[發明專利]用于甲醇制烯烴的高效氣固快速分離與沉降方法

有效

• 申請號: 201410314439.1
• 申請日: 2014-07-03
• 公開（公告）號: CN105218288A
• 公開（公告）日: 2016-01-06
• 發明（設計）人: 徐俊;顧松園;鐘思青;齊國禎
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
• 主分類號: C07C1/20
• 分類號: C07C1/20;C07C11/02;C07C7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種用于甲醇制烯烴的高效氣固快速分離與沉降方法。

背景技術

乙烯與丙烯作為現代石油化工領域最為關鍵的兩大基礎原料，為工農業、交通、國防等領域提供著化工原料。乙烯的大量下游產品主要有聚乙烯、苯乙烯、醋酸乙烯、環氧乙烷、乙二醇等。乙烯產量的大小是衡量石化工業乃至國民經濟的標志。丙烯主要用于生產聚丙烯、丙烯腈、環氧丙烷、異丙醇等。目前世界上近67％的丙烯來自于蒸汽裂解生產乙烯的副產品，約30％的產品來自于催化裂化煉油工藝中生產汽、柴油的副產品，還有少量丙烯產品來自于丙烷脫氫與乙烯-丁烯易位反應。

而近些年來，乙烯與丙烯的需求持續走高，而石油資源日趨匱乏的情況下，非石油資源生產乙烯、丙烯的煤化工技術，能夠極大緩解我國石油供應緊張的局面，促進我國重化工的跨越式發展和原料路線的結構性調整，具有重要的戰略意義以及社會、經濟效益。

當前，甲醇制烯烴工藝無論從技術還是從經濟上都具備了工業化應用的基礎與條件，目前甲醇制烯烴工藝流程與催化裂化裝置相似，采用的是連續反應-再生方式。對甲醇制烯烴工藝的工程技術特點的分析研究表明，甲醇制烯烴工藝所用的SAPO催化劑不同于催化裂化的分子篩催化劑，有著其獨特的對工程技術的要求。具體表現在反應原料的狀態、進料分布方式、催化劑流化、催化劑循環、劑醇比、反應溫度、生焦率等等。在甲醇制烯烴工藝中，流化床反應器是原料發生反應的主要場所，催化劑與原料氣體的混合物通過反應器的時間為4-8秒。MTO工藝催化流化床反應器出口處，是由氣固快速分離裝置來實現催化劑與低碳烯烴的分離，避免過度反應。目前主要采用典型的旋流快分器或粗旋分離裝置，分離后的低碳烯烴夾帶部分未分離的催化劑細粉經過升氣管進入沉降器空間，然后以較慢的速度上升，經10秒以上進入沉降器內的旋風分離器內進行再次分離。而由快分器(或粗旋)的下端立管排出的催化劑夾帶大約占總低碳烯烴量的8％的低碳烯烴氣體，直接下落到沉降器底層的汽提段。這部分低碳烯烴氣體與汽提蒸汽混合后，在沉降器內緩緩上升至沉降器上端的旋風分離器中。這部分低碳烯烴氣體在沉降器內的停留時間大約高達20s之久，在溫度較高的沉降器中存在著較為不利的二次反應，影響著烯烴收率。因此要求催化劑與反應后的產物氣快速分離、沉降后引出。

文獻US166282中公布了一種氧化物轉化為低碳烯烴的方法與反應器，采用的是快速流化床反應器，氣體在氣速較低的反應區反應完成后，上升到內徑急劇變小的快分區后，采用粗旋進行初步分離出夾帶催化劑。由于產物氣與催化劑分離快速，有效防止了二次反應的發生。該文獻采用傳統的上行快速流化床作為反應器。

文獻CN101164685A公布了一種用于甲醇或乙二醚催化反應的組合式快速流化床反應器。提出將沉降段的分離裝置外置，有效縮小了沉降器的空間，提高催化劑沉降速度，減小烯烴停留時間，有效解決了乙烯及丙烯選擇性低、收率低的技術問題。相對于傳統沉降器外置的快速流化床反應器而言，乙烯收率可提高大于4％，丙烯收率可提高大于3％。

文獻CN1723262公布了一種帶有中央催化劑回路的多級提升管反應器用于烴轉化裝置與方法。該裝置包括多個提升管反應器、多個入口的分離區、多個偏移元件等。針對傳統反應器高度偏高(尤其是頂部的大型重型分離器)導致昂貴的支撐結構以及維修上的困難，提出了帶有獨立分離器的多個完備且獨立的反應器系統，有效降低了整個烴轉化裝置的高度。但是該方法以犧牲占地面積為代價，同時管線布置較為復雜，能耗也偏高，此方法尤為適用于天氣較為惡劣的地區(如風力較大等地區)。

綜上所述，研究者已經進行了較多的工作開發氣體與催化劑的快速分離技術，但對于氣體在沉降器內長時間停留以及返混的問題研究還不夠。由于沉降器的結構尺寸大，內部空間也較大，因此氣體流動線速比較小，從而導致氣體在沉降器內部的停留時間較長，而這部分氣體與夾混的催化劑長時間高溫接觸后非常容易發生二次反應。傳統沉降器內部大空間由于容納了粗旋、頂旋等分離設備，導致沉降器尺寸無法減小，因此很難實現氣體與催化劑的快速分離與沉降。而本發明有針對性地解決了這些問題。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是現有技術中沉降器過大、氣體滯留時間長、過度的二次反應、烯烴收率較低的問題，提供一種新的用于甲醇制烯烴的高效氣固快速分離與沉降方法。該方法中流化床反應器具有沉降器小，氣體滯留時間短，二次反應得到改善，烯烴收率較高的優點。