[发明专利]流化床反应器及用该流化床反应器进行甲醇制烯烃反应的方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及石油化工以及煤化工领域，尤其涉及通过改变物料进料方式来改善反应器内的反应热的流化床反应器，本发明还涉及使用该流化床反应器进行甲醇制烯烃的方法。

背景技术

烯烃（乙烯、丙烯、丁烯）是石油化学工业的重要基础原料，其大部分来源于石油衍生物的裂解。随着世界范围内石油资源的日益减少，人们开始关注其他生产烯烃的技术路线，其中甲醇制烯烃技术可以利用煤、天然气、生物质等含有碳、氢资源的原料来生产甲醇，进而生产烯烃，可较大缓解烯烃工业对石油的依赖。

以甲醇为原料生产烯烃的催化剂包含两类，一类为SAPO型分子筛催化剂，另一类为ZSM型分子筛催化剂。SAPO型催化剂的产物以乙烯、丙烯为主，催化剂易于结焦失活，需在线连续再生，操作复杂，催化剂损耗高。而ZSM型分子筛催化剂的产物以乙烯、丙烯、混合丁烯为主，相对丙烯、混合丁烯的选择性更高，而且丙烯、丁烯的价格比乙烯更高，尤其适用于生产高附加值的烯烃产品。ZSM催化剂再生周期长，操作稳定性好。

采用ZSM型催化剂（例如ZSM-5、ZSM-22等）的甲醇制烯烃工艺，由于催化剂再生周期长，通常采用固定床反应器，并采用一开一备用或二开一备用的方式，通过备用反应器的切换，实现反应器内催化剂在线再生，实现连续化工业生产。但固定床反应器难以移出反应热，在大量反应热存在的情况下，如果反应器内缺少冷却物质（例如水蒸气）或者冷却物质含量较低，催化剂会很快结焦失活。

为此，业界采用在反应物料中增大水蒸气浓度的方式，将水蒸气作为载气，由反应器底部与反应物料一起通入反应器中，希望增加反应物料的热容，降低反应器内的温升，由此降低催化剂的结焦失活速率。

但是过高的水蒸气浓度，容易造成ZSM催化剂骨架坍塌，引起催化剂永久失活。同时，水蒸气的加入，也引起整个工艺的能耗增加。

因此，本领域技术人员仍然希望能够提供一种新型的流化床反应器以及用该流化床反应器进行由甲醇制烯烃反应的方法，解决上述在水蒸汽浓度过低时催化剂结焦失活，水蒸气浓度过高时催化剂骨架坍塌造成永久失活之间的矛盾，从而解决在用流化床反应器进行甲醇制烯烃时的催化剂结焦失活问题，同时降低能耗。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种能够解决催化剂结焦失活问题，同时又能降低能耗的新型流化床反应器以及用该流化床反应器进行甲醇制烯烃的方法。

具体来说，在本发明的第一个方面，提供一种流化床反应器，其包括反应器筒体1和反应器扩大段2，所述反应器筒体1包括气体分布板20以及与所述气体分布板20相配合的初始物料引入管道40，所述反应器筒体1还包括位于所述气体分布板20上方的至少一个中间加料气体分布器30和与所述至少一个中间加料气体分布器30相配合的中间物料引入管道50。

在本发明一个实施方式中，所述反应器筒体1还包括内置换热器10以及与所述内置换热器10相连通的冷却介质入口11和冷却介质出口12。

在本发明一个实施方式中，所述中间加料气体分布器30为环形结构或支架式结构。

在本发明一个实施方式中，所述反应筒体1包括1-9个、优选1-5个、更优选1-2个中间加料气体分布器。

在本发明另一个实施方式中，所述气体分布板20与最接近该气体分布板20的中间加料气体分布器之间的高度差为反应器筒体高度的5-50％，优选10-20％。

在本发明一个实施方式中，所述气体分布板20与最远离该气体分布板20的中间加料气体分布器之间的高度差为反应器筒体高度的30-70％，优选40-60％。

在本发明一个实施方式中，所述中间物料引入管道50与所对应的中间加料气体分布器30的位置关系为：所述中间物料引入管道50位于所对应的中间加料气体分布器30的上方或下方、或者所述中间物料引入管道50与所对应的中间加料气体分布器30处于同一水平面。

在本发明的另一个方面，提供一种由甲醇制备烯烃的方法，该方法在本发明所述的流化床反应器中进行，在足以使得甲醇转化为烯烃的条件下使得甲醇与流化床反应器中的催化剂接触，其中甲醇以分段的方式加入，并且从第二段开始每段加入的甲醇的水蒸气含量等于或低于上一段加入的甲醇的水蒸气含量且它们之间的差值为0%～25%，优选5％-25％。

在本发明一个实施方式中，甲醇分成2-10段、优选2-6段、更优选2-3段加入，各段加入的甲醇用量占整个反应中甲醇总进料量的比例相同或不同。