本实用新型涉及石油化工设备技术领域，特别涉及一种烯烃制备装置。
背景技术：
乙烯、丙烯等低碳烯烃是重要的基本有机化工原料，是合成塑料、纤维和各类化工材料的关键中间体，是有机化学工业的基础。在工业生产过程中，常采用mto(methanoltoolefins，甲醇制烯烃)方法来生产烯烃。mto方法的基本原理是：在催化剂的催化作用下，甲醇发生快速放热反应，生成乙烯、丙烯以及其他副产物，副产物中的焦炭附着在催化剂上形成待生催化剂，待生催化剂经汽提、烧焦等处理后形成再生催化剂，将再生催化剂再次流入反应器以供循环使用。
目前常用的制备装置中，反应器主要采用湍流床和快速床两种型式，两种型式的装置，反应后均采用低速沉降和旋风分离型式来进行分离，具体地，反应产物经反应器沉降段进行沉降后，催化剂沉降到反应器中，气体流入分离装置中，在分离装置中分离气体和固体。
上述制备装置由于采用低速沉降方式分离反应后产物，一方面，反应器沉降段直径较大，导致反应产物在高温段停留时间加长，加剧了副反应的发生，也使装置尺寸较大，不利于烯烃制备装置的大型化设计；另一方面，由于需要从反应器中取出催化剂来进行下一步的再生处理，反应器中的不同催化剂的停留时间差异较大，造成催化剂积碳不均匀，一方面导致大量“老”催化剂滞留反应器，降低了反应效率和反应选择性，还会使“年轻”催化剂被过早移出反应器，增加了再生器的负荷，降低了催化剂的再生效率。
技术实现要素：
本实用新型实施例提供了一种烯烃制备装置，能够解决目前常用的烯烃制备装置在使用时会产生较多副反应，装置尺寸较大，不利于烯烃制备装置的大型化设计，以及催化剂再生效率较低的问题。所述技术方案如下：
提供了一种烯烃制备装置，所述烯烃制备装置包括：反应器和再生器；
所述反应器包括：反应器壳体，所述反应器壳体上设置有反应段、原料入口、取热器出口催化剂分配器以及与所述再生器的催化剂出口连通的再生催化剂分配器；
下端口与所述反应器壳体上端连通的反应稀相管；
与所述反应稀相管上端侧壁连通的第一分离器，所述第一分离器包括沿周向分布的多个旋流管，且每个旋流管在竖直平面内沿相同的方向弯曲；
套装在所述反应稀相管上的罩体，所述罩体的下端与所述反应稀相管的下端之间具有倒锥形空间，所述罩体的上端连通有升气管；
进口与所述升气管上端连通的第二分离器，所述第二分离器的料腿与所述倒锥形空间连通；
位于所述反应器壳体外部的取热器，所述取热器的侧壁与所述倒锥形空间连通，下端与所述取热器出口催化剂分配器连通；
位于所述反应器壳体外部的汽提器，所述汽提器的侧壁与所述倒锥形空间连通，下端与所述再生器的催化剂入口连通。
在一种可能设计中，所述取热器的上端口与所述罩体的内腔连通。
在一种可能设计中，所述烯烃制备装置还包括：外循环管；
所述外循环管的上端口与所述倒锥形空间连通，下端口与所述反应器壳体连通；
在一种可能设计中，所述汽提器的上端口与所述罩体的内腔连通。
在一种可能设计中，所述再生催化剂分配器、所述取热器出口催化剂分配器均包括：呈放射状分布的多根分配管；
所述再生催化剂分配器的多根分配管均与所述再生器的催化剂出口连通；
所述取热器出口催化剂分配器的多根分配管均与所述取热器的下端口连通；
每根分配管上设有多个分配孔。
在一种可能设计中，所述原料入口包括：进料管和连通在所述进料管上方的分布管；
所述进料管的下端口凸出于所述反应器的下壁；
所述分布管上设有多个分布管喷嘴。
在一种可能设计中，所述反应稀相管包括：由上至下顺次连通的小径段和锥形段。
在一种可能设计中，所述罩体的内壁上由上至下依次设置有多个第一气体挡板；
所述反应稀相管上端的外壁上由上至下依次设置有多个第二气体挡板；
所述多个第一气体挡板与所述多个第二气体挡板之间配合形成汽提通道。
在一种可能设计中，所述第二分离器包括：分离壳体以及位于所述分离壳体内的集气室、多个旋风分离器；
所述集气室的上端与所述罩体上端的升气管连通，下端与所述多个旋风分离器连通。
在一种可能设计中，所述多个旋风分离器在所述集气室的外部沿周向均匀设置。
通过在反应器的上方设置两级快速分离设施，使得反应产物气和待生催化剂在分离器中迅速分离，减少了副反应的发生，也使装置尺寸较小，有利于烯烃制备装置的大型化设计；同时，控制待生催化剂抽出，使流入再生器的待生催化剂均为刚反应完的催化剂，降低了再生器负荷，提高了催化剂的再生效率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例提供的一种烯烃制备装置的结构示意图。
附图中的各个标号说明如下：
1-反应器；
11-反应器壳体；
12-反应段；
13-原料入口；
131-进料管，132-分布管；
14-取热器出口催化剂分配器；
15-再生催化剂分配器；
16-反应稀相管；
161-小径段，162-锥形段，163-第二气体挡板；
17-第一分离器；
18-罩体；
181-第一气体挡板；
19-升气管；
110-第二分离器；
1101-分离壳体，1102-集气室，1103-旋风分离器；
111-取热器；
112-汽提器；
113-外循环管；
2-再生器。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
图1是本实用新型实施例提供的一种烯烃制备装置的结构示意图，参见图1，该烯烃制备装置包括：反应器1和再生器2；
该反应器1包括：反应器壳体11，该反应器壳体11上设置有反应段12、原料入口13、取热器出口催化剂分配器14以及与该再生器2的催化剂出口连通的再生催化剂分配器15；
下端口与该反应器壳体11上端连通的反应稀相管16；
与该反应稀相管16上端侧壁连通的第一分离器17，该第一分离器17包括沿周向分布的多个旋流管171，且每个旋流管171在竖直平面内沿相同的方向弯曲；
套装在该反应稀相管16上的罩体18，该罩体18的下端与该反应稀相管16的下端之间具有倒锥形空间，该罩体18的上端连通有升气管19；
进口与该升气管19上端连通的第二分离器110，该第二分离器110的料腿与该倒锥形空间连通；
位于该反应器壳体11外部的取热器111，该取热器111的侧壁与该倒锥形空间连通，下端与该取热器出口催化剂分配器14连通；
位于该反应器壳体11外部的汽提器112，该汽提器112的侧壁与该倒锥形空间连通，下端与该再生器2的催化剂入口连通。
下面对本实用新型实施例提供的烯烃制备装置的工作原理进行详述：
甲醇原料和催化剂在反应器1中混合，甲醇发生反应，反应后的待生催化剂经再生器2处理后形成再生催化剂，再生催化剂流入反应器1中继续发挥催化作用。
其中待生催化剂指经过催化反应的表面附有积炭的催化剂。待生催化剂流入再生器2，在再生器2内约700℃的温度下通入空气，将待生催化剂上面的焦炭烧掉，烧掉焦炭后的催化剂叫做再生催化剂。
具体地，在反应器1中，甲醇在催化剂的催化作用下发生快速放热反应，生成乙烯、丙烯以及其他副产物；由于原料入口13处的高温甲醇气体流速较快，压强也较大，各反应产物以及经过反应有焦炭附着的待生催化剂在该压强的作用下快速向上流动，由反应器1经反应稀相管16流过第一分离器17，由于惯性作用在罩体18内高速旋转流动，从而气体和固体初步分离，大部分待生催化剂向下流入倒锥形空间内；其余部分的待生催化剂随气体经升气管19流入第二分离器110中，在第二分离器110中经过进一步的分离，分离后的气体流出该反应器1，分离后的待生催化剂经第二分离器110的料腿流入该倒锥形空间。
其中，倒锥形空间内的待生催化剂一部分流入汽提器112，进而流入再生器2进行再生；一部分流入该取热器111，通过取热器出口催化剂分配器14重新流入反应器1中。
待生催化剂通过在汽提器112和再生器2中进行汽提、烧焦等反应后，表面的焦炭被消除，形成再生催化剂，再生催化剂经再生催化剂分配器15重新流入反应器1中，以供循环使用。
通过在反应器1的上方设置两级快速分离设施，使得反应产物气和待生催化剂在分离器中迅速分离，减少了副反应的发生，也使装置尺寸较小，有利于烯烃制备装置的大型化设计；同时，控制待生催化剂抽出，使流入再生器2的待生催化剂均为刚反应完的催化剂，降低了再生器负荷，提高了催化剂的再生效率。
在一种可能设计中，该取热器111的上端口与该罩体18的内腔连通。
其中，该取热器111包括一个垂直设置的圆筒形壳体，壳体内垂直设置有多根套管式换热管。每一根换热管为封闭式结构，主要由进水管和汽水混合物套管组成。每根换热管是一个独立的传热元件，构成一个具有独立的水-汽回路的换热器。待生催化剂在取热器111中进行降温，降温后的待生催化剂经取热器出口催化剂分配器14流入反应器1中。少量伴随待生催化剂流入取热器111中的气体经上端口流回反应稀相管16中，避免由于待生催化剂流速不均匀造成的取热器111中压强不稳。
在一种可能设计中，该烯烃制备装置还包括：外循环管113；该外循环管113的上端口与该倒锥形空间连通，下端口与该反应器壳体11连通。
上述外循环管113上还设有滑阀，通过控制滑阀的开度来控制该外循环管113中的催化剂流量，调节该反应器1中的催化剂温度。
该倒锥形空间位于该反应稀相管16的下端与罩体18之间，呈环状，该倒锥形空间内部设有环形床，该汽提器112、取热器111和外循环管113均从该倒锥形空间内抽出催化剂，减少了反应产物的返混，保证了催化剂的纯度，也有利于催化剂的密相输送。
在一种可能设计中，该汽提器112的上端口与该罩体18的内腔连通。
该汽提器112用于对待生催化剂进行汽提，汽提器112中设有蒸汽入口、蒸汽出口以及固体分离口，通过蒸汽入口向该汽提器112内通入蒸汽，以便用水蒸汽将催化剂颗粒之间和颗粒孔隙内充满的油气置换出来，以减少焦炭产率，提高气体产率。该固体分离口与再生器2的进料口连通。
在一种可能设计中，该再生催化剂分配器15、该取热器催化剂出口催化剂分配器14均包括：呈放射状分布的多根分配管；该再生催化剂分配器15的多根分配管均与该再生器2的催化剂出口连通；该取热器出口催化剂分配器14的多根分配管均与该取热器111的下端口连通；每根分配管上设有多个分配孔。
上述设计便于均匀分配催化剂，能够优化原料与催化剂的接触效果，保持床层均匀，有利于反应的进行。
该取热器出口催化剂分配器14和再生催化剂分配器15均用于将催化剂通入该反应器1的反应段12中，用于使反应段12内的温度和催化剂的活性均一，提高反应的选择性。
在一种可能设计中，该原料入口13包括：进料管131和连通在该进料管131上方的分布管132；该进料管131的下端口凸出于该反应器1的下壁；该分布管132上设有多个分布管喷嘴。
上述设计用于均匀分布从进料管131进入的甲醇及蒸汽原料，采用分布管132结构进料可以增加装置的安全性，加热后的甲醇及蒸汽原料经该进料管131流入该分布管132内，通过该分布管132均匀分布到反应器1中，例如，可以将甲醇原料预热到170℃-250℃后，进行反应，反应温度可以控制在450℃-490℃，反应压力在0.05mpa-0.2mpa。
在一种可能设计中，该反应稀相管16包括：由上至下顺次连通的小径段161和锥形段162。
在一种可能设计中，该罩体18的内壁上由上至下依次设置有多个第一气体挡板181；该反应稀相管16上端的外壁上由上至下依次设置有多个第二气体挡板163；该多个第一气体挡板181与该多个第二气体挡板163之间配合形成汽提通道。
其中，该多个第一气体挡板181和该第二气体挡板163在上下方向上均具有多层。该多层第一气体挡板181和多层第二气体挡板163在高度上交叉设置，用于对由第一分离器17中落下的催化剂进行汽提，通过蒸汽将催化剂颗粒之间和颗粒孔隙内充满的油气置换出来，以减少焦炭产率，提高产品产率。
该罩体18的最大外径远小于同产量的相关反应设备的最大外径，例如，相关技术中：处理量为180万吨/年的湍流床mto设备，其反应设备的反应段直径通常为10000mm，在本实施例中，该反应稀相管16的最大外径(也就是反应器1的最大外径)为7000mm左右。上述设计大大降低了反应器1的尺寸，有利于大产量mto设备的设计。
在一种可能设计中，该第二分离器110包括：分离壳体1101以及位于该分离壳体1101内的集气室1102、多个旋风分离器1103；该集气室1102的上端与该罩体18上端的升气管19连通，下端与该多个旋风分离器1103连通。
该第二分离器110通过一个集气室1102将多个旋风分离器1103进行集合，提升了第二分离器110的分离能力，节省了空间，降低了装置的尺寸。
在一种可能设计中，该多个旋风分离器1103在该集气室1102的外部沿周向均匀设置。从而使由集气室1102中流出的气体均匀的流向各旋风分离器1103，使集气室1102中的气体的压强均匀的分配到各旋风分离器1103中，从而使该分离过程更加均匀，节省了空间，降低了装置的尺寸。
例如，相关技术中的处理量为180万吨/年的湍流床mto设备，其反应设备的稀相段直径通常为15000mm，在本实施例中，该第二分离器110的最大外径为7000mm左右。
在该装置中，再生器2的主要用途是对待生催化剂进行汽提、烧焦和二次汽提等处理，使之转化为再生催化剂，再将再生催化剂输送至反应器1中。再生器2包括：待生催化剂提升管、主风入口、再生器格栅、再生催化剂汽提器、再生烟气出口以及再生器2取热器。
其中，待生催化剂提升管的一端与汽提器的固体分离口连通，另一端通入再生器2的壳体内；主风入口上设有主风分布管，用于向再生器2的壳体内腔中输送主风，以便均匀分布气体，促进气固相的良好接触，支承催化剂床层，防止固体漏料；在再生器2的壳体内，该再生器2格栅设置在该再生器2主风分布管的上方，用于均匀分配从再生器2主风入口进入再生器2的主风，使主风与床层上的待生催化剂均匀接触，有利于待生催化剂均匀烧焦再生，得到含碳量均匀的再生催化剂，以提高反应的选择性。反应完的再生催化剂经再生催化剂汽提器汽提后通入反应器1中。
待生催化剂经过待生催化剂提升管，被提升至再生器2的内腔中，与主风入口输送的主风接触进行烧焦，烧焦后得到的再生催化剂经再生催化剂汽提器进行汽提后，流入再生催化剂分配器15中；再生器2的过剩热量由再生器2取热器取走；再生器2中生成的气体由再生烟气出口排出。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本实用新型的可选实施例，在此不再一一赘述。
上述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
1.一种烯烃制备装置，其特征在于，所述烯烃制备装置包括：反应器(1)和再生器(2)；
所述反应器(1)包括：反应器壳体(11)，所述反应器壳体(11)上设置有反应段(12)、原料入口(13)、取热器出口催化剂分配器(14)以及与所述再生器(2)的催化剂出口连通的再生催化剂分配器(15)；
下端口与所述反应器壳体(11)上端连通的反应稀相管(16)；
与所述反应稀相管(16)上端侧壁连通的第一分离器(17)，所述第一分离器(17)包括沿周向分布的多个旋流管(171)，且每个旋流管(171)在竖直平面内沿相同的方向弯曲；
套装在所述反应稀相管(16)上的罩体(18)，所述罩体(18)的下端与所述反应稀相管(16)的下端之间具有倒锥形空间，所述罩体(18)的上端连通有升气管(19)；
进口与所述升气管(19)上端连通的第二分离器(110)，所述第二分离器(110)的料腿与所述倒锥形空间连通；
位于所述反应器壳体(11)外部的取热器(111)，所述取热器(111)的侧壁与所述倒锥形空间连通，下端与所述取热器出口催化剂分配器(14)连通；
位于所述反应器壳体(11)外部的汽提器(112)，所述汽提器(112)的侧壁与所述倒锥形空间连通，下端与所述再生器(2)的催化剂入口连通。
2.根据权利要求1所述的烯烃制备装置，其特征在于，所述取热器(111)的上端口与所述罩体(18)的内腔连通。
3.根据权利要求1所述的烯烃制备装置，其特征在于，所述烯烃制备装置还包括：外循环管(113)；
所述外循环管(113)的上端口与所述倒锥形空间连通，下端口与所述反应器壳体(11)连通。
4.根据权利要求1所述的烯烃制备装置，其特征在于，所述汽提器(112)的上端口与所述罩体(18)的内腔连通。
5.根据权利要求1所述的烯烃制备装置，其特征在于，所述再生催化剂分配器(15)、所述取热器出口催化剂分配器(14)均包括：呈放射状分布的多根分配管；
所述再生催化剂分配器(15)的多根分配管均与所述再生器(2)的排料口连通；
所述取热器出口催化剂分配器(14)的多根分配管均与取热器(111)的下端口连通；
每根分配管上设有多个分配孔。
6.根据权利要求1所述的烯烃制备装置，其特征在于，所述原料入口(13)包括：进料管(131)和连通在所述进料管(131)上方的分布管(132)；
所述进料管(131)的下端口凸出于所述反应器(1)的下壁；
所述分布管(132)上设有多个分布管喷嘴。
7.根据权利要求1所述的烯烃制备装置，其特征在于，所述反应稀相管(16)包括：由上至下顺次连通的小径段(161)和锥形段(162)。
8.根据权利要求1所述的烯烃制备装置，其特征在于，所述罩体(18)的内壁上由上至下依次设置有多个第一气体挡板(181)；
所述反应稀相管(16)上端的外壁上由上至下依次设置有多个第二气体挡板(163)；
所述多个第一气体挡板(181)与所述多个第二气体挡板(163)之间配合形成汽提通道。
9.根据权利要求1所述的烯烃制备装置，其特征在于，所述第二分离器(110)包括：分离壳体(1101)以及位于所述分离壳体(1101)内的集气室(1102)、多个旋风分离器(1103)；
所述集气室(1102)的上端与所述罩体(18)上端的升气管(19)连通，下端与所述多个旋风分离器(1103)连通。
10.根据权利要求9所述的烯烃制备装置，其特征在于，所述多个旋风分离器(1103)在所述集气室(1102)的外部沿周向均匀设置。
技术总结