分离装置、反应再生设备和烯烃制备方法和芳烃制备方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的夺叉引用
[0002] 本申请要求享有于2014年10月14日提交的名称为"甲醇制烯烃多区耦合强化方 法"的中国专利申请CN201410539938. 0的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
[0003] 本发明涉及化工领域，特别是一种用于流化床反应器的分离装置。本发明还涉及 包括这种分离装置的反应再生设备，以及制备烯烃的方法和制备芳烃的方法。
【背景技术】
[0004] 在现代石油化工领域中，乙烯和丙烯是最为关键的两大基础原料。乙烯可用于制 备聚乙烯、苯乙烯、醋酸乙烯、环氧乙烷、乙二醇等下游产品。丙烯可用于制备聚丙烯、丙烯 腈、环氧丙烷、异丙醇等下游产品。乙烯、丙烯以及其下游产品均在工农业、交通、国防等领 域有着广泛的应用。
[0005] 近年来，乙烯与丙烯的需求持续走高，然而在石油资源日趋匮乏的情况下，非石油 资源生产乙烯、丙烯的煤化工技术能够极大缓解我国石油供应紧张的局面，这对于促进我 国重化工的发展具有重要的意义。这种煤化工技术是由煤制备甲醇，然后由甲醇制备烯烃。
[0006] 当前，目前甲醇制烯烃的装置与催化裂化装置相似，均为连续反应-再生方式。在 美国专利US166282中公布了一种氧化物转化为低碳烯烃的方法与反应器。该专利文件的 技术方案使用了快速流化床反应器。气体在气速较低的反应区反应完成后，上升到内径急 剧变小的快分区。采用粗旋进行初步分离出产物中夹带的催化剂。由于产物与催化剂分离 快速，有效防止了二次反应的发生。该文献采用上行快速流化床作为反应器，其进料入口是 传统型入口。
[0007][0008][0009] 在现有技术中，为了提高催化剂的沉降分离效果，沉降器构造为尺寸较大，内部空 间也较大。然而，在这种情况下，沉降器内的气体流速比较小，导致气体在沉降器内部的停 留时间较长，这使得产物非常容易与夹混的催化剂发生二次反应。最终获得的产物也因此 而包含非常多的杂质，这对于烯烃、芳烃的制备是非常不利的。
【发明内容】
[0010] 针对上述问题，本发明提出了一种用于流化床反应器的分离装置。在产物离开流 化床反应器后，产物中的催化剂立即被分离装置快速分离出来。这样，产物就不会再发生二 次反应，最终获得的产物中的杂质也因此而更少。此外，本发明还涉及包括这种分离装置的 反应再生设备，以及制备烯烃的方法和制备芳烃的方法。
[0011] 根据本发明的第一方面，提出了一种分离装置，其用于流化床反应器。该分离装置 包括：与流化床反应器的出口连通的气固粗分离器，竖直设置的缓冲器，该气固粗分离器的 固体出口与缓冲器的下部区域连通，气固粗分离器的气体出口与缓冲器的上部区域连通， 气固精分离器，该气固精分离器的入口与缓冲器的上部区域连通，气固精分离器的固体出 口与缓冲器的下部区域连通。该分离装置构造为：来自流化床反应器的夹带有催化剂的产 物进入气固粗分离器，固态的催化剂被分离出来并进入缓冲器的下部区域；夹带有余量的 催化剂的产物进入到缓冲器的上部区域内，然后再进入气固精分离器，余量的催化剂被分 离出来并进入缓冲器的下部区域，从气固精分离器的气体出口得到产物。
[0012] 根据本发明，分离装置中的气固粗分离器和气固精分离器能够来自流化床反应器 的产物中被夹带的催化剂快速分离出去。与现有技术中的沉降分离相比，本发明的分离装 置的分离速度更快，从而有效地避免了产物在仍具有活性的待生催化剂的催化作用下发生 二次反应的问题。较快的分离速度也大大提高了生产效率。此外，通常而言，来自流化床反 应器的产物具有很高的速度，这会对接受该高速的产物的装置产生很大的冲击而导致装置 发生剧烈的振动，甚至被损坏。在本发明中，在气固粗分离器和气固精分离器之间设置了缓 冲器，气固粗分离器和缓冲器共同承担了高速的产物的冲击，避免了整个分离装置被损坏， 并且气固粗分离器和缓冲器中的每一个也无需较大的尺寸。
[0013] 在一个实施例中，缓冲器的上部区域的直径小于下部区域的直径。优选地，上部区 域的直径与下部区域的直径之比在0. 05到0. 5之间。缓冲器的直径较小的上部区域能迅 速降低由流化床反应器快速进入上部区域的产物带来的气流波动，以使得缓冲器的下部区 域仍处于较为平静的状态，这使得催化剂能够稳定地容纳在缓冲器的下部区域内，这提高 了气固分离效率。
[0014] 在一个实施例中，缓冲器的下部区域构造并设置成能够进行汽提操作。例如，可以 在缓冲器的下端设置蒸汽入口，并且在缓冲器的下部区域的内部设置适于进行汽提操作的 结构或构件，这里结构或构件是本领域的技术人员所熟知的。通过从缓冲器的下端向缓冲 器的下部区域内充入蒸汽，例如水蒸气，可以将被催化剂夹带的产物与催化剂分离。所分离 的产物会随着水蒸气上升到缓冲器的上部区域而与产物混合，这样就大大提高了产物的收 率。此外，如上文所述，缓冲器的结构使得缓冲器的下部区域内不会发生剧烈的气流波动， 这也非常有利于汽提操作。
[0015] 在一个实施例中，气固粗分离器的气体出口与缓冲器的连接位置在气固精分离器 的入口与缓冲器的连接位置的下方。这种结构使得当产物在缓冲器内向上流动时，被夹带 的催化剂可从产物中沉淀下来，这进一步提高了气固分离效率。
[0016] 在一个实施例中，气固粗分离器和气固精分离器均为单个的旋风分离器。在一个 优选的实施例中，气固粗分离器为单个的旋风分离器，气固精分离器包括两级或多级串联 的旋风分离器，其中，该两级或多级串联的旋风分离器构造为：第一级的旋风分离器的入口 与缓冲器的上部区域连通，从最后一级的旋风分离器气体出口得到产物，上游的旋风分离 器的气体出口与下游相邻的旋风分离器的入口连通，旋风分离器的固体出口与缓冲器的下 部区域相连通。旋风分离器能够将催化剂和产物快速分离，而且其结构简单，价格也较低。 此外，多个串联使用的旋风分离器能够提高从产物中分离催化剂的效果，这有助于提高催 化剂的回收效率，并且所得到的产物中的杂质也更少。
[0017] 在一个实施例中，在缓冲器的上部区域构造有用以与气固粗分离器的气体出口连 通的入口，入口构造为与上部区域的侧壁相切。通过这种结构的入口，来自流化床反应器的 产物以与缓冲器的侧壁相切的方式进入到缓冲器的上部区域内，这可降低产物对缓冲器的 冲击力，从而降低缓冲器的震动。旋转的产物流也有助于使其中的催化剂颗粒发生沉降，这 进一步提高了气固分离效率。
[0018] 根据本发明的第二方面，提出了一种反应再生设备。这种反应再生设备包括根据 上文所述的分离装置，还包括：流化床反应器和催化剂再生装置，流化床反应器包括处于下 方的入口区、处于上方的出口区，以及处于入口区和出口区之间的反应区，并且出口区与分 离装置的气固粗分离器相连通，催化剂再生装置包括处于下方的进料区和处于上方的出料 区，进料区设置为低于缓冲器的下部区域，出料区设置为高于流化床反应器的入口区。缓冲 器的下部区域通过第二管道与催化剂再生装置的进料区相连通，催化剂再生装置的出料区 通过第三管道与流化床反应器的入口区相连通。
[0019] 在一个实施例中，在第三管道的内壁的顶部上设置有挡流件。挡流件用于阻挡由 于流化床反应器的剧烈反应而导致的倒灌到第三管道内的气体和催化剂，这样可有效提高 催化剂颗粒的下料速度，进而提尚催化剂的循环流率，并由此提尚广物的收率。
[0020] 在一个实施例中，挡流件为朝向所述流化床反应器倾斜的挡板。在一个具体的实 施例中，挡板的面积与第三管道的横截面积之比在〇. 1到1之间。挡板的形状为扇形或矩 形。挡板与流化床反应器的距离与所述第三管道的长度之比在0.01到0.5之间。挡板与 第三管道的轴线形成的夹角在10度到75度之间。优选地，挡板的数量为多个，并且该多个 挡板设置为彼此平行。
[0021] 在另一个实施例中，挡流件为径向向里凸出的挡齿。优选地，挡齿的数量为多个， 并且多个挡齿沿着第三管道的轴线成排地设置。在一个实施例中，多个挡齿中的每一个的 长度与所述第三管道的直径的比值在〇. 1到〇. 5之间。优选地，该多个挡齿中的任一个的 横截面形状为三角形、矩形或扇形。
[0022] 在一个实施例中，在流化床反应器的出口区设置有提速气体入口。优选地，提速 气体入口构造为从下方斜朝向上方延伸。这样，可经提速气体入口向流化床反应器的出口 区的