甲醇和/或二甲醚与甲苯制对二甲苯联产低碳烯烃的流化床装置及方法制造方法及图纸

本申请公开了一种用于甲醇和/或二甲醚与甲苯制对二甲苯联产低碳烯烃的湍动流化床反应器、装置和方法，解决或改善了甲醇和/或二甲醚与甲苯生产对二甲苯联产低碳烯烃过程中MTO反应和烷基化反应之间的竞争问题，实现MTO反应和烷基化反应的协同作用，通过控制传质和反应，协调、优化烷基化反应和MTO反应的竞争，使之协同作用，提高甲苯转化率、对二甲苯收率和低碳烯烃选择性。该湍动流化床反应器，包含第一反应器进料分布器和多个第二反应器进料分布器，所述第一反应器进料分布器和多个第二反应器进料分布器沿所述湍动流化床反应器的反应区中气体流向依次布置。

【技术实现步骤摘要】
甲醇和/或二甲醚与甲苯制对二甲苯联产低碳烯烃的流化床装置及方法
本申请涉及一种生产对二甲苯(PX)联产低碳烯烃的装置及生产方法，尤其适用于甲醇和/或二甲醚与甲苯烷基化制对二甲苯联产低碳烯烃的流化床装置及生产方法，属于化学化工领域。
技术介绍
对二甲苯(PX)是石化工业的基本有机原料之一，在化纤、合成树脂、农药、医药、高分子材料等众多领域有着广泛的用途。目前对二甲苯生产主要采用甲苯、C9芳烃及混合二甲苯为原料，通过歧化、异构化、吸附分离或深冷分离而制取。由于其产物中的对二甲苯含量由热力学控制，对二甲苯在C8混合芳烃中只占～24％，工艺过程中物料循环处理量大，设备庞大、操作费用高。特别是二甲苯中三个异构体的沸点相差很小，通过常规的蒸馏技术很难得到高纯度的对二甲苯，而必须采用昂贵的吸附分离工艺。近年来，国内外许多专利公开了生产对二甲苯的新路线，其中甲苯甲醇烷基化技术是高选择性生产对二甲苯的新途径，已经受到了业界的高度重视和极大关注。低碳烯烃，即乙烯和丙烯，是两种基本的石油化工原料，其需求量日益增加。乙烯和丙烯主要以石脑油为原料进行生产，依赖于石油路线。近年来，非石油路线制取乙烯、丙烯越来越受到重视，特别是甲醇转化制取低碳烯烃(MTO)工艺路线，此路线是实现石油替代战略，减轻和缓解我国对石油的需求和依赖的重要途径。传统的甲苯烷基化方法包含在反应器的上游将甲苯和甲醇混合，然后将混合物一起供入反应器。反应器种类包含固定床和流化床。为了提高甲苯的传化率，反应物分阶段注入已经在各种固定床和流化床工艺中得到采用。MTO反应和烷基化反应之间的竞争是影响对甲苯转化率、对二甲苯收率和低碳烯烃选择性的主要因素。在同一个反应器中同时实现两个反应，工艺简单，但甲苯转化率较低；在不同的反应器中分别实现两个反应，工艺较为复杂，但甲苯转化率和对二甲苯收率较高。因此，甲苯甲醇烷基化制备对二甲苯联产低碳烯烃工艺在工艺配置和反应器设计方面急需较大的突破，从而能够协调、优化烷基化反应和MTO反应之间的竞争，提高甲苯转化率、对二甲苯收率和低碳烯烃选择性。上述提及的制备对二甲苯和低碳烯烃的新途径，其反应过程都是酸催化反应。基于ZSM-5分子筛催化剂的甲苯甲醇烷基化制对二甲苯反应过程中必然存在甲醇制烯烃反应。在这个反应过程中主要发生如下几个反应：C6H5-CH3+CH3OH→C6H4-(CH3)2+H2O(1)nCH3OH→(CH2)n+nH2On＝2,3(2)甲醇既是甲苯甲醇烷基化反应的原料，也是MTO反应的原料，但MTO反应速率远高于甲苯甲醇烷基化反应速率。MTO反应的特点之一是反应速率远高于甲苯甲醇烷基化反应，另一个重要特点是催化剂结碳后，甲醇转化速率下降，低碳烯烃选择性升高。因此，控制催化剂的结碳，是提高MTO反应过程中低碳烯烃选择性的一个有效途径。从以上分析可知，本
需要从催化剂设计和反应器设计两个方面来协调、优化烷基化反应和MTO反应之间的竞争，使之协同作用、提高甲苯转化率、对二甲苯收率和低碳烯烃收率。
技术实现思路
根据本申请的一个方面，提供了一种用于甲醇和/或二甲醚与甲苯制对二甲苯联产低碳烯烃的湍动流化床反应器，该湍动流化床反应器，解决或改善了甲醇和/或二甲醚与甲苯生产对二甲苯联产低碳烯烃过程中MTO反应和烷基化反应之间的竞争问题，实现MTO反应和烷基化反应的协同作用，通过控制传质和反应，协调、优化烷基化反应和MTO反应的竞争，使之协同作用，提高甲苯转化率、对二甲苯收率和低碳烯烃选择性。我们的实验研究表明，甲苯和甲醇共同进料，原料中甲醇含量较低时，MTO反应快速消耗了大部分的甲醇(烷基化反应物)，抑制了甲苯甲醇烷基化反应，甲苯转化率较低。原料中的甲醇含量远远过量时，甲醇与甲苯在分子筛孔道内扩散速度的不同使得单位时间内甲苯的吸附量偏低，也不利于甲苯甲醇烷基化反应。因此，优化反应区内甲醇和甲苯的浓度，是提高甲苯转化率和对二甲苯收率的一个有效途径。用于甲醇和/或二甲醚与甲苯制对二甲苯联产低碳烯烃的湍动流化床反应器，包含第一反应器进料分布器和多个第二反应器进料分布器，所述第一反应器进料分布器和多个第二反应器进料分布器沿所述湍动流化床反应器中气体流向依次布置。优选地，所述第二反应器进料分布器为2至10个。优选地，所述湍动流化床反应器包括第一反应器气固分离器和第二反应器气固分离器，所述第一反应器气固分离器置于稀相区或反应器壳体外部，所述第二反应器气固分离器置于稀相区或反应器壳体外部；所述第一反应器气固分离器设有再生催化剂入口，所述第一反应器气固分离器的催化剂出口置于反应区的底部，所述第一反应器气固分离器的气体出口置于稀相区；所述第二反应器气固分离器的入口置于所述稀相区，所述第二反应器气固分离器的催化剂出口置于所述反应区，所述第二反应器气固分离器的气体出口连接于湍动流化床反应器产品气出口；所述反应区位于所述湍动流化床反应器的下部，所述稀相区位于所述湍动流化床反应器的上部。优选地，所述第一反应器气固分离器和第二反应器气固分离器是旋风分离器。优选地，所述湍动流化床反应器包括反应器取热器，反应器取热器置于所述湍动流化床反应器壳体内部或外部。进一步优选地，所述反应器取热器设置于所述多个反应器进料分布器之间。优选地，所述湍动流化床反应器包括反应器汽提器，所述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，所述反应器汽提器的底部设有反应器汽提气入口和待生催化剂出口。优选地，所述湍动流化床反应器包含多孔板，所述多孔板位于第一反应器进料分布器和至少一个第二反应器进料分布器之间，所述多孔板的开孔率≤50％。优选地，所述湍动流化床反应器包含多孔板，所述多孔板位于第一反应器进料分布器和与第一反应器进料分布器最近的一个第二反应器进料分布器之间，所述多孔板的开孔率为5％～50％。进一步优选地，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第一反应器进料分布器且高于所述多孔板。本申请中，低碳烯烃包括乙烯、丙烯、丁烯中的至少一种。本申请中，“甲醇和/或二甲醚”，是指进料中的甲醇可以全部或部分的被二甲醚代替，包括三种情况：只有甲醇；或者只有二甲醚；或者甲醇和二甲醚都有。本申请中，“甲醇和/或二甲醚与甲苯”，包括三种情况：甲醇和甲苯；或者二甲醚和甲苯；或者甲醇、二甲醚和甲苯。如无特别说明，本申请中的甲醇均可以全部或部分的被二甲醚代替，涉及甲醇的量，也可以将二甲醚换算为相同碳原子数的甲醇进行计算。根据本申请的又一个方面，提供了一种用于甲醇和/或二甲醚与甲苯制对二甲苯联产低碳烯烃的装置，该装置，解决或改善了甲醇和/或二甲醚与甲苯生产对二甲苯联产低碳烯烃过程中MTO反应和烷基化反应之间的竞争问题，实现MTO反应和烷基化反应的协同作用，通过控制传质和反应，协调、优化烷基化反应和MTO反应的竞争，使之协同作用，提高甲苯转化率、对二甲苯收率和低碳烯烃选择性。所述装置包含以上述任一项所述的湍动流化床反应器中的至少一种和用于再生催化剂的流化床再生器。优选地，所述流化床再生器是湍动流化床再生器，所述流化床再生器包含再生器壳体、再生器气固分离器、再生器取热器和再生器汽提器；流化床再生器的下部是再生区，流化床再生器的上部是再生器稀相区本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于甲醇和/或二甲醚与甲苯制对二甲苯联产低碳烯烃的湍动流化床反应器，其特征在于，所述湍动流化床反应器包含第一反应器进料分布器和多个第二反应器进料分布器，所述第一反应器进料分布器和多个第二反应器进料分布器沿所述湍动流化床反应器中气体流向依次布置；优选地，所述第二反应器进料分布器为2至10个。

【技术特征摘要】
1.一种用于甲醇和/或二甲醚与甲苯制对二甲苯联产低碳烯烃的湍动流化床反应器，其特征在于，所述湍动流化床反应器包含第一反应器进料分布器和多个第二反应器进料分布器，所述第一反应器进料分布器和多个第二反应器进料分布器沿所述湍动流化床反应器中气体流向依次布置；优选地，所述第二反应器进料分布器为2至10个。2.根据权利要求1所述的湍动流化床反应器，其特征在于，所述湍动流化床反应器包括第一反应器气固分离器和第二反应器气固分离器，所述第一反应器气固分离器置于稀相区或反应器壳体外部，所述第二反应器气固分离器置于稀相区或反应器壳体外部；所述第一反应器气固分离器设有再生催化剂入口，所述第一反应器气固分离器的催化剂出口置于反应区的底部，所述第一反应器气固分离器的气体出口置于所述稀相区；所述第二反应器气固分离器的入口置于所述稀相区，所述第二反应器气固分离器的催化剂出口置于所述反应区，所述第二反应器气固分离器的气体出口连接于湍动流化床反应器产品气出口；所述反应区位于所述湍动流化床反应器的下部，所述稀相区位于所述湍动流化床反应器的上部；优选地，所述第一反应器气固分离器和第二反应器气固分离器是旋风分离器。3.根据权利要求1所述的湍动流化床反应器，其特征在于，所述湍动流化床反应器包括反应器取热器，反应器取热器置于所述湍动流化床反应器壳体内部或外部；优选地，所述反应器取热器设置于所述多个反应器进料分布器之间。4.根据权利要求1所述的湍动流化床反应器，其特征在于，所述湍动流化床反应器包括反应器汽提器，所述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，所述反应器汽提器的底部设有反应器汽提气入口和待生催化剂出口。5.根据权利要求1所述的湍动流化床反应器，其特征在于，所述湍动流化床反应器包含多孔板，所述多孔板位于第一反应器进料分布器和至少一个第二反应器进料分布器之间，所述多孔板的开孔率≤50％；或者，所述湍动流化床反应器包含多孔板，所述多孔板位于第一反应器进料分布器和与第一反应器进料分布器最近的一个第二反应器进料分布器之间，所述多孔板的开孔率为5％～50％；优选地，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第一反应器进料分布器且高于所述多孔板。6.一种用于甲醇和/或二甲醚与甲苯制对二甲苯联产低碳烯烃的装置，其特征在于，所述装置包含权利要求1至5任一项所述的湍动流化床反应器中的至少一种和用于再生催化剂的流化床再生器；优选地，所述流化床再生器是湍动流化床再生器，所述流化床再生器包含再生器壳体、再生器气固分离器、再生器取热器和再生器汽提器；流化床再生器的下部是再生区，流化床再生器的上部是再生器稀相区，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稀相区或再生器壳体外部；所述再生器气固分离器的入口置于再生器稀相区，所述再生器气固分离器的催化剂出口置于再生区，再生器汽提器开口于再生器壳体的底部；优选地，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；所述流化床再生器的下部是再生区，流化床再生器的上部是稀相区；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稀相区或再生器壳体外部，再生器气固分离器的入口置于稀相区，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；所述反应器汽提器的待生催化剂出口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稀相区；所述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第一反应器气固分离器的再生催化剂入口，所述第一反应器气固分离器置于流化床反应器的稀相区或反应器壳体外部。7.一种甲醇和/...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶茂，张涛，刘中民，张今令，唐海龙，贾金明，何长青，王贤高，张骋，李华，赵银峰，李承功，
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