[發(fā)明專利]甲醇制烴類流化床反應(yīng)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710185207.4
• 申請日: 2017-03-25
• 公開（公告）號: CN106914191A
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石寶珍
• 申請（專利權(quán)）人: 青島京潤石化設(shè)計(jì)研究院有限公司
• 主分類號: B01J8/18
• 分類號: B01J8/18;B01J8/24;C07C1/20;C07C11/04;C07C11/06
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氣固流化床反應(yīng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種甲醇制烴類流化床反應(yīng)方法，尤其適用于氣固流化床甲醇制烯烴和芳烴。

背景技術(shù)

甲醇制取烯烴或芳烴等是煤化工的重要工藝技術(shù)，得到了各國的高度重視。很多甲醇制取烯烴或芳烴反應(yīng)采用氣固流化床或循環(huán)流化床反應(yīng)方法。

目前甲醇制烴類產(chǎn)品技術(shù)，如DMTO，SMTO，F(xiàn)MTP，F(xiàn)MTA，采用流化床或循環(huán)流化床反應(yīng)技術(shù)，使用的催化劑為微球型，平均直徑約50～70微米。已有流化床甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)技術(shù)目前多借鑒FCC技術(shù)。但甲醇轉(zhuǎn)化與FCC的條件有許多不同，反應(yīng)是放熱過程，催化劑價(jià)格昂貴，催化劑是操作成本的重要部分。以180萬噸甲醇加工量的裝置為例，對應(yīng)每噸甲醇進(jìn)料即使減少0.1公斤的催化劑消耗量，就大致相當(dāng)于降低約3600萬元/年的操作費(fèi)用。

已有甲醇制烯烴或芳烴技術(shù)反應(yīng)過程使用的有流化床和循環(huán)流化床兩類。循環(huán)流化床借鑒了FCC技術(shù)的燒焦罐再生技術(shù)。循環(huán)流化床可以方便的在反應(yīng)器末端設(shè)置氣固分離及時(shí)終止反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對反應(yīng)的控制。但由于甲醇反應(yīng)生焦遠(yuǎn)低于FCC，反應(yīng)器和再生器間的催化劑循環(huán)量很低，劑醇比只有對應(yīng)FCC劑油比的十分之一至二十分之一。使用循環(huán)流化床時(shí)，為了使反應(yīng)器內(nèi)達(dá)到反應(yīng)需要的催化劑密度和藏量或空速，只能使催化劑在反應(yīng)器自身重復(fù)循環(huán)，且循環(huán)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于反應(yīng)器和再生器間本來的循環(huán)量；必然增加催化劑的破碎和操作能耗。

已有甲醇轉(zhuǎn)化流化床反應(yīng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是氣體和催化劑流動速度低；反應(yīng)過程自身催化劑僅僅是流化床狀態(tài)，除氣體稀項(xiàng)攜帶的少量催化劑外，反應(yīng)器內(nèi)不發(fā)生催化劑的循環(huán)輸送。流化床反應(yīng)過程催化劑的破碎遠(yuǎn)少于循環(huán)流化床。已有流化床反應(yīng)器采用兩級旋風(fēng)分離器進(jìn)行氣固分離，但由于流化床催化劑界面不清晰，已有流化床反應(yīng)過程僅僅靠重力沉降降低旋風(fēng)分離器入口氣體的催化劑含量，反應(yīng)區(qū)與氣固分離器入口間距離較遠(yuǎn)，反應(yīng)產(chǎn)品氣在離開理想的流化床內(nèi)反應(yīng)后仍停留較長的時(shí)間在催化劑環(huán)境中，實(shí)際反應(yīng)時(shí)間不確定，造成反應(yīng)實(shí)際終止和控制困難，導(dǎo)致副反應(yīng)增加；另外僅僅靠自然重力沉降氣體中催化劑含量較多，進(jìn)入旋風(fēng)分離器的產(chǎn)品氣中催化劑含量一般仍然在5～10kg/m³。

為了降低催化劑消耗，已有技術(shù)中沿用的是再增加催化劑回收設(shè)備的方法提高催化劑回收效果。比如DMTO反應(yīng)器在反應(yīng)器外增加了外部“三旋”和“水洗水除塵器”。投資和能耗都增加較多。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種催化劑稀相攜帶少、能快速終止反應(yīng)、使副反應(yīng)時(shí)間縮短，并降低催化劑破碎和催化劑排放量的甲醇制烴類流化床反應(yīng)方法。

本發(fā)明的甲醇制烴類流化床反應(yīng)方法，設(shè)有底部的流化床反應(yīng)區(qū)和上部的反應(yīng)后處理區(qū)；所述反應(yīng)后處理區(qū)設(shè)有殼體、反應(yīng)氣聚集區(qū)、反應(yīng)終止控制器及氣固分離區(qū)；所述流化床反應(yīng)區(qū)是指使用錐形流化床反應(yīng)器，催化劑在其內(nèi)形成錐形的流化床反應(yīng)區(qū)，其流化床反應(yīng)區(qū)內(nèi)的氣體流速低于湍流流化床向循環(huán)流化床的轉(zhuǎn)變點(diǎn)的流速值；

所述流化床反應(yīng)區(qū)使用錐形流化床反應(yīng)器，催化劑在錐形流化床反應(yīng)器內(nèi)形成錐形流化床，錐形流化床反應(yīng)器沿反應(yīng)原料流向向上面積逐漸擴(kuò)大，相應(yīng)的降低氣體離開錐形流化床的速度，減少氣體的催化劑攜帶量；所述流化床反應(yīng)區(qū)上方在錐形流化床反應(yīng)器和殼體內(nèi)設(shè)置向上面積逐漸縮小的錐形反應(yīng)氣聚集區(qū)，使反應(yīng)氣體迅速脫離流化床反應(yīng)區(qū)；在反應(yīng)氣聚集區(qū)出口設(shè)置輸送管，輸送管出口設(shè)置反應(yīng)終止控制器，使反應(yīng)氣體快速與催化劑脫離并降溫，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)終止；

在殼體內(nèi)的氣固分離區(qū)設(shè)置兩組以上并聯(lián)的兩級串聯(lián)旋風(fēng)分離器(兩級串聯(lián)旋風(fēng)分離器，即第一級旋風(fēng)分離器氣體出口直接與第二級旋風(fēng)分離器氣體入口連接)，每級由并列的旋風(fēng)分離器組成，兩級串聯(lián)旋風(fēng)分離器設(shè)有兩組以上，每組并聯(lián)設(shè)置；

在殼體和錐形流化床反應(yīng)器外設(shè)置L型催化劑溢流立管，使反應(yīng)終止控制器和兩級串聯(lián)旋風(fēng)分離器分離出的催化劑返回流化床反應(yīng)區(qū)；催化劑溢流立管入口(即催化劑溢流立管上端)將反應(yīng)后處理區(qū)的催化劑引出，出口(即催化劑溢流立管下端)將催化劑引入流化床反應(yīng)區(qū)，催化劑溢流立管入口在反應(yīng)氣聚集區(qū)錐體以上；錐形流化床反應(yīng)器設(shè)置有再生催化劑入口和待生催化劑出口。

上述的甲醇制烴類流化床反應(yīng)方法，進(jìn)一步地，所述反應(yīng)終止控制器設(shè)有氣固預(yù)分離器；氣固預(yù)分離器設(shè)有中心管、錐形連接管、與錐形連接管對應(yīng)數(shù)量的周向旋流管、氣體出口管和外殼體，所述中心管具有向上面積逐漸擴(kuò)大的半錐角，所述錐形連接管為兩個(gè)以上，周向布置，橫截面為矩形。具體實(shí)施時(shí)，反應(yīng)終止控制器還可以設(shè)置有反應(yīng)氣急冷區(qū)，所述反應(yīng)氣急冷區(qū)的急冷介質(zhì)入口設(shè)置在氣體出口管上。