一种制备丙烯和C4烃类的方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及由含氧化合物制备丙烯、C4烃类的方法及其装置。该方法通过将产物中80wt.％以上的C5以上烃类循环至催化裂解提升管，发生裂解反应，生成含有丙烯、C4烃类的产物提高了乙烯烷基化反应速率、反应器单位体积产能高。

A method and device for the preparation of propylene and C4 hydrocarbons

The invention relates to a method for preparing propylene and C4 hydrocarbons from oxygenated compounds and a device thereof. By circulating more than C5 hydrocarbons above 80wt.% in the product to catalytic cracking riser, cracking reaction occurs, and products containing propylene and C4 hydrocarbons increase the rate of ethylene alkylation and high productivity per unit volume of the reactor.

【技术实现步骤摘要】
一种制备丙烯和C4烃类的方法及其装置
本专利技术涉及化工催化领域，尤其涉及一种由含氧化合物制备丙烯、C4烃类的方法及其装置。
技术介绍
丙烯、丁二烯是重要的化工原料，一般是从石脑油裂解和蒸汽裂解中得到。丙烯的主要来源是乙烯联产丙烯及炼厂副产丙烯，而丁二烯主要来源是对乙烯裂解工艺产生的C4副产物进一步加工而获得。最近几年，甲醇制烯烃(MTO)技术、甲醇制备丙烯(MTP)技术、乙烷脱氢制乙烯技术、丙烷脱氢制备丙烯技术获得了较快的发展，全球烯烃原料轻质化趋势明显，这将导致C4资源供应紧张，因此需要开发一种可以高选择性制备丙烯和C4烯烃的工艺，从而满足市场需求。德国鲁奇公司开发了固定床甲醇制烯烃技术(WO2004/018089)，该技术利用南方化学公司的ZSM-5分子筛催化剂，在固定床反应器中进行甲醇制烯烃反应，丙烯选择性接近70％，副产物为乙烯、液化石油气和汽油。大连化物所开发的DMTO技术，以SAPO分子筛为催化剂，使用密相循环流化床反应器，以甲醇水溶液为原料，产物中乙烯、丙烯的收率约80％，副产10％以上的C4烃类。专利CN104098429A披露了一种利用循环流化床由甲醇制备丙烯、C4烃类的方法，该方法采用ZSM-5催化剂，工艺特点是原料甲醇和产物中的大部分C1、C2、C5烃类共同进入循环流化床反应器，丙烯、C4烃类、C6以上烃类和副产物作为最终产物回收。专利CN101177374B披露了一种由甲醇或二甲醚制备烯烃的方法。该方法包括甲醇或二甲醚转化反应、乙烯和甲醇烷基化反应以及C4以上重组份催化裂解反应。甲醇或二甲醚转化反应、乙烯和甲醇烷基化反应采用催化剂1，在同一个反应器内完成反应；C4以上重组份催化裂解反应采用催化剂2在另一个反应器内完成反应。专利CN104098429A和CN101177374B披露的方法具有一个共同的特点，即，通过轻组分(碳数不大于2的烃类)回炼，增加目标产物(丙烯和C4)的选择性。上述轻组分回炼反应的主反应是乙烯与甲醇的烷基化反应。MTO反应和烯烃烷基化反应都可采用酸性分子筛催化剂，但MTO反应速率远高于烯烃烷基化反应。我们通过研究发现，新鲜SAPO催化剂活性高，更有利于烯烃烷基化反应，催化剂积碳后，烯烃烷基化反应速率将会迅速降低。甲醇既是烯烃烷基化反应的原料，也是MTO反应的原料，所以，烯烃烷基化反应必然伴随着MTO反应。MTO反应会导致催化剂积炭、活性降低，这样就会抑制烯烃烷基化反应。提高烯烃烷基化反应速率可以降低产品气中轻组分的含量，因此可以提高反应器单位体积的产能。专利CN104098429A和CN101177374B披露的方法并未涉及反应器结构，也未明确反应器内催化剂流动方式、原料流动方式、原料分配方式等。专利CN101177374B披露的方法采用SAPO催化剂，实施案例显示甲醇和轻组分的质量比为1:10-20，由此可见，轻组分含量极高，反应器单位体积的产能极低。专利CN104098429A披露的方法采用ZSM-5催化剂，产品中C6以上烃类含量较高，该方法中并未披露产品气中轻组分的含量。以甲醇和/或二甲醚为原料制备丙烯和C4烃类必然会同时生成一定量的C5以上烃类。C5以上烃类经济价值较低，通过催化裂解反应，C5以上烃类可以转化为乙烯、丙烯、C4烃类等，从而可以提高丙烯和C4烃类的选择性。从以上分析可知，以甲醇为原料制备丙烯和C4烃类的主反应是MTO反应和烯烃烷基化反应，因此，提高丙烯和C4烃类选择性的关键在于催化剂设计和反应器设计。通过反应器优化设计避免MTO反应抑制烯烃烷基化反应是提高甲醇制备丙烯和C4烃类过程的经济性的重要方法之一。
技术实现思路
本专利技术针对甲醇制备丙烯和C4烃类过程中乙烯烷基化反应速率低的问题，提供一种新的提高乙烯烷基化反应速率的方法及其装置。该方法用于含氧化合物制备丙烯和C4烃类的生产中，具有丙烯和C4烃类收率较高、过程经济性好的优点。为实现上述目的，一方面，本专利技术提供了一种用于含氧化合物制备丙烯和C4烃类的装置，所述装置包含：a)湍动流化床反应器(1)，所述快速流化床反应器(1)包含反应器壳体(2)、n个反应器进料分布器(3-1～3-n)、反应器气固分离器1(4)、反应器气固分离器2(5)、反应器取热器(6)、产品气出口(7)和反应器汽提器(8)，其中湍动流化床反应器(1)的下部是反应区，湍动流化床反应器(1)的上部是沉降区，n个反应器进料分布器(3-1～3-n)置于反应区(优选n个反应器进料分布器由下至上置于反应区，0<n<10)，反应器取热器(6)置于反应区，反应器气固分离器1(4)和反应器气固分离器2(5)置于沉降区或反应器壳体(2)外部，反应器气固分离器1(4)的入口连接于再生提升管(24)，反应器气固分离器1(4)的催化剂出口置于反应区的底部，反应器气固分离器1(4)的气体出口置于沉降区，反应器气固分离器2(5)的入口置于沉降区，反应器气固分离器2(5)的催化剂出口置于反应区，反应器气固分离器2(5)的气体出口连接于产品气出口(7)，反应器汽提器(8)在湍动流化床反应器(1)的底部由外向内穿过反应器壳体(2)并且开口于湍动流化床反应器(1)的反应区内(优选反应器汽提器在反应器壳体内部的开口的水平高度高于1/10反应区的高度)；b)催化裂解提升管(28)，所述催化裂解提升管(28)的底部连接于催化裂解斜管(26)的出口并设有C5以上烃类入口(29)，催化裂解提升管(28)的出口连接于湍动流化床反应器(1)的沉降区；c)流化床再生器(14)，所述流化床再生器(14)包含再生器壳体(15)、再生器进料分布器(16)、再生器气固分离器(17)、再生器取热器(18)、烟气出口(19)和再生器汽提器(20)，其中流化床再生器(14)的下部是再生区，流化床再生器(14)的上部是沉降区，再生器进料分布器(16)置于再生区的底部，再生器取热器(18)置于再生区，再生器气固分离器(17)置于沉降区或再生器壳体(15)外部，再生器气固分离器(17)的入口置于沉降区，再生器气固分离器(17)的催化剂出口置于再生区，再生器气固分离器(17)的气体出口连接于烟气出口(19)，再生器汽提器(20)开口于再生器壳体(15)的底部；d)反应器汽提器(8)的底部设有反应器汽提气入口(9)，反应器汽提器(8)的底部连接于待生斜管(10)的入口，待生斜管(10)中设有待生滑阀(11)，待生斜管(10)的出口连接于待生提升管(12)的入口，待生提升管(12)的底部设有待生提升气入口(13)，待生提升管(12)的出口连接于流化床再生器(14)的沉降段；e)再生器汽提器(20)的底部设有再生器汽提气入口(21)，再生器汽提器(20)的底部连接于再生斜管(22)的入口，再生斜管(22)中设有再生滑阀(23)，再生斜管(22)的出口连接于再生提升管(24)的入口，再生提升管(24)的底部设有再生提升气入口(25)，再生提升管(24)的出口连接于反应器气固分离器1(4)的入口；再生器汽提器(20)的底部还连接于催化裂解斜管(26)的入口，催化裂解斜管中设有催化裂解滑阀(27)。在另一方面，本专利技术提供了一种含氧化合物制备丙烯和C4烃类的方法，包括：a本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于含氧化合物制备丙烯和C4烃类的装置，所述装置包含:湍动流化床反应器，所述湍动流化床反应器包含反应器壳体、n个反应器进料分布器、反应器气固分离器1、反应器气固分离器2、反应器取热器、产品气出口和反应器汽提器，其中湍动流化床反应器的下部是反应区，湍动流化床反应器的上部是沉降区，n个反应器进料分布器置于反应区，反应器取热器置于反应区，反应器气固分离器1和反应器气固分离器2置于沉降区或反应器壳体外部，反应器气固分离器1的入口连接于再生提升管，反应器气固分离器1的催化剂出口置于反应区的底部，反应器气固分离器1的气体出口置于沉降区，反应器气固分离器2的入口置于沉降区，反应器气固分离器2的催化剂出口置于反应区，反应器气固分离器2的气体出口连接于产品气出口，反应器汽提器在湍动流化床反应器的底部由外向内穿过反应器壳体并且开口于湍动流化床反应器的反应区内；催化裂解提升管，所述催化裂解提升管的底部连接于催化裂解斜管的出口并设有C5以上烃类入口，其出口连接于湍动流化床反应器的沉降区；流化床再生器，所述流化床再生器包含再生器壳体、再生器进料分布器、再生器气固分离器、再生器取热器、烟气出口和再生器汽提器，其中流化床再生器的下部是再生区，流化床再生器的上部是沉降区，再生器进料分布器置于再生区的底部，再生器取热器置于再生区，再生器气固分离器置于沉降区或再生器壳体外部，再生器气固分离器的入口置于沉降区，再生器气固分离器的催化剂出口置于再生区，再生器气固分离器的气体出口连接于烟气出口，再生器汽提器开口于再生器壳体的底部；其中，反应器汽提器的底部设有反应器汽提气入口，反应器汽提器的底部连接于待生斜管的入口，待生斜管中设有待生滑阀，待生斜管的出口连接于待生提升管的入口，待生提升管的底部设有待生提升气入口，待生提升管的出口连接于流化床再生器的沉降段；再生器汽提器的底部设有再生器汽提气入口，再生器汽提器的底部连接于再生斜管的入口，再生斜管中设有再生滑阀，再生斜管的出口连接于再生提升管的入口，再生提升管的底部设有再生提升气入口，再生提升管的出口连接于反应器气固分离器1的入口；再生器汽提器的底部还连接于催化裂解斜管的入口，催化裂解斜管中设有催化裂解滑阀。...

【技术特征摘要】
1.一种用于含氧化合物制备丙烯和C4烃类的装置，所述装置包含:湍动流化床反应器，所述湍动流化床反应器包含反应器壳体、n个反应器进料分布器、反应器气固分离器1、反应器气固分离器2、反应器取热器、产品气出口和反应器汽提器，其中湍动流化床反应器的下部是反应区，湍动流化床反应器的上部是沉降区，n个反应器进料分布器置于反应区，反应器取热器置于反应区，反应器气固分离器1和反应器气固分离器2置于沉降区或反应器壳体外部，反应器气固分离器1的入口连接于再生提升管，反应器气固分离器1的催化剂出口置于反应区的底部，反应器气固分离器1的气体出口置于沉降区，反应器气固分离器2的入口置于沉降区，反应器气固分离器2的催化剂出口置于反应区，反应器气固分离器2的气体出口连接于产品气出口，反应器汽提器在湍动流化床反应器的底部由外向内穿过反应器壳体并且开口于湍动流化床反应器的反应区内；催化裂解提升管，所述催化裂解提升管的底部连接于催化裂解斜管的出口并设有C5以上烃类入口，其出口连接于湍动流化床反应器的沉降区；流化床再生器，所述流化床再生器包含再生器壳体、再生器进料分布器、再生器气固分离器、再生器取热器、烟气出口和再生器汽提器，其中流化床再生器的下部是再生区，流化床再生器的上部是沉降区，再生器进料分布器置于再生区的底部，再生器取热器置于再生区，再生器气固分离器置于沉降区或再生器壳体外部，再生器气固分离器的入口置于沉降区，再生器气固分离器的催化剂出口置于再生区，再生器气固分离器的气体出口连接于烟气出口，再生器汽提器开口于再生器壳体的底部；其中，反应器汽提器的底部设有反应器汽提气入口，反应器汽提器的底部连接于待生斜管的入口，待生斜管中设有待生滑阀，待生斜管的出口连接于待生提升管的入口，待生提升管的底部设有待生提升气入口，待生提升管的出口连接于流化床再生器的沉降段；再生器汽提器的底部设有再生器汽提气入口，再生器汽提器的底部连接于再生斜管的入口，再生斜管中设有再生滑阀，再生斜管的出口连接于再生提升管的入口，再生提升管的底部设有再生提升气入口，再生提升管的出口连接于反应器气固分离器1的入口；再生器汽提器的底部还连接于催化裂解斜管的入口，催化裂解斜管中设有催化裂解滑阀。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述n个反应器进料分布器由下至上置于反应区，0<n<10。3.根据权利要求1所述的装置，其中所述反应器汽提器在反应器壳体内部的开口的水平高度高于1/10反应区的高度。4.根据权利要求1所述的装置，其中所述催化裂解提升管和所述湍动流化床反应器共用气固分离器2。5.根据权利要求1所述的装置，其中所述流化床再生器是湍动流化床再生器。6.根据权利要求1所述的装置，其中所述反应器气固分离器1、反应器气固分离器2和再生器气固分离器是旋风分离器。7.一种含氧化合物制备丙烯和C4烃类的方法，包括：将含有含氧化合物的原料从n个反应器进料分布器通入湍动流化床反应器的反应区，与催化剂接触，生成含有丙烯和C4烃类产品的物流和含碳的待生催化剂；待生催化剂经流化床再生器再生，形成再生催化剂，一部分再生催化剂经反应器气固分离器1的气固分离后，进入湍动流化床反应器中反应区的底部，另一部分再生催化剂经过催化裂解斜管进入催化裂解提升管；将由湍动流化床反应器流出的含有丙烯和C4...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶茂，张涛，何长青，张今令，王贤高，唐海龙，贾金明，赵银峰，刘中民，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21