本实用新型专利技术关于一种轴向逐层递增型冷激式甲醇制丙烯固定床反应器，包括壳体(1)、热原料气体进口(2)、产物出口(3)、冷原料气体/液体进口(4)、冷原料分布器(5)、冷原料喷嘴(6)、催化剂床层(7)、惰性瓷球(8)、氮气喷嘴(9)、侧线气相环形集合管(10)、侧线液相环形集合管(11)、侧线气相管(12)、侧线液相管(13)、氮气分布器（14）、氮气进口（15）。该反应器分为四至六床层，逐层增加的床层装填沸石基MTP催化剂。原料粗二甲醚或精甲醇热气体从顶部进入第一床层，冷气体和液体从侧线进入余下床层，富含丙烯的烃类混合物从底部产出。本实用新型专利技术的反应器具有易于放大、返混小、易于控温、催化剂机械损耗小的特点。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种甲醇制丙烯(MTP)装置中的固定床反应器，具体涉及一种以粗二甲醚或精甲醇为原料制备丙烯的轴向逐层递增型冷激式固定床反应器，属于煤化工、天然气化工领域。
技术介绍
丙烯主要用于生产聚丙烯、丙烯腈、环氧丙烷以及异丙醇等，是仅次于乙烯的重要石油化工原料。近年来丙烯衍生物的快速发展带动了丙烯需求的快速增长，烯烃生产原料的多元化已成为关系国家能源结构调整的重大课题。MTP (甲醇制丙烯)工艺是指以煤基或天然气基合成的甲醇为原料，通过催化合成反应，生产丙烯的化工工艺技术。我国应充分利 用丰富的甲醇资源，努力开发MTP工艺。业内专家普遍认为，MTP工艺极有可能成为继蒸汽裂解和催化裂化之后丙烯的第三大稳定来源。德国鲁奇公司(Lurgi)是世界上成功应用工业化MTP技术的公司，该技术先将甲醇转化成含二甲醚、未反应甲醇和蒸汽的混合物，采用德国南方化学公司(Sud-Chemie )合作开发的专有沸石催化剂MTPR0P-1，使混合物进一步转化成主要为丙烯并同时含有乙烯、丁烯、碳五、碳六烯烃及高辛烷值汽油产物。乙烯、丁烯、碳五、碳六烯烃可作为循环烃继续参与反应。此反应是在沸石基催化剂作用下的强放热反应，主要化学反应方程式为n CH3OH — CnH2n+n H2CHQ (n=2 8)n CH3OCH3 (DME) — 2CnH2n+n H20+Q (n=2 8)目前国内外已有多项专利技术涉及这一领域，如中国专利CN200910195466. 0，CN101080373A，CN200680008817. 7等，但都侧重在甲醇制丙烯的工艺技术路线方法上，而就核心技术的甲醇制丙烯固定床反应器本身的工程设计却鲜有报导，制约了我国国产化MTP装置的发展。现有的甲醇制丙烯固定床反应器具有系统操作复杂不易控制、反应温度高易局部飞温、投资成本高、技术依托外国专利商的缺点。因此，在满足工艺要求前提下，开发具有自主知识产权的甲醇制丙烯固定床反应器，以填补国内这一领域的空白，具有重要的现实意义。
技术实现思路
为了克服上述的缺点，本技术提供一种轴向逐层递增型冷激式甲醇制丙烯固定床反应器，具体技术方案如下一种轴向逐层递增型冷激式甲醇制丙烯固定床反应器，该反应器壳体(I)顶部设有热原料气体进口(2)，壳体(I)底部设有产物出口(3)，壳体(I)内部沿轴向方向设有多层催化剂床层(7)，在每两个催化剂床层之间的壳体(I)外侧设有多个冷原料气体/液体进口(4)，反应器壳体(I)外设置气相环形集合管(10 )和液相环形集合管(11)，从环形集合管上分配出侧线气相管(12 )、侧线液相管(13 )与每个冷原料气体/液体进口( 4) 一一连接，注入管线在反应器内部与冷原料分布器(5)相连接，冷原料分布器(5)上安装多个冷原料喷嘴⑶。在每层催化剂床层下方的壳体外侧设置一个氮气进口( 15)，且该进口的位置在冷原料气体/液体进口的下方，在反应器内部从该氮气进口(15)连接氮气分布器(14)，分布器上配备多个氮气喷嘴(9)或者也可采用环管开孔方式不另配喷嘴。其中，所述每两个催化剂床层之间的冷原料气体/液体进口(4)数量为1(Γ20个，呈对称分布，注入口方向可以但不限于平行注入。其中，所述侧线气相管(12)和侧线液相管(13)可分别注入冷原料气体/液体进料口(4)，也可采用侧线气相管(12)内套侧线液相管(13)的形式混合注入。其中，所述气液相分别注入反应器的形式是将气相分布器和液相分布器分别布置，冷原料喷嘴(6)使用液相喷嘴，气体分布则通过气体分布器的小孔均匀喷入；所述侧线气相管(12)内套侧线液相管(13)的注入方式中冷原料喷嘴使用气液混合相喷嘴。 其中，所述催化剂床层的总层数为四至六层，优选五层。其中，所述每层催化剂床层(7)的厚度为250mnT700mm,每层催化剂床层(7)厚度自上而下逐层增加，每层增加的厚度为30mnTl50mm。其中，所述催化剂床层(7)的上下各装有惰性瓷球(8)。其中，所述惰性瓷球(8)的堆积厚度为100mnT200mm。其中，所述惰性瓷球⑶分为1/2”和1/4”两种，优选催化剂床层上部用1/2”堆积，床层下部用1/2”和1/4”两种尺寸堆积。本技术采用以上的技术方案，具有如下的优点固定床反应器工业生产中容易放大，适用性强，小规模的生产到超大规模的装置都适用。与流化床相比，固定床反应器操作维护费用低，没有因为催化剂的流动造成设备和管线的磨损和催化剂的跑损问题出现。据估算仅催化剂破损需补充造成的费用一项，选用固定床仅为流化床催化剂投资的309Γ50%。与列管式固定床相比，本技术采用的形式具有结构简单、造价低廉的优点，同等规模的反应器能降低投资409Γ60%。与多级多通道径向反应的固定床相比，本技术采用的形式具有结构简单、分布均匀的特点，同等规模的反应器能降低设备投资209Γ30%。采用多段冷激式容易实现温度控制、维持各床层均在催化剂的最佳反应温度发生反应，可明显提高产物的选择性3 5%。此外此形式能及时降温有效防止局部飞温的可能发生，特别适用于强放热MTP反应。附图说明图I为本技术甲醇制丙烯固定床反应器结构示意图；图2为本技术甲醇制丙烯固定床反应器冷原料气体/液体进料剖面示意图。附图标记说明1_壳体；2_热原料气体进Π ;3_产物出Π ;4_冷原料气体/液体进口 ；5_冷原料分布器；6_冷原料喷嘴；7_催化剂床层；8_惰性瓷球；9_氮气喷嘴；10_侧线气相环形集合管；11_侧线液相环形集合管；12_侧线气相管；13_侧线液相管；14_氮气分布器；15_氮气进口。具体实施方式图I为本技术甲醇制丙烯固定床反应器结构示意图，其中，I为壳体，呈上下部为圆封头的圆柱体；2为热原料气体进口 ；3为产物出口 ；4为冷原料气体/液体进口 ；5为冷原料分布器；6为液相喷嘴；7为催化剂床层；8为惰性瓷球；9为氮气冷却喷嘴；14_氮气分布器；15_氮气进口。图2为本技术甲醇制丙烯固定床反应器冷原料气体/液体进料剖面示意图，其中，4为冷原料气体/液体进口，5为冷原料分布器；10为侧线气相环形集合管；11为侧线液相环形集合管；12为侧线气相管；13为侧线液相管。原料粗二甲醚(DME)或精甲醇分别从反应器顶部和侧线进入反应器，其中热气相原料和循环烃从顶部热原料气体进口 2进入第一床层，冷气相原料和液相原料逐层(除第一层)通过侧部冷原料气体/液体进口 4进入余下床层，反应物经最后一床层反应后无需冷·却，富含丙烯的烃类混合物(C2 C8)产物从反应器底部产物出口 3采出进入后续分离单元。反应器的原料可以是粗二甲醚或精甲醇。粗二甲醚来源于上游二甲醚反应器由精甲醇催化合成二甲醚的产物，其摩尔组成为二甲醚30% 40%，甲醇10% 30%，水30% 50%，含有少量的碳三、碳四烃类。优选的摩尔组成为二甲醚40%，甲醇20%，水40%。纯度大于95%wt的精甲醇来源于甲醇合成装置的产物，精甲醇直接进入该甲醇制丙烯固定床反应器催化反应，经由反应生成二甲醚中间产物进而生成富含丙烯的烃类混合物。顶部进料口为粗二甲醚或精甲醇与后续分离单元返回的循环烃的气相混合物，温度范围控制在450°C ^480°C，优选470°C。侧部冷原料本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种轴向逐层递增型冷激式甲醇制丙烯固定床反应器，其特征在于，该反应器壳体(1)顶部设有热原料气体进口(2)，壳体（1）底部设有产物出口(3)，壳体(1)内部沿轴向方向设有多层催化剂床层(7)，在每两个催化剂床层之间的壳体(1)外侧设有多个冷原料气体/液体进口(4)，反应器壳体（1）外设置气相环形集合管（10）和液相环形集合管（11），从环形集合管上分配出侧线气相管（12）、侧线液相管（13）与每个冷原料气体/液体进口（4）一一连接，注入管线在反应器内部与冷原料分布器(5)相连接，冷原料分布器(5)上安装多个冷原料喷嘴(6)。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曹媛维，曹新波，王勇，李玉鑫，王峰，石海涛，赵江丽，姜南，路聿轩，陈晴，
申请(专利权)人：中国寰球工程公司，
类型：实用新型
国别省市：
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