甲醇催化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催化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。

The reaction system and reaction method of oxide recycling in methanol catalytic conversion process

【技术实现步骤摘要】
甲醇催化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催化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，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。MTO过程副产酮、醛、醚等含氧化合物，为减少原料的碳基损失，现有技术是将这部分含氧化合物和未转化的甲醇直接返回MTO反应器。然而，现有技术存在副产氧化物转化率低，需要大量外甩的问题，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，提供一种甲醇催化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，包括反应器密相段(1)、反应器稀相段(2)、反应器氧化物回炼区(3)、反应器甲醇转化区(4)、再生斜管(5)、旋风分离器(6)、隔板(9)和待生斜管(14)；其中：反应器稀相段(2)位于反应器密相段(1)上方；反应器密相段(1)由反应器氧化物回炼区(3)和反应器甲醇转化区(4)组成；再生斜管(5)和反应器氧化物回炼区(3)相连；待生斜管(14)和反应器甲醇转化区(4)相连；旋风分离器(6)位于反应器稀相段(2)；反应器氧化物回炼区(3)和反应器甲醇转化区(4)由隔板(9)相连，反应器氧化物回炼区(3)和反应器甲醇转化区(4)和隔板(9)均位于反应器密相段(1)催化剂床层内，隔板(9)和反应器器壁相连。上述技术方案中，所述隔板(9)由多孔区(12)和无孔区(13)组成，多孔区(12)位于无孔区(13)上方，多孔区(12)和无孔区(13)间的夹角α的范围为120°～160°，多孔区(12)的开孔率为50～80％，多孔区(12)和无孔区(13)面积之比为(0.5～3)︰1；隔板(9)高度占反应器密相段(1)总高度的50～80％。上述技术方案中，优选地，所述多孔区(12)和无孔区(13)间的夹角α的范围为130°～150°，多孔区(12)的开孔率为65～80％，多孔区(12)和无孔区(13)面积之比为(1～2)︰1；隔板(9)高度占反应器密相段(1)总高度的60～80％。上述技术方案中，优选地，所述隔板(9)为竖直的无孔板，隔板(9)高度占反应器密相段(1)总高度的30～50％。上述技术方案中，优选地，所述隔板(9)为竖直的无孔板，隔板(9)高度占反应器密相段(1)总高度的35～45％。上述技术方案中，优选地，所述隔板(9)为两个，平行排布，两个隔板(9)中间的区域为反应器甲醇转化区(4)，反应器氧化物回炼区分为反应器氧化物回炼区I(3-1)和反应器氧化物回炼区II(3-2)。上述技术方案中，优选地，所述反应器甲醇转化区(4)体积和反应器氧化物回炼区(3)总体积比为(3～10):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)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(8)进入反应器氧化物回炼区(3)和再生催化剂(10)接触反应；b)甲醇原料(7)进入反应器甲醇转化区(4)和待生催化剂(15)接触反应，生成的反应产物(11)经旋风分离器(6)分离催化剂后进入后续分离系统；c)待生催化剂(15)经待生斜管(14)进入再生器烧去积炭后得到再生催化剂(10)，再生催化剂(10)经再生斜管(5)返回反应器氧化物回炼区(3)。上述技术方案中，优选地，所述混合氧化物水溶液原料(8)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，所述反应器氧化物回炼区(3)催化剂床层温度为480～680℃，催化剂密度为70～150千克/立方米，气速为0.8～1.5米/秒。上述技术方案中，优选地，所述反应器甲醇转化区(4)催化剂床层温度为450～550℃，催化剂密度为200～500千克/立方米，气速为0.5～1.5米/秒。上述技术方案中，优选地，所述再生催化剂(10)，以催化剂总质量计，碳含量小于0.1％。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，将MTO流化床反应器划分为氧化物回炼区和甲醇转化区，利于得到非常高的氧化物转化率，同时氧化物可高效转化为低碳烃，避免重烃和苯酚类化合物的生成。采用本专利技术的技术方案，氧化物转化率，以丙酮计，为100重量％；乙烯和丙烯碳基总收率达到84.6重量％，取得了较好的技术效果。附图说明图1为本专利技术所述甲醇催化转化过程氧化物回炼的反应系统的装置示意图，其中隔板为一个。图2为隔板示意图，12为多孔区；13为无孔区。图3为本专利技术所述甲醇催化转化过程氧化物回炼的反应系统的另一装置示意图，其中隔板为两个。图中，1为反应器密相段；2为反应器稀相段；3为反应器氧化物回炼区；4为反应器甲醇转化区；5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种甲醇催化转化过程氧化物回炼的反应系统，包括反应器密相段(1)、反应器稀相段(2)、反应器氧化物回炼区(3)、反应器甲醇转化区(4)、再生斜管(5)、旋风分离器(6)、隔板(9)和待生斜管(14)；其中：/n反应器稀相段(2)位于反应器密相段(1)上方；反应器密相段(1)由反应器氧化物回炼区(3)和反应器甲醇转化区(4)组成；再生斜管(5)和反应器氧化物回炼区(3)相连；待生斜管(14)和反应器甲醇转化区(4)相连；旋风分离器(6)位于反应器稀相段(2)；反应器氧化物回炼区(3)和反应器甲醇转化区(4)由隔板(9)相连，反应器氧化物回炼区(3)和反应器甲醇转化区(4)和隔板(9)均位于反应器密相段(1)催化剂床层内，隔板(9)和反应器器壁相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种甲醇催化转化过程氧化物回炼的反应系统，包括反应器密相段(1)、反应器稀相段(2)、反应器氧化物回炼区(3)、反应器甲醇转化区(4)、再生斜管(5)、旋风分离器(6)、隔板(9)和待生斜管(14)；其中：
反应器稀相段(2)位于反应器密相段(1)上方；反应器密相段(1)由反应器氧化物回炼区(3)和反应器甲醇转化区(4)组成；再生斜管(5)和反应器氧化物回炼区(3)相连；待生斜管(14)和反应器甲醇转化区(4)相连；旋风分离器(6)位于反应器稀相段(2)；反应器氧化物回炼区(3)和反应器甲醇转化区(4)由隔板(9)相连，反应器氧化物回炼区(3)和反应器甲醇转化区(4)和隔板(9)均位于反应器密相段(1)催化剂床层内，隔板(9)和反应器器壁相连。


2.根据权利要求1所述的甲醇催化转化过程氧化物回炼的反应系统，其特征在于所述隔板(9)由多孔区(12)和无孔区(13)组成，多孔区(12)位于无孔区(13)上方，多孔区(12)和无孔区间(13)的夹角α的范围为120°～160°，多孔区(12)的开孔率为50～80％，多孔区(12)和无孔区(13)面积之比为(0.5～3)︰1；隔板(9)高度占反应器密相段(1)总高度的50～80％。


3.根据权利要求1所述的甲醇催化转化过程氧化物回炼的反应系统，其特征在于所述隔板(9)为竖直的无孔板，隔板(9)高度占反应器密相段(1)总高度的30～50％。


4.根据权利要求1所述的甲醇催化转化过程氧化物回炼的反应系统，其特征在于所述隔板(9)为两个，平行排布，两个隔板(9)中间的区域为反应器甲醇转化区(4)，反应器氧化物回炼区分为反应器氧化物回炼区I(3-1)和反应器氧化物回炼区II(3-2)。


5.根据权利要求1～4中任意一种所述的甲醇催化转化过程氧化物回炼...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓红，齐国祯，王洪涛，王菊，
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