[发明专利]一种由含氧化合物制备丙烯的反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种由含氧化合物制备丙烯的反应器。

背景技术

含氧化合物甲醇作为基本有机原料之一，主要由煤炭或天然气经合成气制备。含氧化合物甲醚(二甲醚)则主要通过甲醇脱水制备。中国甲醇生产的原料其中78％来自于煤炭，其余22％则来自于天然气。另外，除用于下游化工衍生品生产外，甲醇和甲醚还是一种清洁的燃料。虽然国内甲醇生产装置众多，但绝大部分装置的规模偏小，无规模效益，其中规模在10万吨/年以下的装置就占80％左右。近年来，随着新建甲醇装置的不断增加，甲醇市场已经供大于求，甲醇生产装置的开工率普遍很低，甲醇的市场价格不断下降，企业利润空间相应在不断缩小。甲醚的供求市场和甲醇的供求市场非常类似。因此，寻找含氧化合物甲醇和甲醚的新应用途径对甲醇/甲醚工业来说具有很好的现实意义。

利用甲醇和/或甲醚的混合物生产丙烯是具有较高技术经济性的解决方法之一，特别是在高油价的背景环境下。丙烯是重要的基本有机化工原料之一，主要用于生产聚丙烯、异丙苯、环氧丙烷、丙烯腈、丙烯酸等诸多产品。作为重要的轻烯烃，丙烯的年需求在不断增长。生产丙烯的工艺一般可概况为副产品工艺和专有工艺。副产品工艺主要是指通过蒸汽裂解制乙烯装置和催化裂化装置得到的丙烯。专有工艺指专门开发用于生产丙烯的工艺，目前主要有丙烷脱氢和烯烃歧化等工艺技术。利用甲醇和/或甲醚的混合物生产丙烯，提高了甲醇和甲醚的化工附加值，同时在一定程度上满足了市场对丙烯的不断增长需求。

文献DE 10233975介绍了一种用于制备丙烯的反应器。甲醇和/或甲醚与蒸汽混合后进入反应器，反应器由多个催化剂床层组成。每个催化剂床层由支撑格栅、丝网、氧化硅或氧化铝球、催化剂、陶瓷球、丝网组成。每个催化剂床层之间设置有冷却器，确保每个催化剂床层的物料进口温度相同。冷却器的入口截面与催化剂床层的出口截面一致。最后一个催化剂床层的出口物料经分离后获得丙烯。

按照此种反应器设计，每个催化剂床层的温度梯度较大，难于保证获得最理想的反应原料转化率以及丙烯的选择性。同时，层间的换热结构设计复杂，反应器的制造成本高，并且操作和维修的难度大。

发明内容

本发明涉及一种由含氧化合物制备丙烯的反应器，主要用于由含氧化合物例如甲醇和/或甲醚的混合物生产丙烯。

本发明的目的是由含氧化合物例如甲醇和/或甲醚的混合物生产丙烯，所要解决的技术问题是以往技术中含氧化合物例如甲醇和/或甲醚混合物转化率不高，丙烯的选择性不理想，设备结构复杂以及设备制造成本高等的问题，提供一种新的由含氧化合物例如甲醇和/或甲醚的混合物生产丙烯的反应器。本反应器采用新型的段间蒸发冷却方式，设备结构简单，同时可降低每个催化剂床层的温度梯度。另外，针对于段间蒸发设计，每个催化剂床层的催化剂被固定分区填装，有利于在催化剂床层内模拟等温反应。本反应器具有含氧化合物例如甲醇和/或甲醚的转化效率高、丙烯收率高、设备结构简单以及能耗低等优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种由含氧化合物制备丙烯的反应器，主要用于由含氧化合物优选为甲醇和/或甲醚的混合物生产丙烯。选择水蒸汽做为惰性原料，优选放案为部分循环C₁-C₂、C₄⁺烃类混合物；反应器优选为具有至少3个催化剂床层，物料优选为从上往下流经催化剂床层；循环C₁-C₂、C₄⁺烃类混合物以及未反应的含氧化合物优选为从反应器顶部进入；根据需要，所有催化剂床层的高度优选为可调节；反应原料含氧化合物例如甲醇和/或甲醚优选为冷却后分离为气相反应原料和液相反应原料，并优选为各自被分割为相应份数进入反应器内每两层催化剂的床层间；每两层催化剂的床层间优选为设置有气体和液体分布器，分别用于均匀分布气相反应原料和液相反应原料；气体分布器的气体出口方向优选为与反应器内的物料流经方向一致，液体分布器的液体出口方向优选为与反应器内的物料流经方向相反；相邻两个气体分布器的气体进料方向优选为相反，相邻两个液体分布器的液体进料方向优选为相反；气液分布器下方的催化剂床层优选为被分割为相应的固定区域；反应产物经分离后优选为分别获得产品丙烯、C₁-C₂、C₄⁺烃类混合物。