[發明專利]一種有機含氧化合物制低碳烯烴的反應-再生系統

有效

• 申請號: 201310192161.0
• 申請日: 2013-05-22
• 公開（公告）號: CN103242124A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 許明;翁力;門卓武;王向輝;朱偉平;邢愛華
• 申請（專利權）人: 神華集團有限責任公司;北京低碳清潔能源研究所
• 主分類號: C07C11/04
• 分類號: C07C11/04;C07C11/06;C07C1/20;B01J29/90
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 秘鳳華;吳鵬

技術領域

本發明涉及一種有機含氧化合物制低碳烯烴的反應-再生系統，還涉及一種減少有機含氧化合物制低碳烯烴的催化劑粉化損耗的方法。

背景技術

有機含氧化合物、例如甲醇和/或二甲醚制低碳烯烴技術開辟了由煤炭生產基本有機化工原料的新工藝路線，典型技術是甲醇制烯烴(MTO)，其以甲醇為原料生產烯烴混合物。通常而言，MTO成套技術由反應技術和分離技術組成。反應技術以催化劑研制和反應器開發設計為核心；而產品分布和純度要求則是開發分離工藝的基礎。

MTO工藝的全過程可分為反應-再生系統和反應氣分離系統兩部分。反應部分只有氣-固兩相，該催化反應為放熱反應。失活的催化劑需在流化床再生器中燃炭再生，然后，返回流化床反應器中繼續反應。反應器和再生器都設有移熱裝置。

MTO實際上是由合成氣經甲醇轉化為低碳烯烴的工藝。國際上一些著名的石油和化學公司，如?？松梨诠?Exxon–Mobil)、巴斯夫公司(BASF)、環球石油公司(UOP)和海德魯公司(Norsk?Hydro)都投入大量資金和人員，進行了多年的研究。

總體而言，有機含氧化合物制低碳烯烴技術已日益成熟，并達到了可大規模工業化或商業化的程度，特別是各種MTO工藝，其技術更加成熟，工業化經驗更加豐富，目前，最具代表性的MTO工藝主要包括：UOP/Hydro工藝、大化所（DMTO）工藝和ExxonMobil工藝。

目前，雖然MTO工藝已經成熟，但在MTO工藝進行大規模工業化或商業化的過程中也遇到了一些工程上的實際問題。MTO反應中催化劑易于積碳失活，需對催化劑進行連續反應、再生操作，在流化床結構的反應—再生體系中，催化劑顆粒的劇冷、劇熱、相互碰撞和催化劑在設備表面運動產生的磨損，造成催化劑在使用過程中發生粉化損耗。例如，粒徑小于10微米、特別是小于5微米的催化劑顆粒用常規的氣-固分離裝置、例如旋風分離器已經很難將它們從產物氣中分離出來，這些催化劑細顆粒和/或細粉被產物氣帶到產物分離工藝中下游工段，例如帶到急冷塔、水洗塔、急冷水旋液分離器以及各種換熱器中時，會導致這些裝置效率降低、操作異常，甚至是設備堵塞而不得不停車維修，這將會增大勞動強度和設備運行維修成本。因此，避免MTO產物氣所挾裹的催化劑細顆粒和/或細粉進入產物分離工藝最好的辦法就是減少在反應-再生系統中這些催化劑細顆粒和/或細粉的生成量，即減少催化劑在反應-再生過程中的粉化損耗。

US6166282公開了一種用于MTO工藝的快速流化床反應器，該文獻詳細描述了這種MTO反應器的內部結構，物料的分配和流向，尤其是催化劑在反應器中分離的形式，但未涉及如何避免催化劑的粉化損耗。

CN101811071B公開了甲醇制烯烴過程中失活催化劑燒炭再生的控制方法，該方法通過增加一個輔助燃燒室控制再生燃燒介質的氧含量，從而提高失活催化劑的燒炭效率，進而提高失活催化劑的再生能力，最終達到提高低碳烯烴收率的目的，但該文獻也未涉及如何避免催化劑粉化損耗的問題。

上述專利文獻在此全文引入以作參考。

然而，至今，還沒有找到一個減少催化劑在反應-再生過程中粉化損耗的好辦法。本發明致力于解決上述技術問題，并力爭找到解決上述問題的實用辦法。

發明內容

根據本發明的第一方面，提供一種有機含氧化合物制低碳烯烴的反應-再生系統，所述系統包括：反應器，在400-550℃下工作；再生器，在600-800℃下工作，失活催化劑在所述再生器中除碳再生；失活催化劑輸送管道，連通所述反應器與所述再生器，用于使失活催化劑由所述反應器進入所述再生器中；再生催化劑輸送管道，連通所述再生器與所述反應器，用于使再生催化劑由所述再生器進入所述反應器中，其特征在于：在所述失活催化劑輸送管道和所述再生器之間還具有至少一個換熱器，用于減少失活催化劑在進入所述再生器時的溫度和所述再生器工作溫度的差。

通常，所述有機含氧化合物的實例可為甲醇和/或二甲醚；所述低碳烯烴的實例可為乙烯和/或丙烯。優選地，所述換熱器是垂直排布的直管式加熱器或夾套式加熱器；所述反應器和/或再生器是流化床結構的反應器和/或再生器，其中，所述反應器和/或再生器內部具有用于氣-固分離的旋風分離器和/或旋風分離器級聯；

優選地，失活催化劑在進入所述再生器時的溫度和所述再生器工作溫度的差小于200℃；所述催化劑是SAPO-34，其為具有(SiO₄)和(AlO₄)單元的硅鋁磷酸鹽分子篩催化劑；所述換熱器的換熱介質為所述再生器產生的熱煙氣。