用于流化床的挡板的制作方法

1.本发明涉及一种在流化床中使用的挡板，以及利用包含该挡板的流化床。


背景技术：

2.低碳烯烃，特别是乙烯和丙烯，是重要的基础化工原料，其需求量在不断增加。目前，由含氧化合物通过流化床反应器转化制烯烃的工艺，特别是由甲醇通过流化床反应器转化制烯烃(mto)的工艺受到越来越多的重视。
3.mto工艺中，流化床反应器的操作条件，包括温度、压力、重量空速、积碳量、以及反应区内平均催化剂密度等等如何匹配以达到最理想的双烯收率，是人们一直关注的问题。例如，文献cn101328103a公开了一种甲醇或二甲醚转化为低碳烯烃的工艺，包括甲醇或二甲醚的原料进入流化床反应器的反应区中，与包括硅铝磷酸盐分子筛的催化剂接触；其中，反应压力以表压计为0.05～1mpa、反应区平均温度为450～550℃、反应区平均空塔气速为0.8～2.0米/秒的条件下，反应区的平均密度为20～300千克/立方米，所述反应区内的催化剂平均积炭量为1.5～4.5％重量。低碳烯烃碳基选择性最高达到81.51%重量。
4.然而，随着市场上对乙烯、丙烯需求量的不断增加，对低碳烯烃生产技术提出了更高的要求。
5.利用流化床反应器进行生产（例如低碳烯烃的生产）时，流化床反应器的操作压力、空速是重要的参数。例如在甲醇生产低碳烯烃的工艺中，由于甲醇转化为低碳烯烃的反应为增分子反应，提高反应压力一般都会导致甲醇转化率和低碳烯烃选择性的降低，因此一般mto工艺都选择在低压（如小于0.2mpa）下进行反应。随着市场对低碳烯烃的需求增加，mto工艺大型化、规模化是必然趋势。通过按一定比例增加原料的投入，同时提高流化床反应器的压力和空速，技术人员是很容易达到增加低碳烯烃产能的目的。但是， 根据现有技术，对于生产厂商而言，压力和空速提高后，虽然低碳烯烃的产能增加了，但由甲醇转化为目标产物的效率相应会降低，造成甲醇物耗增加，从经济的角度来看，未必是划算的；另一方面，压力和空速提高后，有更多的催化剂颗粒悬浮于反应器的稀相段，在旋风分离器处理能力有限的情况下，反应气体将会夹带更多的催化剂带出反应器系统，造成催化剂跑损量的增加，久而久之，反应器内催化剂藏量不断减小，催化剂负荷增加，最终影响到甲醇转化到目标产物的收率。


技术实现要素：

6.本发明的发明人发现，在较高的反应压力和空速条件下，通过调整流化床反应器反应区内空床气速μ与反应区内平均催化剂密度ρ（在本发明的上下文中，为方便起见，“反应区内平均催化剂密度”与“床层平均催化剂密度”和“床层密度”互换使用）的关系，既能保证高的甲醇转化率，又能保证高的低碳烯烃选择性。另一方面，已知的是，压力和空速提高后，有更多的催化剂颗粒悬浮于反应器的稀相段，在旋风分离器处理能力有限的情况下，反应气体将会夹带更多的催化剂带出反应器系统，造成催化剂跑损量的增加；对此，本发明的
发明人进一步发现，通过设计特定的挡板结构用于流化床，能够有助于实现空床气速μ与床层密度ρ的调整。本发明基于这些发现而完成。
7.具体而言，本发明涉及以下方面的内容：1、用于流化床反应器的挡板构件b（1），所述挡板构件b（1）包含多个肋板（7），肋板（7）的排布为辐射状（a）、螺旋状（b1-b2）、树枝状（c1~ c3）中的一种；所述挡板构件b（1）投影于流化床的反应区横截面时，未被该投影占据的横截面积占流化床的反应区横截面面积的70%~95%；其中的肋板（7）为π型（d1~ d4）、倒v型（d5）、斜板型（d6）、圆弧型（d7）中的任意一种；所述肋板（7）开有小孔（10）；所述的小孔（10）为圆形、椭圆形、矩形、三角形、多边形等的任一种；所述π型（d1~ d4）肋板（6）包括肋板侧翼（9）和肋板顶部（8）。
8.2、根据方面1或本发明任何其它方面所述的挡板构件b，其中的辐射状（a）或螺旋状（b1-b2）排布的挡板构件b
j
（1）包括肋板（7）和定位圈r
i
（6）；所述定位圈r
i
（6）同心布置；所述肋板（7）与定位圈r
i
（6）相连，且沿周向均匀分布，其中：（a）所述定位圈r
i
（6）数量独立地为n，n为在1~10之间变化的值，i=1~n；所述n个定位圈r
i
将所述流化床的反应区在径向分为同轴的n 1个肋板圈层，每个肋板圈层用l
g
表示，g=1~(n 1)；和（b）所述每个肋板圈层的肋板（7）数量为p，第g个肋板圈层l
g
中的肋板（7）数量为p
g
，p
g
的范围为（3~10）
×
g。
9.3、根据方面2或本发明任何其它方面所述的挡板构件b，其中的螺旋状（b1-b2）排布挡板构件（1）的肋板（7）外弧度切线与半径方向的夹角为α，α为10~80
°
，优选为20~70
°
，还优选30~60
°
。
10.4、根据方面2或本发明任何其它方面所述的挡板构件b，其中的树枝状（c1~ c3）排布的挡板构件b
j
（1）肋板（7）由多个主肋板（4）和多个副肋板（5）组成；每个所述挡板构件b
j
（1）上主肋板（4）数量独立地为k，k为2~8；所述主肋板（4）和副肋板（5）垂直交叉排列；所述每个挡板构件b
j
（1）上的副肋板（5）总数独立地为q，q为10~40。
11.5、根据方面4或本发明任何其它方面所述的挡板构件b，其中的树枝状挡板构件b
j
（1）具有i型树枝状排布（c1），其中所述多个主肋板（4）中的两个长度各自为d-2
×
h1且彼此垂直，分别称为第一主肋板和垂直主肋板；所述多个主肋板（4）中的其它主肋板（4）平行于所述第一主肋板排布，间距h4相同；每个主肋板（4）上的副肋板（5）平行排布，间距h2相同；第一主肋板上最靠近所述垂直主肋板的一对副肋板分别与该垂直主肋板距离h2，与第一主肋板相邻的两个主肋板上分别最靠近所述垂直主肋板的一对副肋板分别与该垂直主肋板距离1/2h2，间隔主肋板（4）上的副肋板（5）在长度方向上处于一条直线上；间隔主肋板（4）上的副肋板（5）端间距离h3为（d-2
×
h1）/k的（0.01~0.2）倍。
12.6、根据方面4或本发明任何其它方面所述的挡板构件b，其中的树枝状挡板构件b
j
具有ii型树枝状排布（c2~ c3），其中的挡板构件（1）的主肋板（4）交叉排布，且在圆周方向上均匀排布，长度为d-2
×
h1；每个主肋板（4）上的副肋板（5）数量相同，彼此平行布置且间距h5相同；每个主肋板（4）上的副肋板（5）形成扇形区域，各扇形区域间的距离h6为h1的0.5~3倍。
13.7、根据方面2或4或本发明任何其它方面所述的挡板构件b，其中的肋板（7）宽度l
为（d-2
×
h1）/（p或q）的（0.2~0.9）倍，肋板（7）高度δ为肋板（7）宽度l的（0.1~0.6）倍。
14.8、根据方面7或本发明任何其它方面所述的挡板构件b，其中的π型（d1~ d4）肋板（6）的肋板顶部（8）的宽度l1为肋板（7）宽度l的（0.1~0.5）倍；π型（d1和 d3）肋板（6）的肋板顶部（8）的高度δ1为肋板（7）高度δ的（0.05~0.3）倍。
15.9、一种用于制备低碳烯烃的流化床反应器，其特征在于，该流化床反应器在其反应区中包含至少2个如方面1-8中或本发明任何其它方面任一所述的挡板构件b。
16.10、根据方面9或本发明任何其它方面所述的流化床反应器，其特征在于，所述流化床反应器中挡板构件b的数量为m，m为在2~50，优选2~30，更优选2~20，还优选2~10之间变化的整数值。
17.11、根据方面9或本发明任何其它方面所述的流化床反应器，其特征在于，所述挡板构件沿所述流化床的反应区轴向设置，除h1之外，相邻两个所述挡板构件b
j
（1）之间的距离为h
j
，且除h1之外的其余各个h
j
独立地为流化床反应区直径d的0.2~1倍，其中j=2~m。
18.12、根据方面9或本发明任何其它方面所述的流化床反应器，其特征在于，所述挡板构件（1）与所述流化床反应器的反应区横截面的角度为-25~60
°
，优选为-20~50
°
，更优选为-15~40
°
。
19.13、如方面1-8中或本发明任何其它方面任一所述的挡板构件b用于在流化床中调节空床气速的用途，其中使用固体催化剂作为流化颗粒或流化颗粒的一部分，其中，测量该流化床反应区的空床气速μ，将其与该流化床反应区中的所述固体催化剂的床层平均催化剂密度ρ进行比较，视需要调节所述空床气速μ，以使得所述空床气速μ和所述床层平均催化剂密度ρ满足下式（i）：ρ=0.356μ
3-4.319μ
2-35.57μ m
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（i）其中m=250-554，优选300-550，或400-500，例如487.9；μ单位为米/秒，ρ单位为千克/立方米；其特征在于，所述流化床包含至少2个如本发明所述的挡板构件b。
20.14、根据方面13或本发明任何其它方面所述的用途，其特征在于，所述床层平均催化剂密度为200~500千克/立方米，优选250~450千克/立方米，更优选300~430千克/立方米。
21.附图说明
22.图1例示显示了使用本发明方法进行低碳烯烃制备的反应器。
23.图2例示显示了可用于本发明方法的辐射状（a）挡板构件。
24.图3a-b例示显示了可用于本发明方法的螺旋状（b1-b2）挡板构件。
25.图4a-c例示显示了可用于本发明方法的树枝状（c1~ c3）挡板构件。
26.图5例示显示了可用于本发明挡板构件的肋板。
27.技术效果根据本发明工艺，反应区处理能力提高。
28.根据本发明工艺，既能保证高的原料转化率，又能保证高的低碳烯烃选择性，低碳烯烃（乙烯 丙烯）平均碳基收率可达到83%以上。
具体实施方式
29.下面对本发明的具体实施方式进行详细说明，但是需要指出的是，本发明的保护范围并不受这些具体实施方式的限制，而是由附录的权利要求书来确定。
30.本说明书提到的所有出版物、专利申请、专利和其它参考文献全都引于此供参考。除非另有定义，本说明书所用的所有技术和科学术语都具有本领域技术人员常规理解的含义。在有冲突的情况下，以本说明书的定义为准。
31.当本说明书以词头“本领域技术人员公知”、“现有技术”或其类似用语来导出材料、物质、方法、工艺、步骤、装置或部件等时，该词头导出的对象涵盖本技术提出时本领域常规使用的那些，但也包括目前还不常用，却将变成本领域公认为适用于类似目的的那些。
32.在本说明书的上下文中，所使用的术语“流化床反应区”，是针对流化床反应器而言的。理想地，流化床反应器包括反应区、进口区和分离区。“进口区”是在反应器中引入原料和催化剂的区段。“反应区”是在反应器中进料与催化剂在有效将进料的含氧化合物转化为轻烯烃产物的条件下接触的区段。“分离区”是在反应器中催化剂和反应器内的任何其它固体与产物分离的区段。典型地，反应区位于进口区和分离区之间。
33.在本说明书的上下文中，当涉及术语“挡板”时，本领域已知的放置于流化床反应区下部、主要用于流化气体分布的气体分布器或者主要用于原料分布的进料分布板不属于本发明所述的“挡板”。相反，将如下文所述的，在例如使用进料分布板时，本发明的最下层挡板也位于该进料分布板的上方。
34.在本说明书的上下文中，所使用的术语“空床气速”，是指按空床计算得到的气体线速度。其计算方法为：假设气固流动属于平推流，反应区内真实反应条件下单位时间的气体体积流量除以反应区横截面积。
35.在本说明书的上下文中，所使用的术语“空速”，是指原料进料质量流量除以反应区内催化剂总重量，单位为h-1
。
36.在本说明书的上下文中，所使用的术语“床层平均催化剂密度”，其计算方法为反应区内催化剂的总重量除以反应区体积。
37.在本说明书的上下文中，催化剂积炭量（或者平均积碳量）的计算方法为催化剂上的积炭质量除以所述催化剂的质量。催化剂上的积炭质量测定方法如下：称量0.1~1克的带碳催化剂置于高温碳分析仪中燃烧，通过红外测定燃烧生成的二氧化碳质量，从而得到催化剂上的积炭质量。为了测定反应区内的催化剂积碳量，可以从反应区的各个位置，连续或周期性引出或者直接取出等量的小份催化剂。
38.在本说明书的上下文中，当本发明用于甲醇制烯烃反应时，所使用的术语“碳基收率”，计算方法为单位时间内获得的产品质量除以甲醇分子中的ch2进料质量。
39.在没有明确指明的情况下，本说明书内所提到的所有百分数、份数、比率等都是以重量为基准的，而且压力是表压。
40.在本说明书的上下文中，在反应器尺寸不变地情况下，当原料处理规模无法实现所需的空床气速时，通过补加惰性介质（如水蒸气等）实现。
41.在本说明书的上下文中，本发明的任何两个或多个实施方式都可以任意组合，由此而形成的技术方案属于本说明书原始公开内容的一部分，同时也落入本发明的保护范围。
42.发明人已经出乎意料地发现，流化床反应区内，当空床气速μ与床层平均催化剂密度ρ满足以下式（i）时，能够有助于实现空床气速μ与床层密度ρ的调整，既能保证高的甲醇转化率，又能保证高的低碳烯烃选择性：ρ=0.356μ
3-4.319μ
2-35.57μ m
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（i）其中m=250-554，优选300-550，或400-500，例如487.9；μ单位为米/秒，ρ单位为千克/立方米。
43.不受限于任何已知理论，据信在所述流化床的反应区内设置挡板构件b（1）有助于实现流化床内空床气速μ与床层密度ρ的调节，以使所述空床气速μ和所述床层密度ρ满足根据所述式（i）。在各个实施方式中，对于给定流化床，该挡板构件（1）层数在每种情况下独立地为m，m为在1~10之间变化的值。
44.对于具有m层挡板构件（1）的反应器，每层挡板构件b（1）用b
j
表示，j=1~m。相邻两个所述挡板构件b
j
和b
j-1
之间的距离称为h
j
，其中最下层挡板构件b1（1）与甲醇进料分布板之间的距离规定为h1，则h1与反应区高度之比为0.1-0.4，例如0.2-0.3，例如0.25，其余各个h
j
独立地为流化床反应区直径d的0.2~1倍。在一个实施方式中，除h1之外的其余各个h
j
相同。在一个实施方式中，所述流化床反应区优选具有圆形或基本圆形的横截面。在一个实施方式中，相邻两个所述挡板构件b
j
（1）交错排列或上、下重叠排列。所述挡板构件b
j
（1）包含多个肋板（7），肋板（7）的排布为辐射状（a）、螺旋状（b1-b2）、树枝状（c1~ c3）中的一种。每层所述挡板构件b
j
（1）的多个肋板（7）的排布相同或不同。所述挡板构件b
j
（1）投影于流化床的反应区横截面时，未被该投影占据的横截面积占流化床的反应区横截面面积的70%~95%。任一所述挡板构件b
j
（1）组成的最外侧边缘与流化床的反应区筒体壁面（2）间的距离均为h1；且在各实施方式中，所述h1独立地为一个在流化床的反应区直径d的0.005~0.05倍之间的数值。也就是说，全部所述挡板构件b
j
（1）组成的最外侧边缘的连接线构成的图形具有（d-2
×
h1）的水力直径；并且当所述流化床反应区优选具有圆形的横截面时，全部所述挡板构件b
j
（1）组成的最外侧边缘构成的图形为直径（d-2
×
h1）的圆形。
45.在一个实施方式中，参见图2以及图3a和3b，辐射状（a）或螺旋状（b1-b2）排布的挡板构件b
j
（1）包括肋板（7）和定位圈r
i
（6）。在一个实施方式中，所述定位圈r
i
（6）同心布置；所述肋板（7）与定位圈r
i
（6）相连，且沿周向均匀分布，其中：（a）在各个实施方式中，所述定位圈r
i
（6）数量独立地为n，n为在1~10之间变化的值，每层定位圈（6）用r
i
表示，i=1~n，其中r1表示径向最内侧的定位圈，而r
n
为径向最外侧的定位圈；所述n个定位圈r
i
将所述流化床的反应区在径向分为同轴的n 1个肋板圈层，每个肋板圈层用l
g
表示，g=1~(n 1)，其中l1为径向最内侧的肋板圈层，而l
n 1
为径向最外侧的肋板圈层；和（b）所述每个肋板圈层的肋板（7）数量为p，第g个肋板圈层l
g
中的肋板（7）数量为p
g
，p
g
的范围为（3~10）
×
g。
46.在一个实施方式中，辐射状（a）或螺旋状（b1-b2）排布的挡板构件b
j
（1）中不包含定位圈。在该实施方式中，肋板（7）数量为3~10。
47.在一个实施方式中，参见图2，对于一个给定反应器，全部挡板构件b
j
（1）均采用相同的辐射状（a）排布。
48.在一个实施方式中，参见图3a和3b，螺旋状（b1-b2）排布挡板构件（1）的肋板（7）外
弧度切线与半径方向的夹角为α，α为10~80
°
；当所述挡板构件b
j
（1）包括定位圈r
i
（6）时，所述螺旋状（b1-b2）挡板构件b
j
（1）的第g个肋板圈层与第g 1个肋板圈层的肋板（7）可同向或反向布置。其中，所述同向或反向布置所指的方向是对于肋板（7）的俯视图而言，螺旋的顺时针（右手）螺旋或逆时针（左手）螺旋方向。优选地，在一个实施方式中，参见图3a和3b，对于一个给定反应器，全部挡板构件b
j
（1）均采用相同的螺旋状（b1-b2）排布。
49.在一个实施方式中，参见图4a-4c，树枝状（c1~ c3）排布的挡板构件b
j
（1）肋板（7）由多个主肋板（4）和多个副肋板（5）组成。在各个实施方式中，所述主肋板（4）数量独立地为k，k为2~8。所述主肋板（4）和副肋板（5）垂直交叉排列，呈树枝状。在各个实施方式中，所述每个挡板构件b
j
（1）上的副肋板（5）总数独立地为q，q为10~40。每两个所述挡板构件b
j
（1）上主肋板（4）数量相同或不同。在一个实施方式中，每个所述挡板构件b
j
（1）上主肋板（4）数量相同。每两个所述主肋板（4）上的副肋板（5）数量相同或不同。
50.在一个实施方式中，参见图4a，树枝状挡板构件b
j
（1）具有i型树枝状排布（c1），所述的i型树枝状排布（c1）是指其中所述多个主肋板（4）中的两个长度各自为（d-2
×
h1）且彼此垂直，分别称为第一主肋板和垂直主肋板；换言之，当所述挡板构件b
j
（1）的最外侧边缘的连接线构成圆形（或基本圆形）时，所述第一主肋板和垂直主肋板的长度等于该连接线构成的圆形（或基本圆形）的直径。所述多个主肋板（4）中的其它主肋板（4）平行于所述第一主肋板排布，各自在其长度方向上连续，间距h4相同。每个主肋板（4）上的多个副肋板（5）平行排布，间距h2相同，且各自在长度方向上从该主肋板到与其相邻的两个主肋板之间延伸至距离该主肋板h0（h0>0，图中未示出）的位置；或对于在外侧的主肋板来说，其上的多个副肋板（5）各自在长度方向上从与其相邻的一个主肋板到全部所述挡板构件b
j
（1）组成的最外侧边缘的连接线构成的图形之间延伸。第一主肋板上最靠近所述垂直主肋板的一对（两个）副肋板分别与该垂直主肋板距离h2，与第一主肋板相邻的两个主肋板上分别最靠近所述垂直主肋板的一对副肋板（总计4个）分别与该垂直主肋板距离1/2h2。在一个实施方式中，间隔主肋板（4）上的各个副肋板（5）在长度方向上分别对齐（处于一条直线上）。在本发明上下文中，肋板的所述“间隔”是指两个肋板之间有且只有一个同类型的、同等排布方式的其它肋板；例如，参见图4a，3个相邻的平行主肋板中，被中间主肋板隔开的两个主肋板称为“间隔”主肋板。间隔主肋板（4）上的每两个相邻副肋板（5）在长度方向上隔开的间距称为端间距离h3，所述每两个相邻副肋板（5）具有相同的端间距离h3，在每种情况下独立为（d-2
×
h1）/k的（0.01~0.2）倍之间的值。相应地，当使用宽度l的主肋板（4）时，h3=2h0 i。优选地，在一个实施方式中，参见图4a，对于一个给定反应器，全部挡板构件b
j
（1）均采用相同的i型树枝状排布（c1）。
51.在一个实施方式中，参见图4b和4c，树枝状挡板构件b
j
具有ii型树枝状排布（c2~c3），所述的ii型树枝状排布（c2~c3）是指其中的挡板构件（1）的主肋板（4）交叉排布，且在圆周方向上均匀排布，每一主肋板长度均为d-2
×
h1。所有主肋板（4）上的副肋板（5）数量相同。每一主肋板（4）上的副肋板（5）彼此平行布置且间距h5相同。每个主肋板（4）上的副肋板（5）最外侧边缘与该主肋板最外侧一起构成的连接线形成扇形区域。对于同一挡板构件b
j
（1），其上各主肋板（4）上的副肋板（5）形成的扇形区域间具有相等的间距h6，其在各种情况下独立地为h1的0.5~3倍。优选地，在一个实施方式中，参见图4b和4c，对于一个给定反应器，全部挡板构件b
j
（1）均采用相同的ii型树枝状排布（c2~c3）。
52.不受限于任何已知理论，在一个实施方式中，据信多个挡板构件b
j
（1）可采用辐射状（a）、螺旋状（b1-b2）、树枝状（c1~ c3）中的多种的组合。
53.在一个实施方式中，参见图5，肋板（7）为π型（d1~ d4）、倒v型（d5）、斜板型（d6）、圆弧型（d7）中的任意一种；所述肋板（7）开有小孔（10）；所述的小孔（10）为圆形、椭圆形、矩形、三角形、多边形等的任一种；所述π型（d1~ d4）肋板（6）包括肋板侧翼（9）和肋板顶部（8）。在一个实施方式中，所述小孔的排布和开孔率等没有特别限制，只要其满足前述和后述关于肋板（7）和挡板构件b
j
（1）的各种要求即可，特别是例如满足挡板构件b
j
（1）投影于流化床的反应区横截面时，未被该投影占据的横截面积占流化床的反应区横截面面积的70%~95%。
54.参见图5，d1形式的π型肋板（7）为具有向上凸起的弧形顶部（8）和弧形侧翼（9）的肋板；d2形式的π型肋板（7）为具有平坦顶部（8）和弧形侧翼（9）的肋板；d3形式的π型肋板（7）为具有向上凸起的弧形顶部（8）和平面侧翼（9）的肋板；以及d4形式的π型肋板（7）为具有平坦顶部（8）和平面侧翼（9）的肋板。其中，参见图5，对d1形式和d2形式的π型肋板（7），对于该π型肋板（7）沿肋板长度方向的正投影而言，相对于由该投影形状以及侧翼末端的端点连接线形成的封闭图形来说，其弧形侧翼相对于该封闭图形内部是“凹”的。
55.在一个实施方式中，参见图5，肋板（7）宽度l为（d-2
×
h1）/（p或q）的（0.2~0.9）倍，肋板（7）高度δ为肋板（7）宽度l的（0.1~0.6）倍。其中，肋板（7）的宽度l是指该肋板安装于反应器中时，其在反应器横截面上投影的宽度；肋板（7）的高度δ是指该肋板安装于反应器中时，其在反应器轴向上投影的高度。
56.在一个实施方式中，π型（d1~ d4）肋板（6）的肋板顶部（8）的宽度l1为肋板（7）宽度l的（0.1~0.5）倍；π型（d1和 d3）肋板（6）的肋板顶部（8）的高度δ1为肋板（7）高度δ的（0.05~0.3）倍。其中，肋板顶部（8）的宽度l1是指该肋板安装于反应器中时，肋板顶部（8）在反应器横截面上投影的宽度；肋板顶部（8）的高度δ1是指该肋板安装于反应器中时，肋板顶部（8）在反应器轴向上投影的高度。
57.在一个实施方式中，所述挡板构件（1）与所述流化床反应区横截面的角度为-25~60
°
，优选为-20~50
°
，更优选为-15~40
°
。
58.在一个实施方式中，本发明提供了本发明所述挡板构件b用于在流化床中调节空床气速的用途，其中使用固体催化剂作为流化颗粒或流化颗粒的一部分，其特征在于，测量该流化床反应区的空床气速μ，将其与该流化床反应区中的所述固体催化剂的床层平均催化剂密度ρ进行比较，视需要调节所述空床气速μ，以使得所述空床气速μ和所述床层平均催化剂密度ρ满足下式（i）：ρ=0.356μ
3-4.319μ
2-35.57μ m
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（i）其中m为设定值，为250-554，优选300-550，或400-500，或450-500之间的一个数值，例如480、481.8、482.5、483、484.4、485、486、487、487.5、487.9、488、488.3、489、或490；μ单位为米/秒，ρ单位为千克/立方米；其特征在于，所述流化床包含一个或多个如本发明所述的挡板构件b。
59.优选地，当使用挡板构件时，流化床的全部挡板构件均为本发明所述的挡板构件b。
60.在一个实施方式中，对于实际的流化床操作，例如对于给定的催化剂和反应器，床
层密度ρ相应确定，由此依据式（i）计算得到所需的空床气速μ。将由此得到的μ为数值点作为对空床气速的目标设定值，来对实际操作的空床气速进行调节。在此，对空床气速依据所述目标设定值进行调节的具体方法没有特定限制，例如通过调节阀门的开度、调节泵或压缩机的输出等。
61.在流化床的操作中，所述空床气速μ和所述床层平均催化剂密度ρ都可能随时间波动。例如，本发明涉及的床层平均催化剂密度ρ计算为反应区内催化剂的总重量除以反应区体积，而公知地，随流化床的操作，反应区内的催化剂总量可能降低，从而造成ρ降低。再如，由于进料的不稳定等原因，空床气速μ也可能发生变化。
62.相应地，对于给定的m设定值，为满足式（i），ρ和/或μ的变化可能引起对流化床的频繁调节。不受限于任何已知理论，据信在流化床的实际操作中，可以给出处于m设定值的控制区间的控制值m’，其例如为距离m设定值的
±
5%，优选
±
2%、或
±
1%、或
±
0.5%的范围内，该控制区间不必相对于设定值对称设置。例如，对于487的m设定值，其控制区间可为例如480-495，例如482-490、485-492、486-489等。由此，对于给定的m设定值，只要存在处于该设定值m的控制区间内的控制值m’使得空床气速μ和床层密度ρ满足所述式（i），则不必立即调节空床气速μ。当该设定值m的控制区间内没有控制值m’能够使得空床气速μ和床层密度ρ满足所述式（i）时，则带入设定值m，根据此时的床层密度ρ计算出相应的空床气速μ的计算值，并依据该计算值调节空床气速。
63.本发明还涉及本发明所述挡板构件b用来制备低碳烯烃的工艺，包括含氧化合物原料在流化床反应区与分子筛催化剂接触，在有效条件下生成低碳烯烃产品的步骤；其特征在于，所述流化床反应区内，使得空床气速μ与床层平均催化剂密度ρ满足下式（i）：ρ=0.356μ
3-4.319μ
2-35.57μ m
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（i）；其中，m=250-554，优选300-550，或400-500，例如487.9；μ单位为米/秒，ρ单位为千克/立方米；或者在所述空床气速μ与床层平均催化剂密度ρ不满足式（i）时，通过如本发明所述调节空床气速的方法来调节空床气速，以使所述空床气速μ与床层平均催化剂密度ρ满足所述式（i）；其特征在于，在该工艺中使用包含本发明所述挡板构件b的流化床。
实施例
64.【实施例1】使用流化床反应器，其包括流化床反应区，使用固体催化剂作为流化颗粒，反应区底部设有进料管线（11）和进料分布板（12），所述流化床的反应区内设有多个挡板构件b
j
（1），其中j=5；挡板构件（1）通过支架（3）固定在反应区内；所述挡板构件b
j
（1）相邻的两层交错排列；所述挡板构件（1）层与层之间的距离为h
j
，最下层挡板构件b1（1）设置于距离甲醇进料分布板h1的位置。所述挡板构件b
j
（1）包含多个肋板（7），肋板（7）的排布为辐射状（a）；所述每层挡板构件b
j
（1）的多个肋板（7）的排布相同； 辐射状（a）排布的挡板构件b
j
（1）包括肋板（7）和定位圈r
i
（6）；所述定位圈r
i
（6）同心布置；所述肋板（7）与定位圈r
i
（6）相连，且沿周向均匀分布，所述定位圈r
i
（6）数量为n，n为3，每层定位圈（6）用i表示，i=1~n，其中r1表示径向最内侧的定位圈，而r
n
为径向最外侧的定位圈；所述n个定位圈r
i
将所述流化床的反应区在
径向分为同轴的n 1个肋板圈层l
g
，其中g=1~(n 1)，其中第1个肋板圈层为径向最内侧的肋板圈层；所述每个肋板圈层的肋板（7）数量为p，第g个肋板圈层l
g
中的肋板（7）数量为p
g
，p
g
为5
×
g。
65.肋板（7）为π型（d1）；所述肋板（7）开有小孔（10）；所述的小孔（10）为圆形；所述π型（d1）肋板（6）包括肋板侧翼（9）和肋板顶部（8）。肋板（7）宽度l为（d-2
×
h1）/p的0.5倍，肋板（7）高度δ为肋板（7）宽度l的0.5倍。π型（d1）肋板（6）的肋板顶部（8）的宽度l1为肋板（7）宽度l的0.35倍；π型（d1）肋板（6）的肋板顶部（8）的高度δ1为肋板（7）高度δ的0.15倍。π型（d1）肋板（6）的肋板侧翼（9）为圆弧形。
66.所述挡板构件b
j
（1）投影于流化床的反应区横截面时，未被该投影占据的横截面积占流化床的反应区横截面面积的80%。h1与反应区高度之比为0.25，h
j
为流化床的反应区直径d的0.5倍；所述挡板构件b
j
（1）的最外侧边缘与流化床的反应区筒体壁面（2）间的距离h1为流化床的反应区直径d的0.01倍。挡板构件b1（1）与所述流化床反应区横截面的角度为0
°
。
67.测量该流化床反应区的空床气速μ，将其与该流化床反应区中的所述固体催化剂的床层平均催化剂密度ρ进行比较，视需要调节所述空床气速μ，以使得所述空床气速μ和所述床层平均催化剂密度ρ满足下式（i）：ρ=0.356μ
3-4.319μ
2-35.57μ m
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（i）其中m设定值487.9，控制区间486-489；μ单位为米/秒，ρ单位为千克/立方米。
68.将所述流化床反应器用于甲醇制烯烃反应。流化床反应器为快速流态化型式，甲醇原料进料规模为240万吨/年，反应器反应区直径为8米，高度为10米，运行周期以7天计。
69.包括甲醇原料（甲醇纯度为95wt%，其它主要为水）的物流经进料管线进入反应器的反应区中，与分子筛催化剂接触，反应生成含有低碳烯烃的产品，携带待生催化剂经过气固快速分离区进入反应器分离区，其中，气固快速分离设备分离出来的大部分催化剂进入汽提区，而气相产品以及部分未被气固快速分离设备分离的催化剂经入旋风分离器分离进行再次分离，催化剂经过旋风分离器的料腿返回到汽提区，气相产品经集气室、出口管线进入后续的分离工段。被气固快速分离区和旋风分离器分离出的待生催化剂经过汽提后分为两部分，一部分通过催化剂外循环斜管返回到反应区的底部；另外一部分经过待生斜管进入再生器的密相段中烧炭再生，焦炭燃烧生成的烟气经过旋风分离器后通过烟气出口管线进入后续的能量回收系统，再生完成的再生催化剂通过再生斜管返回反应区。
70.反应器顶部压力为0.2 mpa，反应温度为480℃。催化剂平均积炭量为3.5wt%，反应区床层平均密度为426千克/立方米、空床气速为1.5米/秒。催化剂活性组分为硅铝磷分子筛，所述硅铝磷分子筛为sapo-34。
71.取样分析结果表明，一个运行周期内，反应器出口乙烯 丙烯平均碳基收率为82.71%。
72.【实施例2】按照实施例1所述的条件和步骤，只是：肋板（7）的排布为螺旋状（b1），螺旋状（b1）排布挡板构件（1）的肋板（7）外弧度切线与半径方向的夹角为α，α为30
°
；所述挡板构件b
j
（1）包括定位圈r
i
（6），所述螺旋状（b1）挡板构件b
j
（1）的相邻两个肋板圈层（第i个肋板圈层与第i
1个肋板圈层）的肋板（7）为同向布置。
73.肋板（7）为π型（d3），所述肋板（7）开有小孔（10）；所述的小孔（10）为椭圆形；肋板（7）宽度l为（d-2
×
h1）/p的0.4倍，肋板（7）高度δ为肋板（7）宽度l的0.4倍。π型（d3）肋板（6）的肋板顶部（8）的宽度l1为肋板（7）宽度l的0.2倍；π型（d3）肋板（6）的肋板顶部（8）的高度δ1为肋板（7）高度δ的0.1倍。π型（d3）肋板（6）的肋板侧翼（9）为平面。
74.反应区床层平均密度为485千克/立方米、空床气速为1.5米/秒。
75.其他未专门指出的条件和步骤均与实施例1相同。
76.取样分析结果表明，一个运行周期内，反应器出口乙烯 丙烯平均碳基收率为83.02%。
77.【实施例3】按照实施例2所述的条件和步骤，只是：肋板（7）的排布为螺旋状（b2），即所述螺旋状（b2）挡板构件b
j
（1）的相邻两个肋板圈层（第i个肋板圈层与第i 1个肋板圈层）的肋板（7）为反向布置。
78.反应区床层平均密度为474千克/立方米、空床气速为1.5米/秒。
79.其他未专门指出的条件和步骤均与实施例2相同。
80.取样分析结果表明，一个运行周期内，反应器出口乙烯 丙烯平均碳基收率为82.94%。
81.【实施例4】按照实施例2所述的条件和步骤，只是：螺旋状（b1）排布挡板构件（1）的肋板（7）外弧度切线与半径方向的夹角为α，α为60
°
。
82.肋板（7）为圆弧型（d7）；所述肋板（7）开有小孔（10）；所述的小孔（10）为圆形；肋板（7）宽度l为（d-2
×
h1）/p的0.6倍，肋板（7）高度δ为肋板（7）宽度l的0.5倍。
83.反应区床层平均密度为407千克/立方米、空床气速为1.5米/秒。
84.其他未专门指出的条件和步骤均与实施例2相同。
85.取样分析结果表明，一个运行周期内，反应器出口乙烯 丙烯平均碳基收率为82.01%。
86.【实施例5】按照实施例1所述的条件和步骤，只是：甲醇进料规模为300万吨/年，反应器反应区直径为8米，反应器顶部压力为0.3mpa，反应温度为500℃，催化剂平均积炭量为4.0wt%，反应区床层平均密度为454千克/立方米、空床气速为2.5米/秒。
87.其他未专门指出的条件和步骤均与实施例1相同。
88.取样分析结果表明，一个运行周期内，反应器出口乙烯 丙烯平均碳基收率为81.87%。
89.【实施例6】按照实施例1所述的条件和步骤，只是：甲醇进料规模为300万吨/年，反应器反应区直径为8米，反应器顶部压力为0.3mpa，反应温度为500℃，催化剂平均积炭量为4.0wt%，反应区床层平均密度为397千克/立方米、空床气速为2.5米/秒。
90.其他未专门指出的条件和步骤均与实施例1相同。
91.取样分析结果表明，一个运行周期内，反应器出口乙烯 丙烯平均碳基收率为
81.45%。
92.【实施例7】按照实施例1所述的条件和步骤，只是：催化剂平均积炭量为4.0wt%，反应区床层平均密度为355千克/立方米、空床气速为3米/秒。
93.其他未专门指出的条件和步骤均与实施例1相同。
94.取样分析结果表明，一个运行周期内，反应器出口乙烯 丙烯平均碳基收率为81.36%。
95.【实施例8】按照实施例1所述的条件和步骤，只是：催化剂平均积炭量为4.0wt%，反应区床层平均密度为505千克/立方米、空床气速为1.0米/秒。
96.其他未专门指出的条件和步骤均与实施例1相同。
97.取样分析结果表明，一个运行周期内，反应器出口乙烯 丙烯平均碳基收率为83.05%。
98.【实施例9】按照实施例1所述的条件和步骤，只是：甲醇原料进料规模为180万吨/年，催化剂平均积炭量为3.0wt%，反应区床层平均密度为450千克/立方米、空床气速为1.15米/秒。
99.其他未专门指出的条件和步骤均与实施例1相同。
100.取样分析结果表明，一个运行周期内，反应器出口乙烯 丙烯平均碳基收率为83.14%。
101.【实施例10】按照实施例1所述的条件和步骤，只是：所述每个肋板圈层的肋板（7）数量为p，第g个肋板圈层中的肋板（7）数量为p
g
，p
g
为8
×
g。肋板（7）宽度l为（d-2
×
h1）/p的0.8倍，肋板（7）高度δ为肋板（7）宽度l的0.2倍。π型（d1）肋板（6）的肋板顶部（8）的宽度l1为肋板（7）宽度l的0.45倍；π型（d1）肋板（6）的肋板顶部（8）的高度δ1为肋板（7）高度δ的0.2倍。
102.所述挡板构件b
j
（1）投影于流化床的反应区横截面时，未被该投影占据的横截面积占流化床的反应区横截面面积的83%。h1与反应区高度之比为0.25，h
j
为流化床的反应区直径d的0.4倍；所述挡板构件b
j
（1）的最外侧边缘与流化床的反应区筒体壁面（2）间的距离h1为流化床的反应区直径d的0.02倍。挡板构件b1（1）与所述流化床反应区横截面的角度为-10
°
。
103.反应区床层平均密度为447千克/立方米、空床气速为1.5米/秒。
104.其他未专门指出的条件和步骤均与实施例1相同。
105.取样分析结果表明，一个运行周期内，反应器出口乙烯 丙烯平均碳基收率为82.82%。
106.【实施例11】按照实施例1所述的条件和步骤，只是：所述挡板构件b
j
（1）投影于流化床的反应区横截面时，未被该投影占据的横截面积占流化床的反应区横截面面积的75%。h1与反应区高度之比为0.25，h
j
为流化床的反应区直径d的0.7倍；所述挡板构件b
j
（1）的最外侧边缘与流化床的反应区筒体壁面（2）间的距离h1为流化床的反应区直径d的0.03倍。挡板构件b1（1）与所述流化床反应区横截面的角度为20
°
。
107.反应区床层平均密度为410千克/立方米、空床气速为1.5米/秒。
108.其他未专门指出的条件和步骤均与实施例1相同。
109.取样分析结果表明，一个运行周期内，反应器出口乙烯 丙烯平均碳基收率为82.33%。
110.【实施例12】按照实施例1所述的条件和步骤，所述流化床的反应区内设有多个挡板构件b
j
（1），其中j=3；肋板（7）的排布为树枝状（c1）。
111.树枝状（c1）排布的挡板构件b
j
（1）肋板（7）由主肋板（4）和副肋板（5）组成；所述主肋板（4）数量为k，k为4；所述主肋板（4）和副肋板（5）垂直交叉排列，呈树枝状；所述每个挡板构件b
j
（1）上的副肋板（5）总数独立地为q，q为30。挡板构件（1）的主肋板（4）平行排布，长度不等，间距相同；每个主肋板（4）上的副肋板（5）数量不同，平行排布，间距相同；间隔主肋板（4）上的副肋板（5）在一条直线上；间隔主肋板（4）上的副肋板（5）端间距离h3为（d-2
×
h1）/k的0.1倍。
112.所述挡板构件b
j
（1）投影于流化床的反应区横截面时，未被该投影占据的横截面积占流化床的反应区横截面面积的75%。h1与反应区高度之比为0.15，h
j
为流化床的反应区直径d的0.5倍；所述挡板构件b
j
（1）的最外侧边缘与流化床的反应区筒体壁面（2）间的距离h1为流化床的反应区直径d的0.05倍。挡板构件b1（1）与所述流化床反应区横截面的角度为0
°
。
113.反应区床层平均密度为382千克/立方米、空床气速为1.5米/秒。
114.其他未专门指出的条件和步骤均与实施例1相同。
115.取样分析结果表明，一个运行周期内，反应器出口乙烯 丙烯平均碳基收率为81.03%。
116.【实施例13】按照实施例1所述的条件和步骤，所述流化床的反应区内设有多个挡板构件b
j
（1），其中j=3；肋板（7）的排布为树枝状（c2）。
117.树枝状（c2）排布的挡板构件b
j
（1）肋板（7）由主肋板（4）和副肋板（5）组成；所述主肋板（4）数量为k，k为4；所述主肋板（4）和副肋板（5）垂直交叉排列，呈树枝状；所述每个挡板构件b
j
（1）上的副肋板（5）总数独立地为q，q为30。挡板构件（1）的主肋板（4）交叉排布，长度为d-2
×
h1；每个主肋板（4）上的副肋板（5）数量相同；每个主肋板（4）上的副肋板（5）形成扇形区域，各扇形区域间的距离h6为h1的1倍。每个扇形区域内的副肋板（5）平行布置且间距h5相同。
118.所述挡板构件b
j
（1）投影于流化床的反应区横截面时，未被该投影占据的横截面积占流化床的反应区横截面面积的78%。h1与反应区高度之比为0.25，h
j
为流化床的反应区直径d的0.5倍；所述挡板构件b
j
（1）的最外侧边缘与流化床的反应区筒体壁面（2）间的距离h1为流化床的反应区直径d的0.04倍。挡板构件b1（1）与所述流化床反应区横截面的角度为0
°
。
119.反应区床层平均密度为400千克/立方米、空床气速为1.5米/秒。
120.其他未专门指出的条件和步骤均与实施例1相同。
121.取样分析结果表明，一个运行周期内，反应器出口乙烯 丙烯平均碳基收率为
81.25%。
122.【实施例14】按照实施例1所述的条件和步骤，所述流化床的反应区内设有多个挡板构件b
j
（1），其中j=3；肋板（7）的排布为树枝状（c3）。
123.树枝状（c3）排布的挡板构件b
j
（1）肋板（7）由主肋板（4）和副肋板（5）组成；所述主肋板（4）数量为k，k为8；所述主肋板（4）和副肋板（5）垂直交叉排列，呈树枝状；所述每个挡板构件b
j
（1）上的副肋板（5）总数独立地为q，q为36。挡板构件（1）的主肋板（4）交叉排布，长度为d-2
×
h1；每个主肋板（4）上的副肋板（5）数量相同；每个主肋板（4）上的副肋板（5）形成扇形区域，各扇形区域间的距离h6为h1的1倍。每个扇形区域内的副肋板（5）平行布置且间距h5相同。
124.所述挡板构件b
j
（1）投影于流化床的反应区横截面时，未被该投影占据的横截面积占流化床的反应区横截面面积的82%。h1与反应区高度之比为0.25，h
j
为流化床的反应区直径d的0.5倍；所述挡板构件b
j
（1）的最外侧边缘与流化床的反应区筒体壁面（2）间的距离h1为流化床的反应区直径d的0.04倍。挡板构件b1（1）与所述流化床反应区横截面的角度为0
°
。
125.反应区床层平均密度为417千克/立方米、空床气速为1.5米/秒。
126.其他未专门指出的条件和步骤均与实施例1相同。
127.取样分析结果表明，一个运行周期内，反应器出口乙烯 丙烯平均碳基收率为81.67%。
128.【实施例15】按照实施例14所述的条件和步骤，肋板（7）为π型（d3），所述肋板（7）开有小孔（10）；所述的小孔（10）为椭圆形；肋板（7）宽度l为（d-2
×
h1）/p的0.4倍，肋板（7）高度δ为肋板（7）宽度l的0.4倍。π型（d3）肋板（6）的肋板顶部（8）的宽度l1为肋板（7）宽度l的0.2倍；π型（d3）肋板（6）的肋板顶部（8）的高度δ1为肋板（7）高度δ的0.1倍。π型（d3）肋板（6）的肋板侧翼（9）为平面。
129.反应区床层平均密度为390千克/立方米、空床气速为1.5米/秒。
130.其他未专门指出的条件和步骤均与实施例14相同。
131.取样分析结果表明，一个运行周期内，反应器出口乙烯 丙烯平均碳基收率为81.22%。
132.【实施例16】按照实施例14所述的条件和步骤，肋板（7）为圆弧型（d7）；所述肋板（7）开有小孔（10）；所述的小孔（10）为圆形；肋板（7）宽度l为（d-2
×
h1）/p的0.6倍，肋板（7）高度δ为肋板（7）宽度l的0.5倍。
133.反应区床层平均密度为375千克/立方米、空床气速为1.5米/秒。
134.其他未专门指出的条件和步骤均与实施例14相同。
135.取样分析结果表明，一个运行周期内，反应器出口乙烯 丙烯平均碳基收率为81.03%。
136.【实施例17】按照实施例1所述的条件和步骤，只是所述硅铝磷分子筛为sapo-18。
137.其他未专门指出的条件和步骤均与实施例1相同。
138.取样分析结果表明，一个运行周期内，反应器出口乙烯 丙烯平均碳基收率为81.54%。
139.【比较例1】按照实施例1所述的条件和步骤，反应区内不设置所述挡板，催化剂平均积炭量为4.0wt%，反应区床层平均密度为120千克/立方米、空床气速为1.5米/秒。
140.其他未专门指出的条件和步骤均与实施例1相同。
141.取样分析结果表明，一个运行周期内，反应器出口乙烯 丙烯平均碳基收率为80.07%。
142.【比较例2】按照比较例1所述的条件和步骤，反应器尺寸不变，甲醇进料规模提高至240万吨/年，反应区内不设置所述挡板，催化剂平均积炭量为4.2wt%，反应区床层平均密度为90千克/立方米、空床气速为2米/秒。
143.其他未专门指出的条件和步骤均与比较例1相同。
144.取样分析结果表明，一个运行周期内，反应器出口乙烯 丙烯平均碳基收率为79.57%。
145.【比较例3】按照比较例1所述的条件和步骤，反应器尺寸不变，甲醇进料规模提高至300万吨/年，反应区内不设置所述挡板，催化剂平均积炭量为4.5wt%，反应区床层平均密度为60千克/立方米、空床气速为2.5米/秒。
146.其他未专门指出的条件和步骤均与比较例1相同。
147.取样分析结果表明，一个运行周期内，反应器出口乙烯 丙烯平均碳基收率为75.34%。
148.【比较例4】按照实施例5所述的条件和步骤，反应区内不设置所述挡板，催化剂平均积炭量为5wt%，反应区床层平均密度为30千克/立方米、空床气速为2米/秒。
149.其他未专门指出的条件和步骤均与实施例5相同。
150.取样分析结果表明，一个运行周期内，反应器出口乙烯 丙烯平均碳基收率为72.09%。
151.【比较例5】按照实施例5所述的条件和步骤，反应区内不设置所述挡板，催化剂平均积炭量为5wt%，反应区床层平均密度为30千克/立方米、空床气速为2米/秒。
152.其他未专门指出的条件和步骤均与实施例5相同。
153.取样分析结果表明，一个运行周期内，反应器出口乙烯 丙烯平均碳基收率为72.09%。
154.显然，采用本发明的工艺，可以达到提高低碳烯烃收率的目的，具有较大的技术优势，可用于低碳烯烃的工业生产中。