一种流化床反应器、装置以及应用制造方法及图纸

本申请公开了一种流化床反应器、装置以及生产方法。一种流化床反应器，流化床反应器包括主壳体和焦调控区壳体；主壳体包括上壳体和下壳体；上壳体围合成气固分离区，下壳体围合成反应区；反应区和气固分离区轴向连通；焦调控区壳体沿周向设置在主壳体的外壁上；焦调控区壳体与主壳体围合成环形空腔，环形空腔为焦调控区；在焦调控区中，沿径向设有n个挡板，n个挡板将焦调控区分割为n个焦调控区子区，n为整数；焦调控区子区设有焦调控原料入口；其中，n

【技术实现步骤摘要】
一种流化床反应器、装置以及应用


[0001]本申请涉及一种流化床反应器、用于含氧化合物制备低碳烯烃的装置以及应用，属于化工设备


技术介绍

[0002]甲醇制烯烃技术(MTO)主要有中国科学院大连化学物理研究所的DMTO技术和美国UOP公司的MTO技术。2010年，采用DMTO技术的神华包头甲醇制烯烃工厂建成投产，此为MTO技术的全球首次工业化应用，截至2019年底，已有14套DMTO工业装置投产，低碳烯烃产能共计约800万吨/年。
[0003]最近几年，DMTO技术进一步发展，性能更加优良的新一代DMTO催化剂逐渐开始工业化应用，为DMTO工厂创造了更高的效益。新一代DMTO催化剂具有更高的甲醇处理能力和低碳烯烃选择性。现有的DMTO工业装置难以充分利用新一代DMTO催化剂的优势，因此，需要开发出一种可以适应高甲醇处理能力、高低碳烯烃选择性的新一代DMTO催化剂需求的DMTO装置及生产方法。

技术实现思路

[0004]根据本申请的一个方面，提供了一种流化床反应器，该流化床反应器可以调控DMTO催化剂中的焦含量、焦含量分布和焦物种，从而控制DMTO催化剂性能，提高低碳烯烃选择性。
[0005]本申请中所述的低碳烯烃是指乙烯和丙烯。
[0006]一种流化床反应器，所述流化床反应器包括主壳体和焦调控区壳体；所述主壳体包括上壳体和下壳体；所述上壳体围合成气固分离区，所述下壳体围合成反应区；所述反应区和气固分离区轴向连通；所述焦调控区壳体沿周向设置在所述主壳体的外壁上；所述焦调控区壳体与所述主壳体围合成环形空腔，所述环形空腔为焦调控区；在所述焦调控区中，沿径向设有n个挡板，所述n个挡板将所述焦调控区分割为n个焦调控区子区，n为整数；所述焦调控区子区设有焦调控原料入口；其中，n-1个所述挡板上开设有催化剂流通孔，以使进入所述焦调控区的催化剂沿着环形方向流动。
[0007]当焦调控区仅含一个区时，进入所述焦调控区的催化剂的停留时间分布近似于全混釜反应器的停留时间分布，此种条件下，获得的焦调控催化剂颗粒上的焦含量均一性较差，即，有的催化剂颗粒焦含量很少，有的催化剂颗粒焦含量又很多，导致催化剂的平均活性较低、平均选择性较低。本申请中，通过设置焦调控区，并在焦调控区中沿径向安装挡板，将焦调控区分割为若干个焦调控区子区，从而控制了进入所述焦调控区的催化剂的停留时间分布，使得焦调控催化剂中的焦含量分布窄，平均活性较高、平均选择性较高。同时，采用分区控制的方式也有利于控制焦调控催化剂上的焦物种以及焦含量。
[0008]本申请中，进入焦调控区的催化剂可以为新催化剂，或者为再生催化剂。优选地，为再生催化剂，这样可以同时在线实现再生和焦调控。
[0009]可选地，在所述焦调控区中，所述n个挡板包括第1挡板、第2挡板至第n挡板；
[0010]所述第1挡板上未开设有所述催化剂流通孔；所述第2至第n挡板上均开设有所述催化剂流通孔；
[0011]所述第1挡板与所述第2挡板分割而成的第1焦调控区子区设有焦调控区催化剂进口；
[0012]所述第1挡板与所述第n挡板分割而成的第n焦调控区子区设有焦调控催化剂输送管，所述焦调控催化剂输送管的出口位于所述反应区；
[0013]所述焦调控区子区的下方设有焦调控原料入口，所述焦调控原料入口为焦调控区分布器；
[0014]所述焦调控区子区的顶部设有焦调控区气体输送管，所述焦调控区气体输送管的出口位于气固分离区。
[0015]具体地，每块挡板上开设的催化剂流通孔可以为1个，或者也可以为多个，本申请不做严格限定。当设置多个催化剂流通孔时，催化剂流通孔彼此的相对位置本申请也不做严格限定，例如，多个催化剂流通孔可以平行设置，或者也可以无规则设置。
[0016]本申请中，对焦调控催化剂输送管的形状不做严格限定，只要保证焦调控催化剂输送管可以将焦调控催化剂运送至反应区即可；例如可以为“L”型管道，当然，也可以为其他合适的形状。
[0017]优选地，焦调控催化剂输送管可以为“L”型管道，这样焦调控催化剂输送管的出口处于反应区较低的位置，与从反应区分布器中进入的含有含氧化合物的原料高效接触，反应，并且也避免了焦调控催化剂进入第一汽提器中。
[0018]在焦调控区子区的下方设有焦调控区分布器。
[0019]优选地，在每一个焦调控区子区的下方均设有焦调控区分布器。这样可以实现焦调控原料的整体均匀进入焦调控区，避免各个子区之间出现焦调控原料分布不均匀的现象，可以更好地实现催化剂焦含量以及焦含量分布控制。
[0020]所述焦调控区子区的顶部设有气体输送管。
[0021]优选地，在每个焦调控区子区的顶部设有气体输送管。可以更好地实现催化剂焦含量分布控制。
[0022]可选地，所述n的取值范围为：2≤n≤10。
[0023]可选地，所述反应区的内下方还设有反应区分布器；
[0024]所述反应区分布器用于通入反应原料。
[0025]具体地，本申请中，反应原料为含有含氧化合物的原料。
[0026]可选地，所述反应区设有流化床反应器取热器，所述反应区的底部设有第一汽提器；所述第一汽提器的入口位于所述下壳体内；所述第一汽提器的出口位于所述下壳体外；所述第一汽提器的入口的开口端位于焦调控催化剂输送管的出口端的上方；所述焦调控催化剂输送管的出口端位于所述反应区分布器的上方。
[0027]具体地，将第一汽提器入口管的开口端设置在焦调控催化剂输送管的出口端的上方，避免了从焦调控催化剂输送管出来的焦调控催化剂进入第一汽提器入口管。
[0028]将焦调控催化剂输送管的出口端设置在反应区分布器的上方，可以使焦调控催化剂直接高效地与从反应区分布器中出来的反应原料直接反应。
[0029]可选地，所述气固分离区设有第一气固分离设备和第二气固分离设备；所述第一气固分离设备的催化剂出口管穿透焦调控区顶部插设在第1焦调控区子区中(即第一气固分离设备的催化剂出口管通过焦调控区催化剂进口插设在第1焦调控区子区中；)；所述第一气固分离设备的气体出口设置于气固分离区；所述第二气固分离设备的入口位于所述气固分离区；所述第二气固分离设备的催化剂出口端位于反应区。
[0030]优选地，所述焦调控区气体输送管位于所述第二气固分离设备的催化剂出口端的上方。
[0031]可选地，所述气固分离区的内上部还设有第一集气室；
[0032]所述第二气固分离设备的气体出口与所述第一集气室连通；
[0033]所述第一集气室还与产品气输送管连通。
[0034]根据本申请的第二方面，还提供了一种用于含氧化合物制备低碳烯烃的装置，所述装置包括流化床再生器和上述任一项所述的流化床反应器。
[0035]具体地，本申请提供的用于含氧化合物制备低碳烯烃的装置，设有流化床再生器，利用流化床再生器，将待生催化剂再生，将再生后的催化剂通入焦调控区中，进行焦调控，焦调控后再通入反应区进行催化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种流化床反应器，其特征在于，所述流化床反应器包括主壳体和焦调控区壳体；所述主壳体包括上壳体和下壳体；所述上壳体围合成气固分离区，所述下壳体围合成反应区；所述反应区和气固分离区轴向连通；所述焦调控区壳体沿周向设置在所述主壳体的外壁上；所述焦调控区壳体与所述主壳体围合成环形空腔，所述环形空腔为焦调控区；在所述焦调控区中，沿径向设有n个挡板，所述n个挡板将所述焦调控区分割为n个焦调控区子区，n为整数；所述焦调控区子区设有焦调控原料入口；其中，n-1个所述挡板上开设有催化剂流通孔，以使进入所述焦调控区的催化剂和焦调控原料沿着环形方向流动。2.根据权利要求1所述的流化床反应器，其特征在于，在所述焦调控区中，所述n个挡板包括第1挡板、第2挡板至第n挡板；所述第1挡板上未开设有所述催化剂流通孔；所述第2至第n挡板上均开设有所述催化剂流通孔；所述第1挡板与所述第2挡板分割而成的第1焦调控区子区设有焦调控区催化剂进口；所述第1挡板与所述第n挡板分割而成的第n焦调控区子区设有焦调控催化剂输送管，所述焦调控催化剂输送管的出口位于所述反应区；所述焦调控区子区的下方设有焦调控原料入口，所述焦调控原料入口为焦调控区分布器；所述焦调控区子区的顶部设有焦调控区气体输送管，所述焦调控区气体输送管的出口位于气固分离区；优选地，所述n的取值范围为：2≤n≤10；优选地，所述反应区的内下方还设有反应区分布器；所述反应区分布器用于通入反应原料；优选地，所述反应区设有流化床反应器取热器，所述反应区的底部设有第一汽提器；所述第一汽提器的入口位于所述下壳体内；所述第一汽提器的出口位于所述下壳体外；所述第一汽提器的入口的开口端位于焦调控催化剂输送管的出口端的上方；所述焦调控催化剂输送管的出口端位于所述反应区分布器的上方；优选地，所述气固分离区设有第一气固分离设备和第二气固分离设备；所述第一气固分离设备的催化剂出口管穿透焦调控区顶部插设在第1焦调控区子区中；所述第一气固分离设备的气体出口设置于气固分离区；所述第二气固分离设备的入口位于所述气固分离区；所述第二气固分离设备的催化剂出口端位于反应区；优选地，所述气固分离区的内上部还设有第一集气室；所述第二气固分离设备的气体出口与所述第一集气室连通；所述第一集气室还与产品气输送管连通。
3.一种用于含氧化合物制备低碳烯烃的装置，其特征在于，所述装置包括流化床再生器和权利要求1或2所述的流化床反应器。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述流化床再生器包括再生器壳体，所述再生器壳体包含再生器上壳体和再生器下壳体，所述再生器上壳体围合成气固分离区，所述再生器下壳体围合成再生区；所述再生器壳体上设有待生剂入口；所述待生剂入口通过待生剂输送管与第一汽提器出口管连通；优选地，所述再生区的底部还设有再生区分布器；所述再生区分布器用于通入再生气体；优选地，所述再生区的底部设有第二汽提器；所述第二汽提器的入口位于所述再生器壳体内；所述第二汽提器的出口位于所述再生器壳体外；所述第二汽提器的通过再生剂输送管与第一气固分离设备连通；所述第二汽提器的入口的开口端位于所述再生区分布器的上方；优选地，所述再生器壳体中还设有第三气固分离设备和第二集气室；所述第二集气室位于所述再生器壳体的内顶部；所述第三气固分离设备的气体出口与所述第二集气室连通；所述第二集气室与烟气输送管连通；所述第三气固分离设备的催化剂出口端位于所述第二汽提器入口管开口端的上方。5.一种含氧化合物制备低碳烯烃的方法，其特征在于，所述方法包括通过权利要求1或2所述的流化床反应器，焦调控反应在线改性DMTO催化剂；所述方法包括以下步骤：将催化剂和焦调控原料通入焦调控区，所述催化剂沿着所述焦调控区子区以环形方向流动的同时，与焦调控原料发生反应，生成包括焦调控催化剂的产物，所述焦调控催化剂为改性的DMTO催化剂。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述催化剂沿着设置在挡板上的催化剂流通孔以环形方向流动；所述焦调控原料由焦调控区分布器进入焦调控区子区，与催...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶茂，张涛，张今令，徐庶亮，唐海龙，王贤高，张骋，贾金明，王静，李华，李承功，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：