催化剂分床层中完成甲醇转化为烃类混合物的反应后，从反应器侧壁第一个管口离开反应器；当上一个催化剂分床层出现甲醇穿透时，通过切换出口使下一个催化剂分床层投入反应，直至反应器侧壁上的全部管口阀门关闭，只有顶部管口和反应器底部管口处于开启状态，此时，反应器中最后一个催化剂分床层处于使用状态。本发明专利技术具有操作简单，连续操作时间长，反应过程中催化剂反应活性利用率高的优点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种甲醇转化制取烃类混合物的连续反应工艺是原料甲醇从反应器顶部的管口进入反应器内，在第一个催化剂分床层中完成甲醇转化为烃类混合物的反应后，从反应器侧壁第一个管口离开反应器；当上一个催化剂分床层出现甲醇穿透时，通过切换出口使下一个催化剂分床层投入反应，直至反应器侧壁上的全部管口阀门关闭，只有顶部管口和反应器底部管口处于开启状态，此时，反应器中最后一个催化剂分床层处于使用状态。本专利技术具有操作简单，连续操作时间长，反应过程中催化剂反应活性利用率高的优点。【专利说明】一种甲醇转化制取烃类混合物的连续反应工艺及反应器
本专利技术属于一种甲醇转化制取烃类混合物的连续反应工艺及反应器。
技术介绍
甲醇转化制取烃类混合物技术存在大量的技术专利，如美国专利3931349， 4998899是Mobil公司早期公布的甲醇转化制取烃类产物的专利，这些专利采用固定床 两段转化工艺，其中第一段反应是甲醇脱水制二甲醚，一段出口物料，包括甲醇、二甲醚 和水的混合物，进入二段反应器，在分子筛催化剂的作用下生成汽油馏分段产物。美国专 利 4788365,4835329,4885421,5001292,5130101,5167937,5080691,5095159,4767604， 4788042,4788369,4808764,4814535,4814536,4826662,4898717, 5146032,4973784 等，均 涉及到固定床甲醇转化制取烃类混合物技术。迄今采用固定床反应器的甲醇转化制取烃类 混合物装置已建成多套。 中国专利ZL200610048298. 9公布了一种固定床绝热反应器一步法甲醇转化制取 烃类产品的技术，该专利描述的方法在已有技术的基础上取消了甲醇预先转化为二甲醚的 步骤，甲醇在装有ZSM-5分子筛催化剂的反应器中，一步转化为以C 5+为主的烃类产物。该 专利描述的方法进一步简化了甲醇转化制取烃类产品的工艺流程。 无论是早期的固定床两段法甲醇转化制取烃类混合物技术，还是中国专利 ZL200610048298. 9描述的固定床绝热反应器一步法甲醇转化制取烃类混合物技术，甲醇/ 二甲醚转化为烃类产物的反应均采用ZSM-5分子筛催化剂。甲醇/二甲醚在分子筛表面 酸催化作用下发生脱水、碳链生成、碳链增长、环化、脱氢、芳构化等一系列反应，最终生成 (^?(^的烃类化合物。与此同时，甲醇/二甲醚在分子筛表面酸性位不可避免地同时发 生结焦反应，导致表面酸性催化中心由于积碳而失活。催化剂由于积碳导致的失活可以通 过烧焦再生获得恢复，因此这种失活属于可逆失活。为实现生产的联系性，工业生产装置一 般都设置多台反应器，其中一部分处于生产状态，另外一部分反应器处于备用状态，当在线 反应器中的催化剂失活后，进行反应器切换，对失活催化剂进行烧焦再生操作。 固定床绝热反应器甲醇转化制取烃类混合物过程中，化学反应释放的热量使反应 器内物料温度沿物料流动方向不断升高，并在反应完成后达到最高温度并维持恒定，由此 形成在反应器内温度分布的"S"型曲线。随着反应进行，催化剂由上至下逐层积碳失活，"S" 型温度曲线不断向反应器出口方向移动。当"S"型温度曲线的末端到达反应器出口处时， 甲醇穿透床层，反应器切换进入再生状态。此时虽然甲醇已经穿透床层，但实际上反应器中 装填的催化剂并未全部失活，"S"型温度曲线涵盖的催化剂，也就是床层下部的催化剂，仍 具有催化活性，这部分的催化剂活性无法获得利用，其活性即为"剩余活性"。 已有技术设置多台相互独立、并联操作的反应器，每台反应器都存在"剩余活性" 不能得到有效利用的问题，造成催化剂活性利用效率降低。 综上，现有的固定床绝热反应器甲醇转化制取烃类混合物技术存在以下共同的缺 陷： 1.需要设置多台相互独立的反应器，致使反应系统庞大，投资增加；现有甲醇转 化制取烃类混合物装置均通过设置备用反应器的方法实现连续生产，除在线反应器之外至 少设置1台备用反应器，在线反应器生产的过程中，备用反应器完成催化剂再生； 2.催化剂连续使用时间短，烧焦再生频繁，操作繁琐；一般来讲，ZSM-5分子筛的 单程寿命为500?1000吨甲醇/吨催化剂，大约每隔15-25天就需要切换反应器，进行烧 焦再生操作，由此不仅造成能耗增加，也使得操作更为繁琐； 3.催化剂"剩余活性"不能得到利用，降低了催化剂活性的利用效率； 中国专利ZL201010138973. 3提出了一种无备用反应器甲醇转化制烃类产品的连 续工艺，其特征是在甲醇转化制取烃类产品的工艺流程中设置两组反应器，分别开启两组 反应器，当其中的一组反应器中的催化剂达到单程寿命末期时，另一组反应器中的催化剂 恰好处于单程寿命的中期，此时将全部反应负荷转移到处于催化剂单程寿命中期的反应器 上，同时对催化剂处于单程寿命末期的反应器中的催化剂进行再生，再生完成后再次投入 反应，并使两组反应器各自承担50%的反应负荷。如此反复，实现在无备用反应器条件下的 反应过程连续化。 然而上述专利并未解决反应过程不断进行反应器切换和再生的问题。 中国专利ZL200710185469. 7提出了一种甲醇转化制取烃类产品的方法及反应 器，其核心是增加反应器总的催化剂床层长度，同时在反应器的侧壁增加若干对物料进出 口，这些物料进出口将反应器内的催化剂床层分割成若干段较短的催化剂床层。通过反应 器侧壁设置的物料进出口上安装的阀门的开关和切换，使反应物料在通过反应器时始终经 历较短的催化剂床层，在实现甲醇完全转化的同时，达到降低床层压降、延长催化剂再生周 期的目的，该专利的本质是将多个床层串联起来，通过反应器侧壁的物料进出口的切换实 现上一个床层催化剂"剩余活性"的利用。 中国专利ZL200710185469. 7提出了"剩余活性"的概念，也提出了一种能够利用 催化剂"剩余活性"，延长催化剂再生周期的方法，但该专利提供的方法需要在反应器侧壁 设置若干对物料进口和物料出口，操作过程中需要同时改变反应器物料的进口和出口。需 要特别指出的是，该专利提供的方法需要在反应器侧壁设置物料进口，导致物料从侧壁进 入反应器时的分布问题，使得专利技术的实际应用难度增加，迄今未能实施产业化应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是供一种操作简单，连续操作时间长，反应过程中催化剂反应活性 利用率高的甲醇转化制取烃类混合物的连续反应工艺及反应器。 本专利技术解决了固定床绝热反应器甲醇转化制取烃类混合物已有技术存在的反应 器频繁切换、催化剂频繁再生，以及催化剂"剩余活性"难以利用的问题，达到简化操作方法 和提高催化剂活性利用效率的目的。 固定床绝热反应器甲醇转化制取烃类混合物技术反应器频繁切换、催化剂频繁再 生的主要原因是分子筛催化剂在反应过程中不断积碳导致失活。目前用于甲醇转化制取烃 类混合物的分子筛催化剂单程寿命通常在500?1500吨甲醇/吨催化剂之间，即每吨催化 剂在一个单程周期可以处理500?1500吨甲醇。 理论上讲，在甲醇处理能力固定的前提下，通过增加单台反应器中催化剂的装填 量就可以达到延长催化剂单程使用时间的目的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种甲醇转化制取烃类混合物的连续反应工艺,其特征在于包括以下步骤： (1)、开启设置在反应器顶部的管口阀门和设置在反应器侧壁的第一个管口阀门，关闭设置在反应器壳体上的其他所有阀门； (2)、原料甲醇经气化过热器得到的甲醇蒸汽与由循环压缩机来的循环干气混合后，从设置在反应器顶部的管口进入固定床绝热反应器内，在第一个催化剂分床层中完成甲醇转化为烃类混合物的反应后，从设置在反应器侧壁上的第一个管口离开反应器； (3)、离开反应器的混合物料经反应物料冷却器冷却后，在油水气分离器中分离得到干气、水和烃类混合物，干气经循环压缩机压缩后一部分经循环气加热器加热后与甲醇蒸汽混合再次进入反应器，另一部分作为驰放气离开反应系统；生成水去水处理系统；烃类混合物作为产物离开反应系统； (4)、检测反应生成水中甲醇含量，当甲醇含量达到0.1％时，表明甲醇已经穿透第一个催化剂分床层，此时，开启设置在反应器侧壁的第二个管口的阀门，再关闭设置在反应器侧壁的第一个管口阀门，使反应生成物料流经第一个催化剂分床层后进入第二个催化剂分床层继续反应，并从第二个管口离开反应器； (5)、同步骤(4)，当上一个催化剂分床层出现甲醇穿透时，通过切换反应生成物料的出口使下一个催化剂分床层投入反应，直至反应器侧壁上的全部管口阀门关闭，只有反应器顶部管口阀门和反应器底部管口阀门处于开启状态，此时，反应器中最后一个催化剂分床层处于使用状态； (6)、检测生成水中的甲醇含量，当甲醇含量达到0.1％时，反应器中全部催化剂失活，停止甲醇进料，反应结束。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张庆庚，李文怀，李晓，崔晓曦，潘国平，范辉，史郭晓，
申请(专利权)人：赛鼎工程有限公司，山西沸石科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14