本发明专利技术公开了一种有机含氧化合物制低碳烯烃的反应-再生系统，所述系统包括：反应器，在400-550℃下工作；再生器，在600-800℃下工作，催化剂失活后在所述再生器中除碳再生；失活催化剂输送管道；再生催化剂输送管道，此外，在所述失活催化剂输送管道和所述再生器之间还具有至少一个换热器，用于减少失活催化剂在进入所述再生器时的温度和所述再生器工作温度的差。本发明专利技术的反应-再生系统可有效减少催化剂因剧烈温差产生热应力而导致催化剂粉化损耗的问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种有机含氧化合物制低碳烯烃的反应-再生系统，还涉及一种减少有机含氧化合物制低碳烯烃的催化剂粉化损耗的方法。
技术介绍
有机含氧化合物、例如甲醇和/或二甲醚制低碳烯烃技术开辟了由煤炭生产基本有机化工原料的新工艺路线，典型技术是甲醇制烯烃(MTO)，其以甲醇为原料生产烯烃混合物。通常而言，MTO成套技术由反应技术和分离技术组成。反应技术以催化剂研制和反应器开发设计为核心；而产品分布和纯度要求则是开发分离工艺的基础。MTO工艺的全过程可分为反应-再生系统和反应气分离系统两部分。反应部分只有气-固两相，该催化反应为放热反应。失活的催化剂需在流化床再生器中燃炭再生，然后，返回流化床反应器中继续反应。反应器和再生器都设有移热装置。MTO实际上是由合成气经甲醇转化为低碳烯烃的工艺。国际上一些著名的石油和化学公司，如埃克森美孚公司(Exxon-Mobil)、巴斯夫公司(BASF)、环球石油公司(UOP)和海德鲁公司(Norsk Hydro)都投入大量资金和人员，进行了多年的研究。总体而言，有机含氧化合物制低碳烯烃技术已日益成熟，并达到了可大规模工业化或商业化的程度，特别是各种MTO工艺，其技术更加成熟，工业化经验更加丰富，目前，最具代表性的MTO工艺主要·包括:U0P/Hydro工艺、大化所(DMTO)工艺和ExxonMobil工艺。目前，虽然MTO工艺已经成熟，但在MTO工艺进行大规模工业化或商业化的过程中也遇到了一些工程上的实际问题。MTO反应中催化剂易于积碳失活，需对催化剂进行连续反应、再生操作，在流化床结构的反应一再生体系中，催化剂颗粒的剧冷、剧热、相互碰撞和催化剂在设备表面运动产生的磨损，造成催化剂在使用过程中发生粉化损耗。例如，粒径小于10微米、特别是小于5微米的催化剂颗粒用常规的气-固分离装置、例如旋风分离器已经很难将它们从产物气中分离出来，这些催化剂细颗粒和/或细粉被产物气带到产物分离工艺中下游工段，例如带到急冷塔、水洗塔、急冷水旋液分离器以及各种换热器中时，会导致这些装置效率降低、操作异常，甚至是设备堵塞而不得不停车维修，这将会增大劳动强度和设备运行维修成本。因此，避免MTO产物气所挟裹的催化剂细颗粒和/或细粉进入产物分离工艺最好的办法就是减少在反应-再生系统中这些催化剂细颗粒和/或细粉的生成量，即减少催化剂在反应-再生过程中的粉化损耗。US6166282公开了一种用于MTO工艺的快速流化床反应器，该文献详细描述了这种MTO反应器的内部结构，物料的分配和流向，尤其是催化剂在反应器中分离的形式，但未涉及如何避免催化剂的粉化损耗。CN101811071B公开了甲醇制烯烃过程中失活催化剂烧炭再生的控制方法，该方法通过增加一个辅助燃烧室控制再生燃烧介质的氧含量，从而提高失活催化剂的烧炭效率，进而提高失活催化剂的再生能力，最终达到提高低碳烯烃收率的目的，但该文献也未涉及如何避免催化剂粉化损耗的问题。上述专利文献在此全文引入以作参考。然而，至今，还没有找到一个减少催化剂在反应-再生过程中粉化损耗的好办法。本专利技术致力于解决上述技术问题，并力争找到解决上述问题的实用办法。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供一种有机含氧化合物制低碳烯烃的反应-再生系统，所述系统包括:反应器，在400-55(TC下工作；再生器，在600-80(TC下工作，失活催化剂在所述再生器中除碳再生；失活催化剂输送管道，连通所述反应器与所述再生器，用于使失活催化剂由所述反应器进入所述再生器中；再生催化剂输送管道，连通所述再生器与所述反应器，用于使再生催化剂由所述再生器进入所述反应器中，其特征在于:在所述失活催化剂输送管道和所述再生器之间还具有至少一个换热器，用于减少失活催化剂在进入所述再生器时的温度和所述再生器工作温度的差。通常，所述有机含氧化合物的实例可为甲醇和/或二甲醚；所述低碳烯烃的实例可为乙烯和/或丙烯。优选地，所述换热器是垂直排布的直管式加热器或夹套式加热器；所述反应器和/或再生器是流化床结构的反应器和/或再生器，其中，所述反应器和/或再生器内部具有用于气-固分离的旋风分离器和/或旋风分离器级联；优选地 ，失活催化剂在进入所述再生器时的温度和所述再生器工作温度的差小于200°C;所述催化剂是SAP0-34，其为具有(SiO4)和(AlO4)单元的硅铝磷酸盐分子筛催化剂；所述换热器的换热介质为所述再生器产生的热烟气。根据本专利技术的第二方面，提供一种减少有机含氧化合物制低碳烯烃的催化剂粉化损耗的方法，其特征在于:在失活催化剂输送管道和催化剂再生器之间设置至少一个换热器，减少失活催化剂在进入所述再生器时的温度和所述再生器工作温度的差。在上述方法中，所述失活催化剂在进入所述再生器时的温度和所述再生器工作温度的差优选小于250°C，更优选小于200°C，最优选小于180°C。附图说明构成本专利技术说明书一部分的说明书附图用来对本专利技术作进一步解释，本专利技术附图及其说明用于详细解释本专利技术，以使本领域普通技术人员更加清楚地理解本专利技术的实质，其并不构成对本专利技术保护范围的任何限制。图1是本专利技术有机含氧化合物制低碳烯烃的反应-再生系统的示意图。具体实施例方式通过以下参考附图的描述进一步详细解释本专利技术，但以下描述仅用于使本专利技术所属
的普通技术人员能够更加清楚地理解本专利技术的原理和精髓，并不意味着对本专利技术进行任何形式的限制。附图中等同的或相对应的部件或特征用相同的标记数表示。如图1所示，通常，经MTO反应器上部扩大段内布置的若干组串联的一级和二级旋风气-固分离器，MTO产物气与绝大多数待生(失活)催化剂颗粒相分离，待生(失活)催化剂颗粒经管道由所述反应器进入再生器中进行除碳再生(活化)；而MTO产物气则离开MTO反应器进入三级旋风气-固分离器，MTO产物气在三级旋风气-固分离器入口处的固体颗粒(携带的少量催化剂细颗粒和/或细粉)浓度通常为800-900mg/m3，在三级旋风气-固分离器出口处的浓度通常为150-300mg/m3。因此，三级旋风气-固分离器可将绝大部分催化剂细颗粒和/或细粉分离出来，但仍然有一部分粒径在10微米以下、特别是在5微米以下的催化剂细颗粒和/或细粉，三级旋风气-固分离器是无法分离出来的，它们随MTO产物气进入产物分离工艺中下游工段，影响了产物分离工艺中下游工段的设备正常的运行。为了减少进入产物分离工艺中下游工段的催化剂细颗粒和/或细粉，最好的办法就是减少在反应-再生系统中这些催化剂细颗粒和/或细粉的生成量，即减少催化剂在反应-再生过程中的粉化损耗。通常，进入有机含氧化合物制低碳烯烃的反应-再生系统中的新鲜催化剂的粒径为40-150微米，理论上讲，这样粒径的固体颗粒完全可用常规的气-固分离设备、例如1-2级旋风机和/或旋风机级联分离出来。 但在有机含氧化合物、例如甲醇和/或二甲醚制低碳烯烃的过程中，需要将反应器中积炭后的待生(失活)催化剂通过输送管线送入再生器中进行烧炭再生。由于再生器中的工作温度远高于反应器的工作温度，同时，由于输送管线较长，也存在待生(失活)催化剂在输送过程中逐渐降温的问题，因此，待生催化剂在进入再生器时的温度和再生器内的温度差别很大。剧烈的温差和频繁的再生过程将会产生巨大的热应力，这对催化剂的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种有机含氧化合物制低碳烯烃的反应?再生系统，所述系统包括：（1）反应器，在400?550℃下工作；（2）再生器，在600?800℃下工作，失活催化剂在所述再生器中除碳再生；（3）失活催化剂输送管道，连通所述反应器与所述再生器，用于使失活催化剂由所述反应器进入所述再生器中；和（4）再生催化剂输送管道，连通所述再生器与所述反应器，用于使再生催化剂由所述再生器进入所述反应器中，其特征在于：在所述失活催化剂输送管道和所述再生器之间还具有至少一个换热器，用于减少失活催化剂在进入所述再生器时的温度和所述再生器工作温度的差。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：许明，翁力，门卓武，王向辉，朱伟平，邢爱华，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，北京低碳清洁能源研究所，
类型：发明
国别省市：
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