[发明专利]用于从包括含氧化合物、水蒸气和一种或多种烃的物料流生产C2-至C8-烯烃的反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种反应器，其用于从气态含氧化合物，优选二甲醚 (DME)和/或甲醇(MeOH)，以及H₂O和如下物料流生产C₂-至C₈- 烯烃，优选丙烯，所述物料流含有一种或多种烃C₂-、C₄-、C₅-、C₆-、 C₇-、C₈-烯烃和烷属烃并具有400至470℃温度，所述反应器具有多个 反应阶段，这些反应阶段布置在密闭的、竖直的容器中，并且所述物 料流能从顶部到底部穿流过这些反应阶段，，所述反应阶段的每一个 都由塔盘组成，所述塔盘具有位于该塔盘上的、由颗粒状分子筛催化 剂的堆积形成的固定床区域。本发明还涉及操作所述反应器的方法。

背景技术

用于从MeOH生产丙烯的装置可从DE-A-102 33 975中获知。在 这种设备中，使由MeOH/DME和水组成的气相进料流在250至460℃ 的工艺温度下，穿过多个反应阶段，所述反应阶段在一个竖直的容器 中重叠布置，并且所述进料流从顶部到底部穿流过所述反应阶段。每 个反应阶段由如下部分组成：支撑体；在所述支撑体上放置的格栅， 所述格栅具有1/4”的网孔宽度；和在其上布置的300mm厚的SiO₂或 Al₂O₃球的层，在所述SiO₂或Al₂O₃球的层上放置750mm厚的Pentasil 型的形状选择性催化剂的层，所述催化剂由直径为1/16”和长度为1/8” 的圆柱形颗粒制成，所述形状选择性催化剂的层覆盖有200mm厚的陶 瓷球的层和在该陶瓷球的层上放置的金属丝网，所述陶瓷球的直径为 1/2”。在所述反应阶段中，在入口温度为400至460℃进入的进料流在 范围为0.5至3.0巴的压力下被转化。为了使离开所述反应阶段的反应 混合物冷却，在所述反应阶段之间布置热交换器，借助于所述热交换 器，所述反应混合物在每种情况下被冷却至400至<460℃的温度。所 述热交换器的入口开口的横断面在每种情况下对应于前一个反应阶段 的出口开口的横断面。将从所述容器排出的产品流分成包含DME、H₂O 和MeOH的液相以及包含烃的气相，其中从所述烃中可分离丙烯。这 个方法的缺点是在所述反应阶段中进行的反应不是等温的，而且借助 于布置在所述反应阶段之间的热交换器进行的所述反应混合物的冷却 需要相当精细的设计，而且该冷却还在不令人满意的流体状况下发生。

发明内容

本发明的目的是改进上述反应器，并且提供控制操作所述反应器 的工艺的方法，从而使得离开单个反应阶段的反应混合物的温度，该 温度的范围由于反应的放热过程为400至500℃，在所述反应混合物进 入到下游的下一个反应阶段之前，首先降低至380至470℃的温度。另 外，向所述单个反应阶段中引入催化剂的层将被简化并且通过所提供 的催化剂的层的流动被改进。

根据本发明，每一个塔盘由小室组成，所述小室被没有间隙的并 立放置而且彼此紧密连接，并且所述塔盘被自由地悬置在所述容器的 内部，所述小室填充有分子筛催化剂的层，在由两个相邻的反应阶段 向上和向下界定的每个间隙中放置由喷嘴管的组件形成的雾化器系 统，其被设计为借助于水饱和的、主要包含DME和/或MeOH的、具 有170至300℃温度的气相均匀喷雾包含DME和/或MeOH的、主要 由水组成的，具有25至150℃温度的液相。通过将所述液相喷雾，离 开所述反应阶段的反应混合物的温度，该温度为400至500℃，被降低 至380至470℃的水平，因此反应过程是准恒温的。所述液相可以含有 最高至30％(体积)的DME和/或MeOH，并且所述气相可以包含最 高至80％(体积)的DME和最高至30％(体积)的MeOH。

所用的分子筛催化剂优选为多种类型的合成沸石，例如ZSM-5、 Pentasil、MFI-Z或MeAPSO。

所述分子筛催化剂的颗粒优选为圆柱形，并具有3.5至7.0mm或 2.1至4.5mm的平均长度，和3.1至3.4mm或3.3至3.7mm的平均直 径。