一種甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器及反應(yīng)系統(tǒng)和甲醇轉(zhuǎn)化的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器及反應(yīng)系統(tǒng)和甲醇轉(zhuǎn)化的方法。具體地，涉及一 種氣固并流循環(huán)移動(dòng)床反應(yīng)器，含有該反應(yīng)器的甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)系統(tǒng)以及采用該反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn) 行甲醇轉(zhuǎn)化制低碳烯烴或汽油的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 甲醇轉(zhuǎn)化制低碳烯烴或汽油是重要的"碳一"化工工藝，可以用于解決甲醇的用途 并增加低碳烯烴或汽油產(chǎn)品。甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)多為非均相催化反應(yīng)過程，催化劑上發(fā)生的反 應(yīng)為平行和順序反應(yīng)混合的復(fù)雜反應(yīng)，不同反應(yīng)對(duì)催化劑的活性要求不同，產(chǎn)物分布也不 同。因此工業(yè)上要想得到有合適收率和選擇性的目標(biāo)產(chǎn)物需要對(duì)反應(yīng)過程有合理的控制， 采取適當(dāng)?shù)拇呋瘎┡c反應(yīng)物料的接觸方式。
[0003] 埃克森美孚采用固定床反應(yīng)器進(jìn)行甲醇制汽油生產(chǎn)，五個(gè)固定床反應(yīng)器并列，四 開一備，每個(gè)反應(yīng)器運(yùn)行14天再生一次。再生前須用惰性氣體吹掃反應(yīng)器，待反應(yīng)器可燃 氣體濃度降至一定值，通空氣或含氧氣體進(jìn)行燒焦再生，使催化劑恢復(fù)活性，燒焦結(jié)束后， 再通惰性氣體吹掃反應(yīng)器，至反應(yīng)器中的氧濃度低于一定值，再通甲醇蒸汽，約需要2. 5 天。由于各個(gè)反應(yīng)器需要頻繁再生，且再生過程復(fù)雜，這大大增加了操作的復(fù)雜度及操作成 本，并且反應(yīng)器為高壓反應(yīng)器，而再生過程為常壓過程，這也增加了設(shè)備投資，提高了企業(yè) 的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本。
[0004] 魯奇公司采用固定床反應(yīng)器進(jìn)行甲醇制丙烯過程，與?？松梨诘募状贾破瓦^ 程類似，三開一備，不同反應(yīng)器間切換再生。但各反應(yīng)器均幾乎為常壓操作，不需要頻繁的 升壓、降壓過程，較甲醇制汽油過程相對(duì)簡(jiǎn)單，但頻繁吹掃、再生仍大大增加了操作成本和 復(fù)雜度。
[0005] UOP和大化所采用流化床甲醇制烯烴工藝，但床層返混嚴(yán)重，不同積炭量的催化劑 摻混在一起，近似呈全混釜。但是在流化床內(nèi)，沿軸向呈現(xiàn)不同氣體濃度的空間分布，不同 的氣體濃度條件下所需的催化劑特征也不相同，全混狀態(tài)的催化劑無(wú)法滿足這些要求，影 響催化效果，得到的產(chǎn)物分布以及轉(zhuǎn)化率不理想。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)中裝置操作復(fù)雜，且催化反應(yīng)效果差。因此，需要一種能夠?qū)崿F(xiàn)甲醇轉(zhuǎn)化 有更好效果，盡可能多地得到低碳烯烴或汽油，并盡量少地得到甲烷、乙烷、丙烷等小分子 烷烴產(chǎn)物的甲醇轉(zhuǎn)化方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)甲醇轉(zhuǎn)化效果差的缺陷，提供一種甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器 及反應(yīng)系統(tǒng)和甲醇轉(zhuǎn)化的方法。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括：殼體2、 在殼體2的頂端開設(shè)的原料氣入口 4、在殼體2的底端開設(shè)的反應(yīng)氣體出口 1、在殼體2的 頂部側(cè)面開設(shè)的催化劑入口和在殼體2的底部側(cè)面開設(shè)的待生劑出口；其中，在殼體2內(nèi)還 設(shè)置多個(gè)傾斜延伸穿過殼體2的截面且相互之間間隔開的催化劑支撐板3,用于使催化劑 從殼體2的頂部滑落到殼體2的底部；在催化劑支撐板3的低端開設(shè)缺口，用作催化劑的滑 落通道；催化劑支撐板3上開設(shè)多個(gè)小孔，供反應(yīng)氣體向下流動(dòng)。
[0009] 本發(fā)明還提供了一種甲醇轉(zhuǎn)化的反應(yīng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器、汽提器 9和再生器12 ;甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的催化劑入口通過催化劑輸送管線5連通到再生器12 ;甲 醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的待生劑出口連通到汽提器9 ;汽提器9的底端通過待生劑輸送管線17連通 到再生器12的底端；所述甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器為本發(fā)明提供的反應(yīng)器。
[0010] 本發(fā)明還提供了一種甲醇轉(zhuǎn)化的方法，該方法包括：在甲醇轉(zhuǎn)化的條件下，將甲醇 引入甲醇轉(zhuǎn)化的反應(yīng)系統(tǒng)與催化劑并流向下接觸，進(jìn)行甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)；所述甲醇轉(zhuǎn)化的反 應(yīng)系統(tǒng)為本發(fā)明提供的甲醇轉(zhuǎn)化的反應(yīng)系統(tǒng)。
[0011] 本發(fā)明提供的反應(yīng)器中設(shè)置傾斜的催化劑支撐板，使催化劑在支撐板間由上向下 呈折流移動(dòng)，而反應(yīng)物原料甲醇自上而下堅(jiān)直移動(dòng)，使氣固兩相物質(zhì)均近似呈平推流，可以 提高甲醇與催化劑的接觸效率，使醇劑接觸方式與反應(yīng)特點(diǎn)相結(jié)合，降低副反應(yīng)，提高原料 的轉(zhuǎn)化率和目的產(chǎn)物的選擇性。
[0012] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0013] 附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具 體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0014] 圖1是本發(fā)明提供的甲醇轉(zhuǎn)化的反應(yīng)系統(tǒng)的示意圖。
[0015] 附圖標(biāo)記說明
[0016] 1、反應(yīng)氣體出口 2、殼體 3、催化劑支撐板
[0017] 4、原料氣入口 5、催化劑輸送管線 6、再生劑輸送閥
[0018] 7、松動(dòng)氣入口 8、汽提氣出口 9、汽提器
[0019] 10、汽提氣入口 11、再生氣體出口 12、再生器
[0020] 13、再生氣體入口 14、待生劑輸送閥 15、輸送氣入口
[0021] 16、篩板 17、待生劑輸送管線 18、新鮮劑入口
【具體實(shí)施方式】
[0022] 以下對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體 實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0023] 在本發(fā)明中，甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器為堅(jiān)立垂直放置，在未作相反說明的情況下，使用的 方位詞如"上、頂部、頂端"通常是指向反應(yīng)器的原料氣入口 4的方向，"下、底部、底端"通常 是指向反應(yīng)器的反應(yīng)氣體出口1的方法。
[0024] 本發(fā)明提供了一種甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，如圖1所示，該反應(yīng)器包括：殼體2、在殼體2 的頂端開設(shè)的原料氣入口 4、在殼體2的底端開設(shè)的反應(yīng)氣體出口 1、在殼體2的頂部側(cè)面 開設(shè)的催化劑入口和在殼體2的底部側(cè)面開設(shè)的待生劑出口；其中，在殼體2內(nèi)還設(shè)置多個(gè) 傾斜延伸穿過殼體2的截面且相互之間間隔開的催化劑支撐板3,用于使催化劑從殼體2的 頂部滑落到殼體2的底部；在催化劑支撐板3的低端開設(shè)缺口，用作催化劑的滑落通道；催 化劑支撐板3上開設(shè)多個(gè)小孔，供反應(yīng)氣體向下流動(dòng)。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明，催化劑支撐板3與水平面間有一定的夾角，該夾角可以保證催化劑 在催化劑支撐板3上滑落，可以大于或等于催化劑顆粒在催化劑支撐板3上的靜止滑落角。 優(yōu)選情況下，將催化劑支撐板3傾斜與水平面形成的夾角（！為15-45°。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明，在反應(yīng)器內(nèi)，自上而下，多個(gè)催化劑支撐板3的傾斜情況可以不變或 有變化。優(yōu)選情況下，在殼體2內(nèi)，多個(gè)催化劑支撐板3的夾角α相同；或者沿著殼體2的 頂部到殼體2的底部的方向，多個(gè)催化劑支撐板3的夾角（！逐漸增加。該夾角的變化可以 根據(jù)不同積碳的催化劑的流態(tài)化特性、催化劑的循環(huán)速率具體設(shè)定，例如可以自上而下，多 個(gè)催化劑支撐板3依次增加或不增加夾角α的度數(shù)，相鄰的兩個(gè)催化劑支撐板中，下方的 一塊催化劑支撐板比上方的一塊催化劑支撐板的夾角α增加0-10°。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明，反應(yīng)器一般為圓柱形，反應(yīng)器的水平橫截面為圓形。催化劑支撐板3 傾斜延伸穿過殼體2的截面，不完全為圓形，但因催化劑支撐板3與水平面傾斜的夾角α 不太大，催化劑支撐板3的實(shí)際形狀偏離圓形不嚴(yán)重。優(yōu)選情況下，催化劑支撐板3的形狀 近似為圓形，催化劑支撐板3的缺口為圓心角不大于90°的弓形，且相鄰的催化劑支撐板3 的缺口為錯(cuò)位開設(shè)。本發(fā)明中，催化劑支撐板3僅圓心角大于270°的部分與殼體2連接， 催化劑支撐板3的缺口的直線部分與殼體2之間形成催化劑可以滑落的通道。相鄰的催化 劑支撐板3的缺口不同時(shí)開設(shè)在上下正對(duì)的位置，即由上方的催化劑支撐板3的缺口滑落 下的催化劑不直接向下通過下方的催化劑支撐板3的缺口，此時(shí)，下方的催化劑支撐板3的 缺口開設(shè)在與上方的催化劑支撐板3的缺口相對(duì)的位置，這樣催化劑由上而下滑落時(shí)為折 流移動(dòng)，從上方的缺口到下方的缺口時(shí)可以在下方的催化劑支撐板3上移動(dòng)最長(zhǎng)的距離， 可以保證催化劑在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間。
[0028] 本發(fā)明中，催化劑支撐板3為傾斜，有朝向殼體2的頂端的高端和朝向殼體2的底 端的低端。每個(gè)催化劑支撐板3的缺口均開設(shè)在該催化劑支撐板3的低端。如前所述，相鄰 的催化劑支撐板3的缺口開設(shè)在相對(duì)的位置，因此，在反應(yīng)器中，多個(gè)催化劑支撐板3的布 置為自上而下，相鄰的催化劑支撐板3中，上方的催化劑支撐板3的有缺口的低端與下方的 催化劑支撐板3的無(wú)缺口的高端相對(duì)并靠近，上方的催化劑支撐板3的無(wú)缺口的高端與下 方的催化劑支撐板3的有缺口的低端相對(duì)并遠(yuǎn)離，由此，催化劑可以在多個(gè)催化劑支撐板3 上從反應(yīng)器的頂部自上而下折流移動(dòng)。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選情況下，在所述缺口的直線部分的下方連接擋板，該擋板朝向殼 體2的底部方向延伸，用于與殼體2形成催化劑的滑落通道。該擋板的下沿與下方的催化 劑支撐板3的高端間有一定的空隙，該空隙可以根據(jù)原料處理量、催化劑循環(huán)量確定，具體 地例如該空隙的高度可以為反應(yīng)器的直徑的〇. 05-0. 5倍。
[0030] 根