[发明专利]一种轴向逐层递增型冷激式甲醇制丙烯固定床反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种甲醇制丙烯（MTP）装置中的固定床反应器，具体涉及一种以粗二甲醚或精甲醇为原料制备丙烯的轴向逐层递增型冷激式固定床反应器，属于煤化工、天然气化工领域。

背景技术

丙烯主要用于生产聚丙烯、丙烯腈、环氧丙烷以及异丙醇等，是仅次于乙烯的重要石油化工原料。近年来丙烯衍生物的快速发展带动了丙烯需求的快速增长，烯烃生产原料的多元化已成为关系国家能源结构调整的重大课题。MTP（甲醇制丙烯）工艺是指以煤基或天然气基合成的甲醇为原料，通过催化合成反应，生产丙烯的化工工艺技术。我国应充分利用丰富的甲醇资源,努力开发MTP工艺。业内专家普遍认为，MTP工艺极有可能成为继蒸汽裂解和催化裂化之后丙烯的第三大稳定来源。

德国鲁奇公司（Lurgi）是世界上成功应用工业化MTP技术的公司，该技术先将甲醇转化成含二甲醚、未反应甲醇和蒸汽的混合物，采用德国南方化学公司（-Chemie）合作开发的专有沸石催化剂MTPROP-1，使混合物进一步转化成主要为丙烯并同时含有乙烯、丁烯、碳五、碳六烯烃及高辛烷值汽油产物。乙烯、丁烯、碳五、碳六烯烃可作为循环烃继续参与反应。此反应是在沸石基催化剂作用下的强放热反应，主要化学反应方程式为：

n CH₃OH→C_nH_2n+n H₂O+Q  （n=2~8）

n CH₃OCH₃(DME)→2C_nH_2n+n H₂O+Q  （n=2~8）

目前国内外已有多项专利技术涉及这一领域，如中国专利CN200910195466.0，CN101080373A，CN200680008817.7等，但都侧重在甲醇制丙烯的工艺技术路线方法上，而就核心技术的MTP反应器本身的工程设计却鲜有报导，制约了我国国产化MTP装置的发展。现有的MTP反应器具有系统操作复杂不易控制、反应温度高易局部飞温、投资成本高、技术依托外国专利商的缺点。因此，在满足工艺要求前提下，开发具有自主知识产权的MTP反应器，以填补国内这一领域的空白，具有重要的现实意义。

发明内容

为了克服上述的缺点，本发明提供一种轴向逐层递增型冷激式甲醇制丙烯固定床反应器，具体技术方案如下：

一种轴向逐层递增型冷激式甲醇制丙烯固定床反应器，该反应器壳体(1)顶部设有热原料气体进口(2)，壳体（1）底部设有产物出口(3)，壳体(1)内部沿轴向方向设有多层催化剂床层(7)，在每两个催化剂床层之间的壳体(1)外侧设有多个冷原料气体/液体进口(4)，反应器壳体（1）外设置气相环形集合管（10）和液相环形集合管（11），从环形集合管上分配出侧线气相管（12）、侧线液相管（13）与每个冷原料气体/液体进口（4）一一连接，注入管线在反应器内部与冷原料分布器(5)相连接，冷原料分布器(5)上安装多个冷原料喷嘴(6)。

在每层催化剂床层下方的壳体外侧设置一个氮气进口（15），且该进口的位置在冷原料气体/液体进口的下方，在反应器内部从该氮气进口（15）连接氮气分布器（14），分布器上配备多个氮气喷嘴（9）或者也可采用环管开孔方式不另配喷嘴。

其中，所述每两个催化剂床层之间的冷原料气体/液体进口(4)数量为10~20个，呈对称分布，注入口方向可以但不限于平行注入；所述侧线气相管（12）和侧线液相管（13）可分别注入冷原料气体/液体进料口（4），也可采用侧线气相管(12)内套侧线液相管(13)的形式混合注入。

其中，所述顶部的热原料气体进口(2)注入的原料为粗二甲醚或精甲醇与后续分离单元返回的循环烃的气相混合物，温度范围控制在450℃~480℃；所述侧部的冷原料气体/液体进口（4）注入的原料分别为粗二甲醚或精甲醇的液体和气体，气体温度范围控制在180℃~280℃，液体温度范围控制在50℃~70℃；顶部进料量和侧线各床层总进料量的重量比为2:1，液相粗二甲醚或精甲醇的进料量为侧向进料总量的10%(wt)。

其中，所述粗二甲醚的摩尔组成为二甲醚30%~40%，甲醇10%~30%，水30%~50%，优选的摩尔组成为二甲醚40%，甲醇20%，水40%；所述精甲醇纯度大于95%(wt)。