一种甲醇转化制丙烯反应器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种甲醇转化制丙烯反应器，包括自上而下串联设置、组成第一反应塔的第一醚化反应器和第二醚化反应器，自上而下串联设置、组成第二反应塔的第一含氧化合物制丙烯反应器、第二含氧化合物制丙烯反应器和第三含氧化合物制丙烯反应器，以及自上而下串联设置、组成第三反应塔的第四含氧化合物制丙烯反应器、第五含氧化合物制丙烯反应器和第六含氧化合物制丙烯反应器。两个醚化反应器均为气固向心式移动床径向反应器，六个含氧化合物制丙烯反应器均为气固离心式移动床径向反应器。第一反应塔、第二反应塔、第三反应塔以及甲醇转化制丙烯装置的再生器并列布置。本实用新型可用于以甲醇为原料制取丙烯。
【专利说明】
一种甲醇转化制丙烯反应器
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种制取丙烯的反应器，尤其是涉及一种以甲醇为原料制取丙烯的反应器。
【背景技术】
[0002]低碳烯烃(主要包括乙烯、丙烯等)是重要的化工原料。以甲醇为原料生产丙烯，目前主要有流化床反应器技术、固定床反应器技术和移动床反应器技术。流化床反应器虽然在热量传递方面更有利于反应，但是不可避免的催化剂磨损与分离问题一直是令人头痛的工程化难题。固定床反应器操作复杂，且传热效果不理想。移动床反应器的床层返混小且反应接近于平推流、使原料的转化率高，又由于床层内的催化剂不断地移动、能保持良好的性能，因而越来越受到重视。
[0003]CN101367701B公开了一种使用移动床技术将含氧化合物转化为丙烯的方法。该方法所用的装置，第一反应区包括二?十个串联的移动床反应器，第二反应区包括一?五个移动床反应器，所有的反应器以及再生器均并列布置。如果使用八个移动床反应器，操作过程中催化剂将被提升九次，使催化剂的磨损较为严重，催化剂粉尘增多、损耗增大。如果催化剂粉尘没有及时淘析出去，会引起反应床层和再生床层的堵塞，影响反应器安全运转。另夕卜，各反应器所在的反应构架比再生器所在的再生构架低得多，给构架的布置带来不便，且对反应器操作的便利性造成不利影响。反应器的占地面积也比较大。
[0004]CN101830769B公开了一种将甲醇转化为丙烯的方法。该方法所用的装置，甲醇反应区、第一反应区和第二反应区由若干个串联连接的竖立移动床反应器组成，各移动床反应器的底端与其下一个移动床反应器的顶端连接。这种设置能够保证催化剂依靠自身重力自上而下移动，并从上到下依次通过各个移动床反应器。三个反应区中移动床反应器的总个数优选为四?八个;如果是八个，虽然可以避免催化剂被多次提升并减轻催化剂的磨损，但八个移动床反应器从上到下安装在一起，构成的反应塔的结构相当复杂而庞大，其设计、制造和运输的难度都比较大。另外，反应塔与再生器并列布置，反应塔所在的反应构架远高于再生器所在的再生构架，也给构架的布置带来不便。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种甲醇转化制丙烯反应器，以解决在设置八个移动床反应器的情况下、按现有技术的方案实施所构成的甲醇转化制丙烯反应器分别存在的催化剂提升次数多、反应塔的结构复杂而庞大、反应构架与再生构架高度相差太大等问题。
[0006]为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是:一种甲醇转化制丙烯反应器，包括醚化反应器和含氧化合物制丙烯反应器，醚化反应器设于醚化反应区，含氧化合物制丙烯反应器设于含氧化合物制丙烯反应区，每个醚化反应器和含氧化合物制丙烯反应器均设有中心筒并设有外网或扇形筒，中心筒与外网或中心筒与扇形筒之间构成供装填催化剂的环形空间，其特征在于:醚化反应区包括自上而下串联设置的第一醚化反应器和第二醚化反应器，两个醚化反应器均为气固向心式移动床径向反应器，组成第一反应塔，含氧化合物制丙烯反应区包括自上而下串联设置的第一含氧化合物制丙烯反应器、第二含氧化合物制丙烯反应器和第三含氧化合物制丙烯反应器，还包括自上而下串联设置的第四含氧化合物制丙烯反应器、第五含氧化合物制丙烯反应器和第六含氧化合物制丙烯反应器，六个含氧化合物制丙烯反应器均为气固离心式移动床径向反应器，第一含氧化合物制丙烯反应器、第二含氧化合物制丙烯反应器和第三含氧化合物制丙烯反应器组成第二反应塔，第四含氧化合物制丙烯反应器、第五含氧化合物制丙烯反应器和第六含氧化合物制丙烯反应器组成第三反应塔，第一反应塔、第二反应塔、第三反应塔以及甲醇转化制丙烯装置的再生器并列布置，上下相邻的两个反应器中，上方反应器底部的催化剂出口与下方反应器顶部的催化剂入口之间均通过催化剂管相连，第一醚化反应器下部的反应物流出口与第二醚化反应器上部的反应物流入口之间设有醚化急冷混合器，六个含氧化合物制丙烯反应器中，前一个含氧化合物制丙烯反应器下部的反应物流出口与后一个含氧化合物制丙烯反应器上部的反应物流入口之间均设有含氧化合物制丙烯急冷混合器，第二醚化反应器下部的反应物流出口通过反应物流管与第一含氧化合物制丙烯反应器上部的反应物流入口相连。
[0007]采用本实用新型，具有如下的有益效果:(I)在设置八个移动床反应器的情况下，与按CN101367701B的方案实施所构成的甲醇转化制丙烯反应器相比，本实用新型在操作过程中催化剂的提升次数明显减少(只有四次)，从而减轻了催化剂的磨损，减少了催化剂的粉尘及损耗，有利于反应器安全运转。本实用新型的第一反应塔含有二个移动床反应器，第二反应塔和第三反应塔均含有三个移动床反应器，三个反应塔所在的反应构架与再生器所在的再生构架的高度接近，使构架的布置比较方便，且对反应器操作的便利性有利。反应器的占地面积也比较小。(2)在设置八个移动床反应器的情况下，与按CN101830769B的方案实施所构成的甲醇转化制丙烯反应器相比，本实用新型的第一反应塔只含有二个移动床反应器，第二反应塔和第三反应塔均只含有三个移动床反应器，使各反应塔的结构复杂性降低、尺寸减少，从而降低了设计、制造和运输的难度。反应塔所在的反应构架与再生器所在的再生构架的高度接近，使构架的布置比较方便。总之，本实用新型对八个移动床反应器的布置进行了优化组合，兼顾了催化剂的提升次数和反应塔结构的复杂性，使催化剂的提升输送次数不至于过多，反应塔的结构不至于太复杂，且反应构架和再生构架的高度接近、便于布置。(3)甲醇原料在醚化反应器中发生醚化反应生成醚化反应物流的过程中气体总体积基本不变;两个醚化反应器均为气固向心式移动床径向反应器，气体向心流动允许的最大气体流量大于离心流动时允许的最大流量。醚化反应生成的醚化反应物流在含氧化合物制丙烯反应器中发生含氧化合物制丙烯反应生成富含丙烯的反应产物的过程中气体总体积增加;六个含氧化合物制丙烯反应器均为气固离心式移动床径向反应器，气体流通的截面积逐渐增加，可使反应物流在径向流动的过程中线速不致增大，更有利于含氧化合物制丙烯反应;同时因反应物流在催化剂床层中的平均线速较低，床层压降也较低，反应物流能够分布均匀。本实用新型气固向心式移动床径向反应器和气固离心式移动床径向反应器的优化组合，还有利于避免催化剂的空腔和贴壁现象。
[0008]本实用新型可用于以甲醇为原料制取丙烯。
[0009]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。附图和【具体实施方式】并不限制本实用新型要求保护的范围。
【附图说明】
[0010]图1是本实用新型甲醇转化制丙烯反应器的示意图。
【具体实施方式】
[0011]如图1所示，本实用新型的甲醇转化制丙烯反应器包括醚化反应器和含氧化合物制丙烯反应器;醚化反应器设于醚化反应区，含氧化合物制丙烯反应器设于含氧化合物制丙烯反应区。醚化反应区包括自上而下串联设置的第一醚化反应器I和第二醚化反应器2，两个醚化反应器均为气固向心式移动床径向反应器，组成第一反应塔。
[0012]含氧化合物制丙烯反应区包括自上而下串联设置的第一含氧化合物制丙烯反应器31、第二含氧化合物制丙烯反应器32和第三含氧化合物制丙烯反应器33，还包括自上而下串联设置的第四含氧化合物制丙烯反应器34、第五含氧化合物制丙烯反应器35和第六含氧化合物制丙烯反应器36。六个含氧化合物制丙烯反应器均为气固离心式移动床径向反应器。第一含氧化合物制丙烯反应器31、第二含氧化合物制丙烯反应器32和第三含氧化合物制丙烯反应器33组成第二反应塔，第四含氧化合物制丙烯反应器34、第五含氧化合物制丙烯反应器35和第六含氧化合物制丙烯反应器36组成第三反应塔。第一反应塔、第二反应塔、第三反应塔以及甲醇转化制丙烯装置的再生器并列布置(再生器图略)。
[0013]上下相邻的两个反应器中，上方反应器底部的催化剂出口与下方反应器顶部的催化剂入口之间均通过催化剂管相连，所述的反应器包括各醚化反应器和含氧化合物制丙烯反应器。图1中，用圆点线表示催化剂管。
[0014]第一醚化反应器I下部的反应物流出口与第二醚化反应器2上部的反应物流入口之间设有醚化急冷混合器4。六个含氧化合物制丙烯反应器中，前一个含氧化合物制丙烯反应器下部的反应物流出口与后一个含氧化合物制丙烯反应器上部的反应物流入口之间均设有含氧化合物制丙烯急冷混合器。具体来说是，第一含氧化合物制丙烯反应器31下部的反应物流出口与第二含氧化合物制丙烯反应器32上部的反应物流入口之间设有第一含氧化合物制丙烯急冷混合器51，第二含氧化合物制丙烯反应器32下部的反应物流出口与第三含氧化合物制丙烯反应器33上部的反应物流入口之间设有第二含氧化合物制丙烯急冷混合器52，第三含氧化合物制丙烯反应器33下部的反应物流出口与第四含氧化合物制丙烯反应器34上部的反应物流入口之间设有第三含氧化合物制丙烯急冷混合器53，第四含氧化合物制丙烯反应器34下部的反应物流出口与第五含氧化合物制丙烯反应器35上部的反应物流入口之间设有第四含氧化合物制丙烯急冷混合器54，第五含氧化合物制丙烯反应器35下部的反应物流出口与第六含氧化合物制丙烯反应器36上部的反应物流入口之间设有第五含氧化合物制丙烯急冷混合器55。上述的各急冷混合器均设于各反应器的外部。
[0015]第一醚化反应器I的上部设有原料入口6，第六含氧化合物制丙烯反应器36的下部设有反应产物出口 7。第二醚化反应器2下部的反应物流出口通过反应物流管与第一含氧化合物制丙烯反应器31上部的反应物流入口相连。图1中，用虚线表示反应物流管;反应物流指的是甲醇原料、中间产物或反应产物。
[0016]本实用新型所用的单个醚化反应器和单个含氧化合物制丙烯反应器都是现有的，每个醚化反应器和含氧化合物制丙烯反应器均设有筒体、中心筒并设有外网或扇形筒(图1中示出了外网而未示出扇形筒)。中心筒与外网或中心筒与扇形筒之间构成环形空间，供装填催化剂、形成环形催化剂床层。外网与反应器筒体之间的空间或扇形筒的空腔，对于醚化反应器来说是反应物流分流流道、对于含氧化合物制丙烯反应器来说是反应物流集流流道；中心筒的空腔对于醚化反应器来说是反应物流集流流道、对于含氧化合物制丙烯反应器来说是反应物流分流流道。两个醚化反应器和六个含氧化合物制丙烯反应器中，中心筒与外网或中心筒与扇形筒之间供装填催化剂的环形空间的宽度t 一般均为250?450毫米，优选为280?400毫米。上述宽度也是该环形空间装填催化剂后所形成的环形催化剂床层的厚度;这种厚度的催化剂床层有利于反应热的控制，提高丙烯选择性。
[0017]采用图1所示的甲醇转化制丙烯反应器进行甲醇转化制丙烯的操作过程如下。
[0018]甲醇原料和稀释剂(稀释剂一般为工艺水蒸汽)由原料入口6进入第一醚化反应器I发生醚化反应，反应后生成的物流进入醚化急冷混合器4降温冷却后进入第二醚化反应器2发生醚化反应。在第二醚化反应器2反应后生成的醚化反应物流(甲醇、二甲醚和水的混合物)进入第一含氧化合物制丙烯反应器31发生含氧化合物制丙烯反应(含氧化合物指的是甲醇和二甲醚)。在第一含氧化合物制丙烯反应器31反应后生成的物流进入第一含氧化合物制丙烯急冷混合器51降温冷却后进入第二含氧化合物制丙烯反应器32发生含氧化合物制丙烯反应，在第二含氧化合物制丙烯反应器32反应后生成的物流进入第二含氧化合物制丙烯急冷混合器52降温冷却后进入第三含氧化合物制丙烯反应器33发生含氧化合物制丙烯反应，在第三含氧化合物制丙烯反应器33反应后生成的物流进入第三含氧化合物制丙烯急冷混合器53降温冷却后进入第四含氧化合物制丙烯反应器34发生含氧化合物制丙烯反应，在第四含氧化合物制丙烯反应器34反应后生成的物流进入第四含氧化合物制丙烯急冷混合器54降温冷却后进入第五含氧化合物制丙烯反应器35发生含氧化合物制丙烯反应，在第五含氧化合物制丙烯反应器35反应后生成的物流进入第五含氧化合物制丙烯急冷混合器55降温冷却后进入第六含氧化合物制丙烯反应器36发生含氧化合物制丙烯反应。在第六含氧化合物制丙烯反应器36反应后生成的物流(富含丙烯的反应产物)由反应产物出口 7流出。
[0019]在上述的操作过程中，各反应器内的催化剂依靠重力自上而下移动，与反应物错流接触。由第二醚化反应器2、第三含氧化合物制丙烯反应器33和第六含氧化合物制丙烯反应器36流出的催化剂分别进入第二醚化反应器2下方的料斗和提升器、第三含氧化合物制丙烯反应器33下方的料斗和提升器以及第六含氧化合物制丙烯反应器36下方的料斗和提升器，再用氮气分别提升至第一含氧化合物制丙烯反应器31上方的料斗、第四含氧化合物制丙烯反应器34上方的料斗和再生器上方的料斗。第一含氧化合物制丙烯反应器31上方的料斗、第四含氧化合物制丙烯反应器34上方的料斗和再生器上方的料斗内的催化剂向下移动，分别进入第一含氧化合物制丙烯反应器31、第四含氧化合物制丙烯反应器34和再生器。进入再生器内的催化剂烧焦再生后用氮气提升至第一醚化反应器I上方的料斗，再由该料斗向下移动、进入第一醚化反应器I。有关的附图省略，详细说明从略。
[0020]在上述的操作过程中，第一醚化反应器I和第二醚化反应器2的重时空速一般均为I?5小时—S操作温度一般均为160?280°C，操作压力一般均为0.5?0.8MPa(表压)。第一含氧化合物制丙烯反应器31至第六含氧化合物制丙烯反应器36的重时空速一般均为0.5?2小时—1，操作温度一般均为450?520 °C，操作压力一般均为0.25?0.5MPa(表压)。
[0021]在上述的操作过程中，反应物流均呈气态。醚化反应为强放热反应，甲醇原料发生醚化反应生成醚化反应物流的过程中气体总体积基本不变。反应物流进入反应物流分流流道(外网与反应器筒体之间的空间)后沿高度方向均匀分布，沿反应器的径向向心流动、穿过环形催化剂床层，进入反应物流集流流道(中心筒的空腔)后流出。反应物流分流流道和反应物流集流流道内的反应物流均向下流动。总体上，反应物流呈上进下出的Z形流动状
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[0022]含氧化合物制丙烯反应也为强放热反应，醚化反应生成的醚化反应物流发生含氧化合物制丙烯反应生成富含丙烯的反应产物的过程中气体总体积增加将近一倍。反应物流进入反应物流分流流道(中心筒的空腔)后沿高度方向均匀分布，沿反应器的径向离心流动、穿过环形催化剂床层，进入反应物流集流流道(外网与反应器筒体之间的空间)后流出。反应物流分流流道和反应物流集流流道内的反应物流均向下流动。总体上，反应物流也呈上进下出的Z形流动状态。
【主权项】
1.一种甲醇转化制丙烯反应器，包括醚化反应器和含氧化合物制丙烯反应器，醚化反应器设于醚化反应区，含氧化合物制丙烯反应器设于含氧化合物制丙烯反应区，每个醚化反应器和含氧化合物制丙烯反应器均设有中心筒并设有外网或扇形筒，中心筒与外网或中心筒与扇形筒之间构成供装填催化剂的环形空间，其特征在于:醚化反应区包括自上而下串联设置的第一醚化反应器(I)和第二醚化反应器(2)，两个醚化反应器均为气固向心式移动床径向反应器，组成第一反应塔，含氧化合物制丙烯反应区包括自上而下串联设置的第一含氧化合物制丙烯反应器(31)、第二含氧化合物制丙烯反应器(32)和第三含氧化合物制丙烯反应器(33)，还包括自上而下串联设置的第四含氧化合物制丙烯反应器(34)、第五含氧化合物制丙烯反应器(35)和第六含氧化合物制丙烯反应器(36)，六个含氧化合物制丙烯反应器均为气固离心式移动床径向反应器，第一含氧化合物制丙烯反应器(31)、第二含氧化合物制丙烯反应器(32)和第三含氧化合物制丙烯反应器(33)组成第二反应塔，第四含氧化合物制丙烯反应器(34)、第五含氧化合物制丙烯反应器(35)和第六含氧化合物制丙烯反应器(36)组成第三反应塔，第一反应塔、第二反应塔、第三反应塔以及甲醇转化制丙烯装置的再生器并列布置，上下相邻的两个反应器中，上方反应器底部的催化剂出口与下方反应器顶部的催化剂入口之间均通过催化剂管相连，第一醚化反应器(I)下部的反应物流出口与第二醚化反应器(2)上部的反应物流入口之间设有醚化急冷混合器(4)，六个含氧化合物制丙烯反应器中，前一个含氧化合物制丙烯反应器下部的反应物流出口与后一个含氧化合物制丙烯反应器上部的反应物流入口之间均设有含氧化合物制丙烯急冷混合器，第二醚化反应器(2)下部的反应物流出口通过反应物流管与第一含氧化合物制丙烯反应器(31)上部的反应物流入口相连。2.根据权利要求1所述的甲醇转化制丙烯反应器，其特征在于:两个醚化反应器和六个含氧化合物制丙烯反应器中，中心筒与外网或中心筒与扇形筒之间供装填催化剂的环形空间的宽度均为250?450毫米。3.根据权利要求2所述的甲醇转化制丙烯反应器，其特征在于:两个醚化反应器和六个含氧化合物制丙烯反应器中，中心筒与外网或中心筒与扇形筒之间供装填催化剂的环形空间的宽度均为280?400毫米。
【文档编号】C07C11/06GK205420228SQ201620107838
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年2月3日
【发明人】徐又春, 孙秋荣, 郭劲鹤, 李爱国, 董海芳, 张钟岩, 曾菁, 冯好喆
【申请人】中石化广州工程有限公司, 中石化炼化工程（集团）股份有限公司