组合式快速流化床反应器制造技术

本发明专利技术涉及组合式快速流化床反应器，主要解决以往技术中用于甲醇或二甲醚催化反应过程中，存在乙烯及丙烯选择性低，收率低的技术问题。本发明专利技术通过采用包括密相区Ａ、过渡区Ｂ、沉降区Ｃ、原料进口１、分布器或分布板２、换热器３、提升管４、快分装置６、导气管７、旋风分离器８、集气室９、产物气体出口１０、汽提器１１、再生斜管１２和待生斜管１３，其中密相区Ａ经过缩径结构的过渡区Ｂ后与提升管４相连通；提升管４上端或末端设有快分装置６；导气管７为沉降器５上部的组成部分，其上端与集气室９相连但不相通，其下端位于提升管４外，过渡区Ｂ外部上端；旋风分离器８位于沉降器５外部，其上部进气口与导气管７上部相连，其出气口与集气室９相通，旋风分离器８的料腿伸入沉降器５的沉降区Ｃ内；集气室９位于导气管７顶部与产物气体出口１０相连通；分布器或分布板２位于密相区Ａ底部，分布器或分布板２的下部设置有原料进口１的技术方案，较好地解决了该问题，可用于增产乙烯、丙烯的工业生产中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种组合式快速流化床反应器，特别是关于采用外制式旋风分离器，实现含氧化合物如甲醇或二甲醚高效催化转化生成乙烯、丙烯的组合式快速流化床反应器。
技术介绍
石油化工是国民经济中重要的支柱产业，为工业、农业、交通和国防等部门提供大量化工原料，是国民经济中关联和带动性较强的产业部门之一。而丙烯与乙烯则是构成现代石油化工最为重要的两大基础原料。乙烯的大宗下游产品主要有聚乙烯、环氧乙烷、乙二醇、聚氯乙烯、苯乙烯、醋酸乙烯等。乙烯产量的大小是衡量一个国家石化工业乃至国民经济发达程度的标志。丙烯主要用于生产聚丙烯、异丙苯、羰基醇、丙烯腈、环氧丙烷、丙烯酸、异丙醇等，其中聚丙烯占世界丙烯需求的一半以上。目前，世界上67％的丙烯来自蒸汽裂解生产乙烯的副产品，30％来自炼油厂催化裂化(FCC)生产汽、柴油的副产品，少量(约3％)由丙烷脱氢和乙烯-丁烯易位反应得到。预计未来乙烯及丙烯需求增长速度快于供应。鉴于乙烯及丙烯的需求增长率较高，而传统的生产模式呈现“供不应求”的紧张状况，因此补充乙烯及丙烯需求需要借助于其他各种增产乙烯丙烯技术。含氧化合物是用于制备烯烃的有前途的备选原料。特别有前途的含氧化合物原料是醇类如甲醇、二甲醚、甲乙醚、二乙醚、碳酸二甲脂、和甲酸甲脂。这些含氧化合物许多可通过发酵、或由天然气衍生的合成气、石油液体、碳质材料包括煤、再循环塑料、城市垃圾、或任何适合的有机材料生产。由于来源多种多样，含氧化合物将成为用于烯烃生产的经济来源。一直以来，煤或天然气制合成气、合成气制甲醇和烯烃分离技术已经具有规模化成熟经验，但是由甲醇到烯烃的过程是合成气到烯烃这个工业链条的断点和难点，而该关键技术的解决可以为由非石油资源生产基本有机原料乙烯、丙烯提供一条新的原料路线。尤其是近些年来，乙烯及丙烯的需求持续走高，而石油资源日趋匮乏的情况下。如何开辟出一条非石油资源生产乙烯，丙烯的煤化工新路线，对于极大地缓解我国石油供应紧张的局面，-->促进我国重化工的跨越式发展和原料路线的结构性调整，具有重要的战略意义和社会、经济效益。文献CN1356299A，公开了一种由甲醇或二甲醚生产低碳烯烃的工艺方法及其系统。该工艺采用磷酸硅铝分子筛(SAPO-34)作为催化剂，利用气固并流下行式流化床超短接触反应器，催化剂与原料在气固并流下行式流化床超短接触反应器中接触、反应物流方向为下行；催化剂及反应产物出反应器后进入设置在该反应器下部的气固快速分离器进行快速分离；分离出的催化剂进入再生器中烧碳再生，催化剂在系统中连续再生，反应循环进行。该工艺二甲醚或甲醇的转化率大于98％。文献WO2004/039754公开了一种含氧物至烯烃的快速流化床反应器装置及控制该装置的方法，该方法主要通过相关变量的控制来实现含氧物至烯烃的催化转化反应。所述工艺变量选自下组中的至少一个：1)空速，2)平均反应温度，3)反应物转化率，和4)催化剂上的平均焦炭量，且与至少一个工艺变量相对应的设置点选自(a)反应物进料速率，(b)原料焓，(c)与反应器温度有关的函数，例如，反应器的中间温度或沿反应器一部分的温升速率，和(d)在反应器立管中的催化剂滞留量。对应的操作变量选自I)进料控制阀II)原料预热速度，III)反应器中的催化活性，和IV)反应器中的催化剂量。显然，该装置及方法，必须使测量和操作变量实现最佳组合才能实现平稳组合，且操作复杂。文献US6023005公开了保持含氧物至烯烃转化催化剂上的最佳平均焦炭含量对于实现改善较低的烯烃选择性的重要性，对于上述变量的控制表现为可用于使含氧化合物至烯烃的反应器的性能最佳，然而，在尝试选择控制空速，平均反应温度、反应物转化率及催化剂上的平均焦炭含量的控制模式时遇到了几个问题。例如难以测量催化剂上的平均焦炭含量，因为催化剂样品必须被取出并用试验室方法分析。目前，不存在可连续监控反应器内部催化剂上焦炭含量的可靠方法。对反应物转化率水平的测量存在着相似的问题。综上所述，上述文献中存在催化剂与反应产物无效接触时间长，不能及时分离或停止反应，造成二次反应容易发生，副反应多，副产物量大，使目的产物选择性差、收率低的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是以往文献技术中存在快速流化床反应器用于甲醇或二甲醚生产乙烯丙烯过程中目的产品乙烯丙烯收率低及选择性低的问题，提供一种新的组合式快速流化床反应器。该组合式快速流化床反应器用于甲醇或二甲醚生产乙烯丙烯过程中，具有目的产品乙烯丙烯收率高，选择性好的优点。-->为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种组合式快速流化床反应器，基本由流化床反应器、沉降器(5)、汽提器(11)、换热器(3)和旋风分离器(8)组成，包括密相区A、过渡区B、沉降区C、原料进口1、分布器或分布板2、换热器3、提升管4、快分装置6、导气管7、旋风分离器8、集气室9、产物气体出口10、汽提器11、再生斜管12和待生斜管13，其中密相区A经过缩径结构的过渡区B后与提升管4相连通；提升管4上端或末端设有快分装置6；快分装置6的旋臂位于提升管4外，与提升管4同轴相通的导气管7内；导气管7为沉降器5上部的组成部分，其上端与集气室9相连但不相通，其下端位于提升管4外过渡区B外部上端；旋风分离器8位于沉降器5外部，其上部进气口与导气管7上部相连，其出气口与集气室9相通，旋风分离器8的料腿伸入沉降器5的沉降区C内；集气室9位于导气管7上面与产物气体出口10相连通；汽提器11一端与沉降器5的底部相连通，汽提器11的另一端与待生斜管13相连；在沉降器5的底部与密相区A下段之间设置换热器3，换热器3的一端与沉降器5的底部相连通，换热器3的另一端与密相区A相连通；分布器或分布板2位于密相区A底部，分布器或分布板2的下部设置有原料进口1。上述技术方案中优选方案为在提升管4下部区域附近设置终止剂注入口15，终止剂注入口15距离提升管4底部的垂直距离为提升管4高度的0～4/5；终止剂注入口15沿提升管4下部区域呈环形分布；提升管4的内径是密相区A外径的1/15～1/2，提升管4的高度是密相区A高度的1/5～5/1；再生斜管12与密相区A连接口距离密相区A底部垂直距离是密相区A垂直高度的1/10～1/2；过渡区B的垂直高度是密相区A垂直高度的1/20～1/2。采用组合式快速流化床反应器实现甲醇及二甲醚催化转化生产乙烯及丙烯过程中，目的产物乙烯和丙烯是反应的中间产物，中间产物在与催化剂长时间接触情况下，依然会继续转化，尤其在组合式快速流化床反应器的沉降区域，大量未分离的催化剂在高温状态下会继续与反应产物发生二次反应，使得副反应多，副产物量大，造成乙烯及丙烯选择性低，收率低。本专利技术通过采用外置式旋风分离器，可以使沉降器的体积大大缩小，进一步减小了产品混合气在沉降器内的返混，缩短了停留时间，减少了二次反应，有利于提高乙烯及丙烯的收率。本专利技术的组合式快速流化床反应器用于甲醇催化转化生产乙烯及丙烯反应，用图1所示装置，采用SAPO-34分子筛为催化剂，乙醇为终止剂，在反应温度450～530℃，接触时间3～10秒，催化剂与甲醇重量比为0.5～1.5的条件下，相对于相同条件沉降器外置的-->快速流化床反应器而言，乙烯收率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合式快速流化床反应器，基本由流化床反应器、沉降器（５）、汽提器（１１）、换热器（３）和旋风分离器（８）组成，包括密相区（Ａ）、过渡区（Ｂ）、沉降区（Ｃ）、原料进口（１）、分布器或分布板（２）、换热器（３）、提升管（４）、快分装置（６）、导气管（７）、旋风分离器（８）、集气室（９）、产物气体出口（１０）、汽提器（１１）、再生斜管（１２）和待生斜管（１３），其中密相区（Ａ）经过缩径结构的过渡区（Ｂ）后与提升管（４）相连通；提升管（４）上端或末端设有快分装置（６）；快分装置（６）的旋臂位于提升管（４）外，与提升管（４）同轴相通的导气管（７）内；导气管（７）为沉降器（５）上部的组成部分，其上端与集气室（９）相连但不相通，其下端位于提升管（４）外，过渡区（Ｂ）外部上端；旋风分离器（８）位于沉降器（５）外部，其上部进气口与导气管（７）上部相连，其出气口与集气室（９）相通，旋风分离器（８）的料腿伸入沉降器（５）的沉降区（Ｃ）内；集气室（９）位于导气管（７）上面与产物气体出口（１０）相连通；汽提器（１１）一端与沉降器（５）的底部相连通，汽提器（１１）的另一端与待生斜管（１３）相连；在沉降器（５）的底部与密相区（Ａ）下段之间设置换热器（３），换热器（３）的一端与沉降器（５）的底部相连通，换热器（３）的另一端与密相区（Ａ）相连通；分布器或分布板（２）位于密相区（Ａ）底部，分布器或分布板（２）的下部设置有原料进口（１）。...

【技术特征摘要】
1.一种组合式快速流化床反应器，基本由流化床反应器、沉降器(5)、汽提器(11)、换热器(3)和旋风分离器(8)组成，包括密相区(A)、过渡区(B)、沉降区(C)、原料进口(1)、分布器或分布板(2)、换热器(3)、提升管(4)、快分装置(6)、导气管(7)、旋风分离器(8)、集气室(9)、产物气体出口(10)、汽提器(11)、再生斜管(12)和待生斜管(13)，其中密相区(A)经过缩径结构的过渡区(B)后与提升管(4)相连通；提升管(4)上端或末端设有快分装置(6)；快分装置(6)的旋臂位于提升管(4)外，与提升管(4)同轴相通的导气管(7)内；导气管(7)为沉降器(5)上部的组成部分，其上端与集气室(9)相连但不相通，其下端位于提升管(4)外，过渡区(B)外部上端；旋风分离器(8)位于沉降器(5)外部，其上部进气口与导气管(7)上部相连，其出气口与集气室(9)相通，旋风分离器(8)的料腿伸入沉降器(5)的沉降区(C)内；集气室(9)位于导气管(7)上面与产物气体出口(10)相连通；汽提器(11)一端与沉降器(5)的底部相连通，汽提器(11)的另一端与待生斜管(13)相连；在沉降器(5)的底部与密相区(A)...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟思青，谢在库，刘俊涛，孙凤侠，
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：11[中国|北京]