流化床反应器和制备低碳烯烃的装置以及制备低碳烯烃的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及烯烃制备领域，公开了流化床反应器和制备低碳烯烃的装置以及制备低碳烯烃的方法。该装置包括流化床反应器(15)、沉降器(6)和再生器(11)，流化床反应器(15)的反应区域沿着轴向设置有导流筒(32)，导流筒(32)将反应区域分为位于导流筒(32)内的快速反应区A和位于导流筒(32)外的环流混合区B，流化床反应器(15)的催化剂出口与沉降器(6)连通，沉降器(6)下部的循环出口(8)与环流混合区B连通，沉降器(6)下部的待生出口(7)与再生器(11)连通，并且再生器(11)的再生催化剂出口与环流混合区B连通。采用本发明专利技术的装置，可以达到提高低碳烯烃收率的目的，具有较大的技术优势，可用于低碳烯烃的工业生产中。

Fluidized bed reactor and apparatus for preparing low carbon olefin and method for preparing low carbon olefin

The invention relates to the field of olefin preparation, and discloses a fluidized bed reactor, a device for preparing a low carbon olefin, and a method for producing a low carbon olefin. The device comprises a fluidized bed reactor (15), (6) disengager and regenerator (11), fluidized bed reactor (15) of the reaction zone along the axial direction is provided with guide tube (32), the draft tube (32) will be located in the reaction region is divided into the guide tube (32) in the reaction zone and a fast A in the draft tube (32) outside the circulation mixing zone B, fluidized bed reactor (15) and settler catalyst outlet (6) connected, settler (6) at the lower part of the export cycle (8) is communicated with the circulation mixing zone B, the settler (6) to the lower part of the outlet (7) and regenerator (11) is connected, and the regenerator (11) regenerated catalyst outlet and the mixing zone connected B circulation. By adopting the device of the invention, the purpose of improving the yield of the low carbon olefin can be achieved, and the utility model has the advantages of large technology and can be used in the industrial production of the low carbon olefin.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及烯烃制备领域，具体地，涉及一种流化床反应器，制备低碳烯烃的装置，以及制备低碳烯烃的方法。
技术介绍
低碳烯烃，即乙烯和丙烯，是两种重要的基础化工原料，其需求量在不断增加。一般地，乙烯、丙烯是通过石油路线来生产，但由于石油资源有限的供应量及较高的价格，由石油资源生产乙烯、丙烯的成本不断增加。近年来，人们开始大力发展替代原料转化制乙烯、丙烯的技术。其中，一类重要的用于低碳烯烃生产的替代原料是含氧化合物，例如醇类(甲醇、乙醇)、醚类(二甲醚、甲乙醚)、酯类(碳酸二甲酯、甲酸甲酯)等，这些含氧化合物可以通过煤、天然气、生物质等能源转化而来。某些含氧化合物已经可以达到较大规模的生产，如甲醇，可以由煤或天然气制得，工艺十分成熟，可以实现上百万吨级的生产规模。由于含氧化合物来源的广泛性，再加上转化生成低碳烯烃工艺的经济性，所以由含氧化合物转化制烯烃(OTO)的工艺，特别是由甲醇转化制烯烃(MTO)的工艺受到越来越多的重视。美国专利申请US4499327公开了将磷酸硅铝分子筛催化剂应用于甲醇转化制烯烃工艺，并认为SAPO-34是MTO工艺的首选催化剂。SAPO-34催化剂具有很高的低碳烯烃选择性，而且活性也较高，可使甲醇转化为低碳烯烃的反应时间达到小于10秒的程度，更甚至达到提升管的反应时间范围内。美国专利申请US6166282公开了一种甲醇转化为低碳烯烃的技术和反应器，采用快速流化床反应器，气相在气速较低的密相反应区反应完成后，上升到内径急速变小的快分区后，采用特殊的气固分离设备初步分离出大部分的夹带催化剂。由于反应后产物气与催化剂快速分离，有效地防止了二次反应的发生。经模拟计算，与传统的鼓泡流化床反应器相比，该快速流化床反应器内径及催化剂所需藏量均大大减少。但该方法存在低碳烯烃收率较低的问题。中国专利申请CN1723262A公开了带有中央催化剂回路的多级提升管反应装置用于氧化物转化为低碳烯烃的工艺，该套装置包括多个提升管反应器、气固分离区、多个偏移元件等，每个提升管反应器各自具有注入催化剂的端口，汇集到设置的分离区，将催化剂与产品气分开。该方法中低碳烯烃碳基收率一般在75～80％之间，同样存在低碳烯烃收率较低的问题。在由甲醇制低碳烯烃的传统反应过程中，通常可以将整个流化床反应器分为进口区、反应区、上行区与出口快速分离区四个部分。传统进口区是由再生催化剂、待生催化剂直接进入反应区中，催化原料气体进行反应。这两股催化剂的混合效果直接关系到烯烃选择性。进口区的气固流动、气体与催化剂颗粒的混合效果与进口区的反应行为对整个反应器的效果产生显著的影响。然而，现有文献并未报道针对流化床反应器的进口区的颗粒混合以及进入反应区后气体与催化剂颗粒的接触效率的问题提出解决思路。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有的制备低碳烯烃的装置中存在催化剂混合不均、低碳烯烃收率较低的缺陷，提供流化床反应器和制备低碳烯烃的装置以及制备低碳烯烃的方法。本专利技术提供了一种流化床反应器，其中，该流化床反应器的反应区域沿着轴向设置有导流筒，并且在所述反应区域的反应器侧壁上设置有两个催化剂入口，该导流筒将所述反应区域分为位于所述导流筒内的快速反应区A和位于所述导流筒外的环流混合区B。本专利技术还提供了一种制备低碳烯烃的装置，该装置包括流化床反应器、沉降器和再生器，其中，所述流化床反应器的反应区域沿着轴向设置有导流筒，该导流筒将所述反应区域分为位于所述导流筒内的快速反应区A和位于所述导流筒外的环流混合区B，所述流化床反应器的催化剂出口与所述沉降器连通，所述沉降器下部的循环出口与所述环流混合区B连通，所述沉降器下部的待生出口与所述再生器连通，并且所述再生器的再生催化剂出口与所述环流混合区B连通。本专利技术还提供了一种制备低碳烯烃的方法，该方法包括：反应原料与来自沉降器的待生催化剂和来自再生器的再生催化剂在流化床反应器中进行反应，其中，所述流化床反应器的反应区域沿着轴向设置有导流筒，该导流筒将所述反应区域分为位于所述导流筒内的快速反应区A和位于所述导流筒外的环流混合区B，所述反应原料供给至所述快速反应区A和所述环流混合区B，所述待生催化剂和所述再生催化剂供给至所述环流混合区B中；反应后所得产物依次进行气固快速分离和沉降分离，将沉降分离出的催化剂进行汽提，然后在提升介质的提升作用下通过提升管进入沉降器；沉降器中沉降分离出的待生催化剂一部分直接返回所述环流混合区B，另一部分进入再生器中进行再生，并将得到的再生催化剂注入所述环流混合区B。根据本专利技术提供的所述流化床反应器和所述制备低碳烯烃的装置，通过在流化床反应器的反应区域内设置导流筒以将反应区域分隔为快速反应区A和环流混合区B，来自沉降器的待生催化剂和来自再生器的再生催化剂先在所述环流混合区B中进行预先混合和预反应，然后进入所述快速反应区A中进一步反应，这样不仅能够实现不同碳含量的催化剂之间的充分混合，而且能够实现充分反应，从而达到提高低碳烯烃收率的目的，具体地，低碳烯烃的收率可以高达89.32重量％。本专利技术所述的制备低碳烯烃的装置，可用于分钟级失活的反应，可应用于甲醇制烯烃、甲苯烷基化、烯烃裂解、轻油裂解等领域。尤其是可以进行不同含碳催化剂进行配比的反应，能将不同含碳催化剂混合均匀。如应用到甲醇制烯烃反应时可将再生器再生好的再生催化剂与沉降器循环回流的待生催化剂在流化床反应器内的环流混合区内先充分混合均匀，与进入环流混合区的甲醇先进行预反应，反应后的催化剂及物料卷吸夹带进入快速反应区继续和甲醇反应，达到提高低碳烯烃收率的目的。在优选情况下，当从流化床反应器中分离出的催化剂经过汽提后通过提升管注入沉降器，且提升管中的提升介质为低碳醇(如乙醇或丙醇)时，由于低碳醇可以脱水转化为低碳烯烃，从而可以将甲醇制烯烃和低碳醇脱水制烯烃结合起来了。在另一种实施方式中，当流化床反应器进料为碳四烃，提升管中提升介质为甲醇时，流化床反应器中不含碳的催化剂与碳四烃进行烯烃裂解反应，产生的含碳催化剂正好供甲醇进行甲醇制烯烃反应，从而可以将甲醇制烯烃和烯烃裂解反应结合起来了。因此，采用本专利技术所述的装置，可实现多种工艺方式的耦合，大大拓展了该装置的用途，具有低碳烯烃收率高的优点。本专利技术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。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，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专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是本专利技术所述的制备低碳烯烃的装置的示意图。图2是本专利技术所述的制备低碳烯烃的装置中气体分布设备的气体分布孔的示意图。附图标记说明1沉降器气体出口管线2产品气出口管线3烟气出口管线4旋风分离器5待生催化剂流量控制阀6沉降器7待生出口8循环出口9待生斜管10旋风分离器11再生器12再生介质进料管线13旋风分离器14汽提器15流化床反应器15a反应器的催化剂入口15b反应器的催化剂入口16催化剂循环管17气固快速分离设备18汽提介质进料管线19汽提斜管20循环催化剂流量控制阀21再生催化剂流量控制阀22再生斜管23原料进料管线24汽提催化剂流量控制阀25提升管26提升介质进料管线27反应器沉降段28气体分布器29沉降器流化介质进料管线30斜管31气体分布设备3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流化床反应器，其特征在于，该流化床反应器的反应区域沿着轴向设置有导流筒(32)，并且在所述反应区域的反应器侧壁上设置有两个催化剂入口(15a，15b)，该导流筒(32)将所述反应区域分为位于所述导流筒(32)内的快速反应区A和位于所述导流筒(32)外的环流混合区B。

【技术特征摘要】
2015.10.15 CN 20151066603681.一种流化床反应器，其特征在于，该流化床反应器的反应区域沿着轴向设置有导流筒(32)，并且在所述反应区域的反应器侧壁上设置有两个催化剂入口(15a，15b)，该导流筒(32)将所述反应区域分为位于所述导流筒(32)内的快速反应区A和位于所述导流筒(32)外的环流混合区B。2.根据权利要求1所述的流化床反应器，其中，所述流化床反应器内还设置有气体分布设备(31)，该气体分布设备(31)对应所述快速反应区A和所述环流混合区B分别具有独立的气体分布孔。3.根据权利要求2所述的流化床反应器，其中，所述气体分布设备(31)为一体式分布器，且对应于所述快速反应区A的气体分布孔的孔径与对应于所述环流混合区B的气体分布孔的孔径之比为1：1.5-10，优选为1：2-5。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的流化床反应器，其中，所述导流筒(32)的内径与所述流化床反应器的反应区域的内径之比为0.1-0.5：1。5.一种制备低碳烯烃的装置，该装置包括流化床反应器(15)、沉降器(6)和再生器(11)，其特征在于，所述流化床反应器(15)的反应区域沿着轴向设置有导流筒(32)，该导流筒(32)将所述反应区域分为位于所述导流筒(32)内的快速反应区A和位于所述导流筒(32)外的环流混合区B，所述流化床反应器(15)的催化剂出口与所述沉降器(6)连通，所述沉降器(6)下部的循环出口(8)与所述环流混合区B连通，所述沉降器(6)下部的待生出口(7)与所述再生器(11)连通，并且所述再生器(11)的再生催化剂出口与所述环流混合区B连通。6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述流化床反应器(15)内还设置有气体分布设备(31)，该气体分布设备(31)对应所述快速反应区A和所述环流混合区B分别具有独立的气体分布孔。7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述气体分布设备(31)为一体式分布器，且对应于所述快速反应区A的气体分布孔的孔径与对应于所述环流混合区B的气体分布孔的孔径之比为1：1.5-10。8.根据权利要求7所述的装置，其中，对应于所述快速反应区A的气体分布孔的孔径与对应于所述环流混合区B的气体分布孔的孔径之比为1：2-5。9.根据权利要求5-8中任意一项所述的装置，其中，所述沉降器(6)下部的循环出口(8)与所述环流混合区B之间的连通管路上和/或所述再生器(11)的再生催化剂出口与所述环流混合区B之间的连通管路上设置有脉冲控制阀。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：金永明，钟思青，齐国祯，徐俊，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11