甲醇转化过程氧化物回炼的反应系统及其反应方法技术方案

本发明专利技术涉及一种甲醇转化过程氧化物回炼的反应系统及其反应方法，主要解决现有技术中氧化物回炼时氧化物转化率低的问题。本发明专利技术通过甲醇催化转化过程分离单元产生的混合氧化物水溶液原料进入反应器氧化物回炼区和再生催化剂接触反应，甲醇原料进入反应器甲醇转化区和待生催化剂接触反应，生成的反应产物经旋风分离器分离催化剂后进入后续分离系统，待生催化剂经待生斜管进入再生器烧去积炭后得到再生催化剂，再生催化剂经再生斜管返回反应器氧化物回炼区的技术方案，较好地解决了该问题，可用于乙烯、丙烯工业生产中。

Reaction system and reaction method of oxide recovery in methanol conversion process

【技术实现步骤摘要】
甲醇转化过程氧化物回炼的反应系统及其反应方法
本专利技术涉及一种甲醇转化过程氧化物回炼的反应系统及其反应方法。
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。US4499327专利中对磷酸硅铝分子筛催化剂应用于甲醇转化制烯烃工艺进行了详细研究，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。US6166282中公布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，有效的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。CN1723262中公布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。目前MTO反应器包括鼓泡流化床、湍动流化床、快速流化床等流态化型式，仍然存在低碳烯烃选择性较低的问题。本专利有针对性的解决了该问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一是现有技术中氧化物回炼时氧化物转化率低的技术问题，提供一种甲醇转化过程氧化物回炼的反应系统。该系统具有氧化物回炼时氧化物转化率高的优点。本专利技术所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的反应方法。为解决上述问题之一，本专利技术采用的技术方案如下：提供一种甲醇催化转化过程氧化物回炼的反应系统，包括甲醇转化区(1)、氧化物回炼提升区(2)、密相床(3)、稀相区(4)、待生斜管(7)、再生斜管(6)循环斜管(5)和旋风分离器(8)；其中：氧化物回炼提升区(2)、甲醇转化区(1)、密相床(3)和稀相区(4)同轴排布；氧化物回炼提升区(2)位于甲醇转化区(1)内部；氧化物回炼提升区(2)和甲醇转化区(1)的顶部均位于稀相区(4)，氧化物回炼区(2)顶部高于甲醇转化区(1)顶部；氧化物回炼区(2)底部及氧化物回炼区(2)和再生斜管(6)连接处位于甲醇转化区(1)下方；再生斜管(6)和氧化物回炼提升区(2)相连，待生斜管(7)和甲醇转化区(1)相连，循环斜管(5)连接密相床(3)和甲醇转化区(1)；旋风分离器(8)位于稀相区。上述技术方案中，优选地，所述氧化物回炼提升区(2)位于甲醇转化区(1)内部的部分占氧化物回炼提升区(2)总体积的50～90％。上述技术方案中，优选地，所述甲醇转化区(1)和氧化物回炼提升区(2)直径之比为(5～10):1。为解决上述问题之二，本专利技术采用的技术方案如下：一种甲醇催化转化过程氧化物回炼的反应方法，所述的反应方法包括以下几个步骤：a)混合氧化物水溶液原料(10)进入氧化物回炼提升区(2)和再生催化剂(13)接触反应；b)甲醇原料(9)进入甲醇转化区(1)和待生催化剂(12)接触反应；c)混合氧化物水溶液原料(10)和甲醇原料(9)反应生成的反应产物(11)经旋风分离器(8)分离催化剂后进入后续分离系统；d)密相床(3)内的半待生催化剂经循环斜管(5)进入甲醇转化区(1)；e)待生催化剂(12)经待生斜管(7)进入再生器烧去积炭后得到再生催化剂(13)，再生催化剂(13)经再生斜管(6)返回氧化物回炼提升区(2)。上述技术方案中，优选地，所述混合氧化物水溶液原料由甲醇催化转化过程分离单元产生，混合氧化物水溶液原料中混合氧化物质量百分含量为5～70％，混合氧化物含有甲醇和乙醇、丙醇、丁醇、甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、丙酮、丁酮、甲酸、乙酸、丙酸中至少一种，混合氧化物中酮类的质量百分含量为30～80％。上述技术方案中，优选地，所述氧化物回炼提升区(2)催化剂床层温度为500～680℃，催化剂密度为80～150千克/立方米，气速为1.5～5米/秒，反应表压0～0.5兆帕，含氧化合物水溶液的质量空速为1～5小时-1。上述技术方案中，优选地，所述催化剂为SAPO-34催化剂，甲醇转化区(1)催化剂床层温度为450～520℃，催化剂密度为150～350千克/立方米，气速为0.7～1.5米/秒，反应表压0～0.5兆帕，甲醇原料的质量空速为2～20小时-1。上述技术方案中，优选地，所述催化剂为ZSM-5催化剂，甲醇转化区(1)催化剂床层温度为470～550℃，催化剂密度为350～500千克/立方米，气速为0.5～1.2米/秒，反应表压0～0.5兆帕，甲醇原料的质量空速为0.3～4小时-1。上述技术方案中，优选地，所述再生催化剂(13)，以催化剂总质量计，碳含量小于0.1％。上述技术方案中，优选地，所述甲醇转化区(1)的反应温度由至少一组取热器控制。本专利技术提供的甲醇催化转化过程氧化物回炼的技术方案，含氧化合物水溶液和甲醇原料分别在两个反应区反应，含氧化合物可高效转化为低碳烃，避免重烃和苯酚类化合物的生成，同时减少对甲醇转化的影响。采用本专利技术的技术方案，采用SAPO-34催化剂，氧化物转化率，以丙酮计，为99.5重量％，乙烯和丙烯碳基总收率达到85.8重量％；采用ZSM-5催化剂，氧化物转化率，以丙酮计，为98.4重量％，乙烯和丙烯碳基总收率达到70.7重量％，取得了较好的技术效果。附图说明图1为本专利技术所述技术方案的装置示意图。图中1中，1为甲醇转化区；2为氧化物回炼提升区；3为密相区；4为稀相区；5为循环斜管；6为再生斜管；7为待生斜管；8为旋风分离器；9为甲醇原料；10为含氧化合物水溶液；11为反应产物；12为待生催化剂；13为再生催化剂。下面通过实施例对本专利技术作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。具体实施方式【实施例1】采用如图1所示装置，包括甲醇转化区(1)、氧化物回炼提升区(2)、密相床(3)、稀相区(4)、待生斜管(7)、再生斜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种甲醇转化过程氧化物回炼的反应系统，包括甲醇转化区(1)、氧化物回炼提升区(2)、密相床(3)、稀相区(4)、待生斜管(7)、再生斜管(6)循环斜管(5)和旋风分离器(8)；其中：/n氧化物回炼提升区(2)、甲醇转化区(1)、密相床(3)和稀相区(4)同轴排布；氧化物回炼提升区(2)位于甲醇转化区(1)内部；氧化物回炼提升区(2)和甲醇转化区(1)的顶部均位于稀相区(4)，氧化物回炼区(2)顶部高于甲醇转化区(1)顶部；氧化物回炼区(2)底部及氧化物回炼区(2)和再生斜管(6)连接处位于甲醇转化区(1)下方；再生斜管(6)和氧化物回炼提升区(2)相连，待生斜管(7)和甲醇转化区(1)相连，循环斜管(5)连接密相床(3)和甲醇转化区(1)；旋风分离器(8)位于稀相区。/n

【技术特征摘要】
1.一种甲醇转化过程氧化物回炼的反应系统，包括甲醇转化区(1)、氧化物回炼提升区(2)、密相床(3)、稀相区(4)、待生斜管(7)、再生斜管(6)循环斜管(5)和旋风分离器(8)；其中：
氧化物回炼提升区(2)、甲醇转化区(1)、密相床(3)和稀相区(4)同轴排布；氧化物回炼提升区(2)位于甲醇转化区(1)内部；氧化物回炼提升区(2)和甲醇转化区(1)的顶部均位于稀相区(4)，氧化物回炼区(2)顶部高于甲醇转化区(1)顶部；氧化物回炼区(2)底部及氧化物回炼区(2)和再生斜管(6)连接处位于甲醇转化区(1)下方；再生斜管(6)和氧化物回炼提升区(2)相连，待生斜管(7)和甲醇转化区(1)相连，循环斜管(5)连接密相床(3)和甲醇转化区(1)；旋风分离器(8)位于稀相区。


2.根据权利要求1所述的甲醇转化过程氧化物回炼的反应系统，其特征在于所述氧化物回炼提升区(2)位于甲醇转化区(1)内部的部分占氧化物回炼提升区(2)总体积的50～90％。


3.根据权利要求1所述的甲醇转化过程氧化物回炼的反应系统，其特征在于所述甲醇转化区(1)和氧化物回炼提升区(2)直径之比为(5～10):1。


4.一种甲醇转化过程氧化物回炼的反应方法，采用权利要求1～3中所述的任意一种反应系统，所述的反应方法包括以下几个步骤：
a)混合氧化物水溶液原料(10)进入氧化物回炼提升区(2)和再生催化剂(13)接触反应；
b)甲醇原料(9)进入甲醇转化区(1)和待生催化剂(12)接触反应；
c)混合氧化物水溶液原料(10)和甲醇原料(9)反应生成的反应产物(11)经旋风分离器(8)分离催化剂后进入后续分离系统；
d)密相床(3)内的半待生催化剂经循环斜管(5)进入甲醇转化区(1)；
e)待生催化剂(12)经待生斜管(7)进入再生器烧去积炭后...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓红，齐国祯，俞志楠，王莉，
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