[發明專利]一種軸向逐層遞增型冷激式甲醇制丙烯固定床反應器

有效

• 申請號: 201210139453.3
• 申請日: 2012-05-07
• 公開（公告）號: CN102671580A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 曹媛維;曹新波;王勇;李玉鑫;王峰;石海濤;趙江麗;姜南;路聿軒;陳晴
• 申請（專利權）人: 中國寰球工程公司
• 主分類號: B01J8/04
• 分類號: B01J8/04;C07C11/06;C07C1/20
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司 11139
• 代理人: 孫皓晨

技術領域

本發明涉及一種甲醇制丙烯（MTP）裝置中的固定床反應器，具體涉及一種以粗二甲醚或精甲醇為原料制備丙烯的軸向逐層遞增型冷激式固定床反應器，屬于煤化工、天然氣化工領域。

背景技術

丙烯主要用于生產聚丙烯、丙烯腈、環氧丙烷以及異丙醇等，是僅次于乙烯的重要石油化工原料。近年來丙烯衍生物的快速發展帶動了丙烯需求的快速增長，烯烴生產原料的多元化已成為關系國家能源結構調整的重大課題。MTP（甲醇制丙烯）工藝是指以煤基或天然氣基合成的甲醇為原料，通過催化合成反應，生產丙烯的化工工藝技術。我國應充分利用豐富的甲醇資源,努力開發MTP工藝。業內專家普遍認為，MTP工藝極有可能成為繼蒸汽裂解和催化裂化之后丙烯的第三大穩定來源。

德國魯奇公司（Lurgi）是世界上成功應用工業化MTP技術的公司，該技術先將甲醇轉化成含二甲醚、未反應甲醇和蒸汽的混合物，采用德國南方化學公司（-Chemie）合作開發的專有沸石催化劑MTPROP-1，使混合物進一步轉化成主要為丙烯并同時含有乙烯、丁烯、碳五、碳六烯烴及高辛烷值汽油產物。乙烯、丁烯、碳五、碳六烯烴可作為循環烴繼續參與反應。此反應是在沸石基催化劑作用下的強放熱反應，主要化學反應方程式為：

n?CH₃OH→C_nH_2n+n?H₂O+Q??（n=2~8）

n?CH₃OCH₃(DME)→2C_nH_2n+n?H₂O+Q??（n=2~8）

目前國內外已有多項專利技術涉及這一領域，如中國專利CN200910195466.0，CN101080373A，CN200680008817.7等，但都側重在甲醇制丙烯的工藝技術路線方法上，而就核心技術的MTP反應器本身的工程設計卻鮮有報導，制約了我國國產化MTP裝置的發展。現有的MTP反應器具有系統操作復雜不易控制、反應溫度高易局部飛溫、投資成本高、技術依托外國專利商的缺點。因此，在滿足工藝要求前提下，開發具有自主知識產權的MTP反應器，以填補國內這一領域的空白，具有重要的現實意義。

發明內容

為了克服上述的缺點，本發明提供一種軸向逐層遞增型冷激式甲醇制丙烯固定床反應器，具體技術方案如下：

一種軸向逐層遞增型冷激式甲醇制丙烯固定床反應器，該反應器殼體(1)頂部設有熱原料氣體進口(2)，殼體（1）底部設有產物出口(3)，殼體(1)內部沿軸向方向設有多層催化劑床層(7)，在每兩個催化劑床層之間的殼體(1)外側設有多個冷原料氣體/液體進口(4)，反應器殼體（1）外設置氣相環形集合管（10）和液相環形集合管（11），從環形集合管上分配出側線氣相管（12）、側線液相管（13）與每個冷原料氣體/液體進口（4）一一連接，注入管線在反應器內部與冷原料分布器(5)相連接，冷原料分布器(5)上安裝多個冷原料噴嘴(6)。

在每層催化劑床層下方的殼體外側設置一個氮氣進口（15），且該進口的位置在冷原料氣體/液體進口的下方，在反應器內部從該氮氣進口（15）連接氮氣分布器（14），分布器上配備多個氮氣噴嘴（9）或者也可采用環管開孔方式不另配噴嘴。

其中，所述每兩個催化劑床層之間的冷原料氣體/液體進口(4)數量為10~20個，呈對稱分布，注入口方向可以但不限于平行注入；所述側線氣相管（12）和側線液相管（13）可分別注入冷原料氣體/液體進料口（4），也可采用側線氣相管(12)內套側線液相管(13)的形式混合注入。

其中，所述頂部的熱原料氣體進口(2)注入的原料為粗二甲醚或精甲醇與后續分離單元返回的循環烴的氣相混合物，溫度范圍控制在450℃~480℃；所述側部的冷原料氣體/液體進口（4）注入的原料分別為粗二甲醚或精甲醇的液體和氣體，氣體溫度范圍控制在180℃~280℃，液體溫度范圍控制在50℃~70℃；頂部進料量和側線各床層總進料量的重量比為2:1，液相粗二甲醚或精甲醇的進料量為側向進料總量的10%(wt)。

其中，所述粗二甲醚的摩爾組成為二甲醚30%~40%，甲醇10%~30%，水30%~50%，優選的摩爾組成為二甲醚40%，甲醇20%，水40%；所述精甲醇純度大于95%(wt)。