一种用于将甲醇或二甲醚转化为丙烯的反应器和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于将甲醇或二甲醚转化为丙烯的移动径向床反应器，和包括该移动径向床反应器将甲醇或二甲醚原料转化为丙烯的装置。
【背景技术】
[0002]丙烯是最重要的基本有机原料之一，主要用于生产聚丙烯、丙烯腈、环氧丙烷、异丙苯、丁辛醇等化工产品。随着我国经济的快速发展，对丙烯及其下游产品的需求呈大幅增长趋势，国内的丙烯短缺问题日益突出。
[0003]目前丙烯主要以石油为原料，由催化裂化装置生产或通过对裂化和其它精炼过程得到的产物进行分馏得到。由于石油是不可再生资源，且石油的价格近年来不断上涨，使得丙烯的生产成本也不断增加。但是丙烯的获得途径还可以通过以煤或天然气为原料制甲醇，再由甲醇制得。而我国煤炭资源储量丰富，利用煤炭资源制取丙烯对于我国发展丙烯及下游产品有着重要的意义。进一步从战略角度考虑，采用甲醇制丙烯(MTP)工艺技术，还具有拓宽原料渠道，调整丙烯原料结构，减少对石油资源的依赖并降低价格风险的优势。
[0004]甲醇制丙烯技术是一种非石油资源生产丙烯的工艺，由甲醇转化为以丙烯为主要产品的技术，具有重大的应用前景。目前世界上比较成熟的MTP技术国外主要有德国Lurgi公司的固定床MTP技术、U0P公司的流化床技术。国内主要有中科院大连化物所和清华大学开发的流化床MTP工艺、上海石化院开发的固定床SMTP工艺等。
[0005]EP0448000B1和CN1431982A公开了 Lurgi公司固定床甲醇制丙烯的工艺及催化剂。该催化剂是一种改性的ZSM-5分子筛催化剂，采用单级与多级绝热固定床反应器，在适当的反应条件下，具有较高的丙烯收率，同时副产少量乙烯、汽油和液化气。由于MTP过程中催化剂会由于积炭缓慢失活，因此固定床中催化剂需要进行原位间歇再生，因此通常采用设置多个固定床反应器及备用反应器进行切换，且反应器内催化剂床层多、分布器结构复杂。这种工艺不仅对反应器设备的制造要求较高，也带来了操作复杂、控制难度大的问题。
[0006]流化床甲醇制乙烯/丙烯技术最初由U0P公司开发成功，目前国内也有大连化物所、清华大学从事改进工艺的开发。流化床甲醇生产低碳烯烃技术主要采用SAP0-34催化剂，对乙烯有较高的选择性，但对丙烯的选择性则相对较低。US7332134披露了一种由甲醇或二甲醚生产丙烯的方法，主要解决固定床反应器存在的频繁切换再生而引起反应条件波动频繁、操作不稳定的问题。该发明采用一种流化床反应器，原料与稀释剂从反应器底部进入，与催化剂接触后反应器顶部的气相产物经分离得到丙烯。反应热由换热器取出，失活的催化剂进入再生气连续再生。该专利采用的流化床反应器虽然解决了 MTP过程中的放热问题，但由于MTP过程中催化剂的积炭速率远低于ΜΤ0(甲醇制烯烃)过程的积炭速率，因此在MTP过程中使用流化床工艺不仅会损失催化剂的活性，而且催化剂的频繁再生也会造成催化剂的损失及产品中带有催化剂粉尘的问题。
[0007]此外移动径向床反应器也在受到重视。移动径向床反应器具有催化剂床层压降小、催化剂利用效率高、反应稳定性好的优点，而且移动径向床反应器更具有催化剂可以动态更换、可长周期运行的优势。与固定床反应器相比，其可以在不影响生产的情况下，对催化剂进行离线再生，从而无需备用反应器，避免了固定床反应器的频繁切换；与流化床相比，其具有催化剂卸出速率可调的优势，因此移动径向床反应器在MTP过程中有良好的应用前景。
[0008]US7663012和CN1803738A公开了一种移动径向床甲醇制丙烯技术，通过采用双功能的分子筛催化剂，利用移动径向床反应器技术代替现有的固定床技术。通过控制催化剂生产循环时间，可将催化剂的活性始终保持在一个较高的水平，从而保持较高的丙烯产率。然而移动床反应器本身撤热能力较弱，温度控制困难，而MTP反应为强放热反应，如果反应器内热量不能及时移除，将导致反应温度迅速升高、丙烯选择性降低，严重时还将导致安全事故。
[0009]为解决径向床MTP工艺的取热问题，CN102276408A披露了一种具有取热设备的径向固定床反应器，其取热设备是在反应器内装有环形排列的列管式取热器或盘管式取热器，管内为需要加热的原料甲醇或二甲醚，管外为MTP催化剂。这种方法虽然在一定程度上解决了径向床反应器的取热问题，但必然会造成反应器设计、制造及安装的复杂性，也不利于装置的平稳操作。
[0010]CN101830769A公开了一种利用移动床技术将甲醇转化为丙烯方法，通过建立甲醇反应区、第一反应区、第二反应区等主要反应区，催化剂反应积炭后经再生循环回反应区，以此提高丙烯选择性。同时，在移动床内和/或各移动床反应器之间设置换热装置以撤除反应热，当放热量过大时，可在移动床反应器间增设冷激装置以移除多余的反应热。
[0011]CN102276407A公开了另一种用于甲醇制丙烯工艺的多级移动床反应器温度控制方法，具体为:将进料物流分成两股，一股作为多级移动床反应器的直接进料，另一股再细分为多股，分别作为多级移动床反应器温度控制的进料。通过这种方法，可有效利用反应热，稳定多级移动床反应器内的温度，最终实现提高丙烯收率的目的。
[0012]按照以上专利披露的移动径向床进行甲醇制丙烯的方法，虽然解决了固定床工艺反应器频繁切换及反应热撤除的问题，但仍无法完全解决MTP工艺中由于裂化催化剂中毒造成的反应活性降低甚至催化剂快速失活的问题。在目前的MTP工艺中，为了中和反应中产生的酸对设备的腐蚀，需要在激冷水中加入一定量的碱液。这些碱液脱除了反应产物中的微量酸，但同时引入了钾、钠等离子。带有钾、钠离子的激冷水作为工艺水进入工艺蒸汽塔蒸发后，作为稀释剂从MTP反应器顶部进入反应器。激冷水中的钾、钠等离子会被工艺蒸汽少量夹带进入反应器，从而引起催化剂严重中毒。
[0013]为解决钾、钠等杂质离子引起的催化剂快速失活的问题，CN202277825U公开了一种甲醇制丙烯的固定床反应器。在该反应器内设有六层催化剂床层，并且在第一层催化剂床层上设置有瓷球层及吸附剂层，以降低工艺蒸汽中钾和钠离子的含量。吸附剂颗粒为球型，直径为9-llmm，吸附剂层厚度为90_110臟。该方法虽然在一定程度上能够解决催化剂钾、钠离子中毒的问题，但由于受反应器压降限制，吸附剂床层较薄，吸附容量有限，不能保证催化剂的长周期稳定运行。当采用移动径向床作为MTP反应器时，由于径向床反应器中仅有一层环形的催化剂床层，床层厚度较薄，更容易出现催化剂中毒失活而造成甲醇转化率迅速降低的问题。
[0014]综上所述，现有移动径向床MTP技术虽然在一定程度上解决了固定床工艺的不足，但仍存在催化剂易中毒的问题，特别是移动径向床反应器中催化剂床层较薄，更容易因为催化剂中毒而出现甲醇转化率迅速降低的情况。
【实用新型内容】
[0015]本实用新型的目的是为了克服移动径向床反应器中催化剂中毒的问