[发明专利]含氧化合物转化制低碳烯烃的反应装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种含氧化合物转化制低碳烯烃的反应装置。

技术背景

低碳烯烃，即乙烯和丙烯，是两种重要的基础化工原料，其需求量在不断增加。一般地，乙烯、丙烯是通过石油路线来生产，但由于石油资源有限的供应量及较高的价格，由石油资源生产乙烯、丙烯的成本不断增加。近年来，人们开始大力发展替代原料转化制乙烯、丙烯的技术。其中，一类重要的用于低碳烯烃生产的替代原料是含氧化合物，例如醇类(甲醇、乙醇)、醚类(二甲醚、甲乙醚)、酯类(碳酸二甲酯、甲酸甲酯)等，这些含氧化合物可以通过煤、天然气、生物质等能源转化而来。某些含氧化合物已经可以达到较大规模的生产，如甲醇，可以由煤或天然气制得，工艺十分成熟，可以实现上百万吨级的生产规模。由于含氧化合物来源的广泛性，再加上转化生成低碳烯烃工艺的经济性，所以由含氧化合物转化制烯烃(OTO)的工艺，特别是由甲醇转化制烯烃(MTO)的工艺受到越来越多的重视。

另外，本领域所公认的，SAPO-34催化剂上附着一定量的积碳，有利于保持较高的低碳烯烃选择性，而且MTO工艺的剂醇比很小，生焦率较低，要实现较大的、容易控制的催化剂循环量，就需要在再生区中将催化剂上的积碳量控制在一定水平，进而达到控制反应区内催化剂平均积碳量的目的。因此，MTO技术中如何将反应区内的催化剂平均积碳量控制在某一水平是关键。

US 20060025646专利中涉及一种控制MTO反应器反应区中催化剂积炭量的方法，是将失活的催化剂一部分送入再生区烧碳，另一部分失活催化剂返回到反应区继续反应。

在中国发明专利200810043971.9中公布了一种提高低碳烯烃收率的方法，该方法采用在甲醇转化为低碳烯烃的第一反应区上部设置第二反应区，该第二反应区直径大于第一反应区直径，以降低第一反应区出口的产品气在第二反应区内的线速度，使得未反应的甲醇、生成的二甲醚和碳四以上烃继续反应，从而达到提高低碳烯烃收率的目的，该方法还包括第二反应区的进料可以是经过分离的回炼碳四以上烃。该方法虽然可以在一定程度上提高低碳烯烃的收率，但是碳四以上烃裂解需要较高的催化剂活性，从第一反应区出来的催化剂由于积炭量较高其活性有所下降，因此该方法中第二反应区内的碳四以上烃转化效果仍然偏低。

因此，现有含氧化合物转化制低碳烯烃的工业生产上还需要尽量提高低碳烯烃的收率。本发明有针对性的解决了上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在的低碳烯烃收率不高的问题，提供一种新的含氧化合物转化制低碳烯烃的反应装置。该装置用于低碳烯烃的生产中，具有低碳烯烃收率较高的优点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下，一种含氧化合物转化制低碳烯烃的反应装置，主要包括第一反应区10、第二反应区4、催化剂循环区、反应器分离区1；第一反应区10下部开有径向进料口I 8和轴向进料口II 7，上部设有气固快速分离设备11；反应器分离区1内部设有气固旋风分离器12，上部开有产品出口13；反应器分离区1下部开有至少三个催化剂出口，第一个通过催化剂循环斜管9连接第一反应区10，第二个通过待生催化剂斜管2连接再生器，第三个与反应器外取热器3相连；再生后的催化剂通过再生催化剂斜管5到第二反应区4；第二反应区4开有进料口III6。其中，第二反应区4为倒“U”型复合反应区，包括提升管14、弧形连接管15、下行床16，下行床16出口位于第一反应区10内的下部。

上述技术方案中，所述第一反应区10与第二反应区4的直径之比为4.0～9.0∶1；气固快速分离设备11的直径与第一反应区10的直径之比为0.1～0.5∶1。所述第一反应区10内下行床16出口与第一反应区10底部的水平距离为整个第一反应区10高度的0.01～0.2。所述第一反应区10内催化剂循环斜管9入口与第一反应区10底部的水平距离为整个第一反应区10高度的0.05～0.5。所述第一反应区10内径向进料口I 8与第一反应区10底部的水平距离为整个第一反应区10高度的0.01～0.5。所述径向进料口I 8的个数为1～4。所述反应器分离区1内的气固旋风分离器12为1～3级。所述催化剂包括SAPO-34分子筛。