CN106140033A

CN106140033A - 一种催化剂的添加方法

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Publication number: CN106140033A
Application number: CN201510155541.6A
Authority: CN
Inventors: 徐又春; 郭劲鹤; 孙秋荣; 李爱国; 杨旭东; 寇肖; 董海芳; 王发辉; 孙晓娟; 张钟岩; 罗妍; 杨红斌; 李健; 田纪伟; 曾菁; 冯好喆
Original assignee: Sinopec Engineering Group Co Ltd; Sinopec Guangzhou Engineering Co Ltd
Current assignee: Sinopec Engineering Group Co Ltd; Sinopec Guangzhou Engineering Co Ltd
Priority date: 2015-04-02
Filing date: 2015-04-02
Publication date: 2016-11-23
Anticipated expiration: 2035-04-02
Also published as: CN106140033B

Abstract

本发明公开了一种催化剂的添加方法，用于移动床甲醇转化制烃类过程，将新鲜催化剂从催化剂罐(1)添加到移动床反应器。该方法包括如下步骤：A.卸料操作，B.第一次保持操作，C.装料操作，D.第二次保持操作。步骤A～D循环一次称为一个操作循环，所使用的时间称为循环周期。在一个操作循环中，将添加到移动床反应器的新鲜催化剂的添加量除以循环周期，得到新鲜催化剂添加速度。通过对新鲜催化剂添加速度进行调整，可以使新鲜催化剂添加速度处于移动床反应器需要的新鲜催化剂添加速度允许的误差范围内，按移动床反应器需要的新鲜催化剂添加速度连续地向移动床反应器在线补充新鲜催化剂。

Description

一种催化剂的添加方法

技术领域

本发明属于甲醇转化制烃类技术领域，涉及一种催化剂的添加方法，用于向移动床反应器添加新鲜催化剂。

背景技术

目前，甲醇制丙烯(MTP)、甲醇制汽油(MTG)和甲醇制芳烃(MTA)等甲醇转化制烃类技术为国内外研究的热点。这些技术一方面可以进行煤资源的高效化工利用，另一方面可以解决因石油资源短缺而导致相关产品进口依存度高的问题。甲醇转化制烃类反应中，移动床技术受到了极大的关注。但采用该技术，催化剂的生焦速率较快，较短时间内就可以在催化剂的表面生成较多的焦炭、使催化剂的活性显著下降，需经过再生使催化剂的活性得以恢复。催化剂的再生频次有限，失效的催化剂需从再生器上部分离料斗卸出，是引起催化剂损耗的一个重要因素。催化剂在反应、再生及输送过程中会不可避免地发生破损、产生催化剂粉尘，催化剂粉尘经粉尘收集系统滤除，也是引起催化剂损耗的一个因素。为使催化反应能够稳定地进行，就需要不断地向移动床反应器添加新鲜催化剂以补充催化剂的损耗，来保持移动床反应器内催化剂的活性平衡和藏量一定。中国专利CN101830769B公开了一种采用移动床技术将甲醇转化为丙烯的方法，提到了将来自再生区的再生催化剂同补加的新鲜催化剂一起通过加料设备送入甲醇反应区的甲醇移动床反应器，但对如何添加新鲜催化剂没有进一步详细说明。移动床反应器需要的新鲜催化剂添加速度是阶段性变化的，与甲醇转化制烃类装置的运行周期、运行状态、催化剂磨损程度等因素有关。如果新鲜催化剂的添加方法不当，催化反应就不能够稳定地进行。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术所存在的上述问题，提供一种催化剂的添加方法。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种催化剂的添加方法，用于移动床甲醇转化制烃类过程，将新鲜催化剂从催化剂罐添加到移动床反应器，其特征在于该方法包括如下步骤：

A.卸料操作：打开充压阀，经充压管线向催化剂添加闭锁料斗通入氮气，将催化剂添加闭锁料斗的压力升至与再生器下部料斗的压力基本相等，之后关闭充压阀、打开出料阀，使催化剂添加闭锁料斗内的新鲜催化剂经卸料管线向下落入再生器下部料斗，当催化剂添加闭锁料斗内的新鲜催化剂料位下降到设定的低料位点时，关闭出料阀4，完成卸料操作；

B.第一次保持操作：卸料操作完成后，保持该步骤结束时的操作状态；

C.装料操作：打开泄压阀，使催化剂添加闭锁料斗内的氮气经泄压管线泄放到催化剂罐，将催化剂添加闭锁料斗的压力降至与催化剂罐的压力基本相等，然后打开进料阀，使催化剂罐内的新鲜催化剂经进料管线向下落入催化剂添加闭锁料斗，当催化剂添加闭锁料斗内的新鲜催化剂料位上升到设定的高料位点时，关闭进料阀和泄压阀，完成装料操作；

D.第二次保持操作：装料操作完成后，保持该步骤结束时的操作状态；

上述的步骤A～D连续循环进行，操作过程中，经氮气管线向再生器下部料斗通入氮气，甲醇转化制烃类装置的再生器内的再生催化剂经再生催化剂管线向下落入再生器下部料斗，催化剂添加闭锁料斗内的新鲜催化剂落入再生器下部料斗后与再生催化剂一起经输送管线向下落入再生器下部提升器，再经提升器管线进入移动床反应器。

步骤A～D循环一次称为一个操作循环，所使用的时间称为循环周期，由步骤A的卸料操作时间、步骤B的第一次保持操作时间、步骤C的装料操作时间和步骤D的第二次保持操作时间组成，在一个操作循环中，将添加到移动床反应器的新鲜催化剂的添加量除以循环周期，得到新鲜催化剂添加速度，根据移动床反应器需要的新鲜催化剂添加速度调整一个操作循环的循环周期中的第一次保持操作时间和/或第二次保持操作时间，使该操作循环的新鲜催化剂添加速度处于移动床反应器需要的新鲜催化剂添加速度允许的误差范围内。

采用本发明，具有如下的有益效果：本发明提供了向甲醇转化制烃类移动床反应器添加新鲜催化剂的详尽操作过程，本领域技术人员能够很容易地实施。根据移动床反应器需要的新鲜催化剂添加速度的变化，本发明可以及时地对新鲜催化剂添加速度进行调整，使新鲜催化剂添加速度处于移动床反应器需要的新鲜催化剂添加速度允许的误差范围内，按移动床反应器需要的新鲜催化剂添加速度连续地向移动床反应器在线补充新鲜催化剂，保持移动床反应器内催化剂的活性平衡和藏量一定，使催化反应能够稳定地进行。采用本发明，在不影响甲醇转化制烃类装置正常运行的情况下，还可以通过调整新鲜催化剂添加速度、在线全部更换反应-再生系统内失效的催化剂。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。附图和具体实施方式并不限制本发明要求保护的范围。

附图说明

图1是用于实现本发明催化剂添加方法的催化剂添加装置的示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明的催化剂添加装置自上而下设有催化剂罐1、催化剂添加闭锁料斗2、再生器下部料斗7、再生器下部提升器8，它们均与石油化工移动床催化重整装置中所用的基本相同。图1所示的装置还设有氮气源19、控制器9。催化剂罐1的底部和上部与催化剂添加闭锁料斗2的顶部之间分别设有进料管线10和泄压管线14，进料管线10上设有进料阀3，泄压管线14上设有泄压阀5。催化剂添加闭锁料斗2的顶部与氮气源19之间设有充压管线13，充压管线13上设有充压阀6。催化剂添加闭锁料斗2的底部与再生器下部料斗7的顶部之间设有卸料管线11，卸料管线11上设有出料阀4。催化剂添加闭锁料斗2上设有具有计量功能的料位计传感器15。再生器下部料斗7的顶部与甲醇转化制烃类装置的再生器(图1中未示出)之间设有再生催化剂管线18，中部与氮气源19之间设有氮气管线12，底部与再生器下部提升器8的顶部之间设有输送管线16。再生器下部提升器8的顶部设有提升器管线17，与甲醇转化制烃类装置的移动床反应器相连；移动床反应器一般为多级，提升器管线17通常与第一级移动床反应器相连，图略。控制器9与进料阀3、出料阀4、泄压阀5、充压阀6和料位计传感器15之间分别设有测控线。料位计传感器15可以测出催化剂添加闭锁料斗2内新鲜催化剂的料位，并将料位信号经测控线传送给控制器9。

进料管线10、卸料管线11的内直径一般为40～80毫米，氮气管线12、充压管线13、泄压管线14的内直径一般为25～50毫米。

进料阀3、出料阀4通常使用可以控制催化剂颗粒流动的带有电动或电磁执行机构的球阀，泄压阀5、充压阀6通常使用可以控制气体流动的带有电动或电磁执行机构的球阀。

采用图1所示的装置，可以在甲醇转化制烃类的工艺过程中将新鲜催化剂从催化剂罐1添加到移动床反应器。正式操作之前先进入准备阶段，包括如下内容：

1.催化剂添加闭锁料斗2的标定

a.标定前，确认进料阀3、出料阀4、泄压阀5以及充压阀6均处于关闭状态，催化剂添加闭锁料斗2内无新鲜催化剂。向催化剂罐1装入一定量的新鲜催化剂(保证满足标定过程的需要)，再依次打开泄压阀5、进料阀3，使催化剂罐1内的新鲜催化剂经进料管线10向下落入催化剂添加闭锁料斗2。当催化剂添加闭锁料斗2内的新鲜催化剂料位达到设定的低料位点时开始计时；新鲜催化剂料位上升到设定的高料位点时计时结束，并关闭进料阀3。上述计时开始至结束的时间为一个装料操作时间。

b.拆除卸料管线11位于出料阀4的出口至再生器下部料斗7顶部之间的管段，在出料阀4的出口连接上干净的编织袋，之后打开出料阀4并开始计时。催化剂添加闭锁料斗2内的新鲜催化剂经卸料管线11位于催化剂添加闭锁料斗2的底部至出料阀4入口之间的管段、由出料阀4的出口向下落入编织袋。当催化剂添加闭锁料斗2内的新鲜催化剂料位下降到设定的低料位点时计时结束，并关闭出料阀4。之后取下编织袋，倒出新鲜催化剂进行称重。上述计时开始至结束的时间为一个卸料操作时间。

步骤a和步骤b中，进料阀3和出料阀4的开关操作、向催化剂添加闭锁料斗2加入新鲜催化剂和将催化剂添加闭锁料斗2内的新鲜催化剂排入编织袋的操作、计时操作、在出料阀4的出口连接编织袋和取下编织袋的操作、对新鲜催化剂进行称重的操作均进行多次。直至某连续三次操作、新鲜催化剂连续三次称重的误差均处于-5％～+5％的范围(按每次称重值与三次称重平均值的差值除以三次称重平均值来计算)，得出催化剂添加闭锁料斗2新鲜催化剂的装料操作时间和卸料操作时间(按连续三次操作的装料操作时间和卸料操作时间的平均值计算)。催化剂添加闭锁料斗2一次的新鲜催化剂装料量(等于正式操作时的一个操作循环中添加到移动床反应器的新鲜催化剂的添加量)，按连续三次操作的新鲜催化剂称重值的平均值计算。

催化剂添加闭锁料斗2标定后，以后就不再标定。标定后，将卸料管线11位于出料阀4的出口至再生器下部料斗7顶部之间的管段重新安装好。

2.向催化剂罐1装入足够的新鲜催化剂，保证满足正式操作过程中多个(例如50～500个)操作循环的需要。催化剂罐1上安装有氮封阀，通过管线与氮气源19相连(图略)。打开氮封阀向催化剂罐1通入氮气，使催化剂罐1处于氮封状态，氮封压力为微正压(不高于0.005MPa；本发明提到的压力为表压)；目的是为了防止催化剂罐1内的新鲜催化剂受潮。

正式操作之前，预先向催化剂添加闭锁料斗2装入新鲜催化剂，新鲜催化剂的料位处于设定的高料位点。正式操作之前，进料阀3、出料阀4、泄压阀5、充压阀6均处于关闭状态。

本发明催化剂添加方法的正式操作过程，包括如下步骤：

A.卸料操作：打开充压阀6，经充压管线13向催化剂添加闭锁料斗2通入来自氮气源19的氮气，将催化剂添加闭锁料斗2的压力升至与再生器下部料斗7的压力基本相等(催化剂添加闭锁料斗2的压力比再生器下部料斗7的压力高0～0.009MPa)。之后关闭充压阀6、打开出料阀4，使催化剂添加闭锁料斗2内的新鲜催化剂经卸料管线11向下落入再生器下部料斗7。当催化剂添加闭锁料斗2内的新鲜催化剂料位下降到设定的低料位点时，关闭出料阀4，完成卸料操作。此时，进料阀3、出料阀4、泄压阀5、充压阀6均处于关闭状态。

B.第一次保持操作：卸料操作完成后，保持该步骤结束时的操作状态。

C.装料操作：打开泄压阀5，使催化剂添加闭锁料斗2内的氮气经泄压管线14泄放到催化剂罐1，将催化剂添加闭锁料斗2的压力降至与催化剂罐1的压力基本相等(压差基本上为0MPa)。然后打开进料阀3，使催化剂罐1内的新鲜催化剂经进料管线10向下落入催化剂添加闭锁料斗2。当催化剂添加闭锁料斗2内的新鲜催化剂料位上升到设定的高料位点时，关闭进料阀3和泄压阀5，完成装料操作。此时，进料阀3、出料阀4、泄压阀5、充压阀6均处于关闭状态。

D.第二次保持操作：装料操作完成后，保持该步骤结束时的操作状态。

上述的步骤A～D连续循环进行。

操作过程中，经氮气管线12向再生器下部料斗7通入来自氮气源19的氮气对再生器下部料斗7进行增压，再生器内的再生催化剂经再生催化剂管线18向下落入再生器下部料斗7。催化剂添加闭锁料斗2内的新鲜催化剂落入再生器下部料斗7后与再生催化剂一起经输送管线16向下落入再生器下部提升器8，再在通入再生器下部提升器8的来自其它氮气源的氮气(图略)的作用下、经提升器管线17进入移动床反应器(通常是进入第一级移动床反应器)。上述的过程是一直持续进行的，在步骤B的第一次保持操作和步骤D的第二次保持操作时也不中断；这使得本发明可以连续地向移动床反应器补充新鲜催化剂。

步骤A～D循环一次称为一个操作循环，所使用的时间称为循环周期，由步骤A的卸料操作时间、步骤B的第一次保持操作时间、步骤C的装料操作时间和步骤D的第二次保持操作时间组成。在一个操作循环中，将添加到移动床反应器的新鲜催化剂的添加量(即标定的催化剂添加闭锁料斗2一次的新鲜催化剂装料量)除以循环周期，得到新鲜催化剂添加速度。根据移动床反应器需要的新鲜催化剂添加速度调整一个操作循环的循环周期中的第一次保持操作时间和/或第二次保持操作时间，使该操作循环的新鲜催化剂添加速度处于移动床反应器需要的新鲜催化剂添加速度允许的误差范围内。

上述的正式操作过程，在一个操作循环的循环周期中，步骤A的卸料操作时间一般为2～8分钟，步骤B的第一次保持操作时间一般为0.5～60分钟，步骤C的装料操作时间一般为3～10分钟，步骤D的第二次保持操作时间一般为0.5～60分钟。在一个操作循环中，新鲜催化剂的添加量一般为10～60千克，移动床反应器需要的新鲜催化剂的添加速度一般为10～400千克/小时。

催化剂添加闭锁料斗2的容积(设定的高料位点与设定的低料位点之间的有效容积)，应能够储存上述添加量的新鲜催化剂。例如，移动床反应器需要的新鲜催化剂添加速度为100千克/小时，一个操作循环的循环周期为36分钟，那么催化剂添加闭锁料斗2的容积应按能够储存60千克的新鲜催化剂设计。

本发明的优选方案是，上述的正式操作过程，在一个操作循环的循环周期中，步骤A的卸料操作时间为3～5分钟，步骤B的第一次保持操作时间为5～14分钟，步骤C的装料操作时间为3～5.5分钟，步骤D的第二次保持操作时间为5～14分钟。在一个操作循环中，新鲜催化剂的添加量为20～50千克，移动床反应器需要的新鲜催化剂的添加速度为10～80千克/小时。

移动床反应器需要的新鲜催化剂添加速度允许的误差范围一般为-5％～+5％，最好为-3％～+3％。

本发明所述的催化剂为甲醇转化制烃类(例如甲醇制丙烯、甲醇制汽油或甲醇制芳烃)工艺所用的分子筛颗粒催化剂；其形状为球形，粒径一般为1～4毫米。

本发明，向催化剂罐1、催化剂添加闭锁料斗2、再生器下部料斗7通入氮气，均是通入这些设备内催化剂料位上方的气相空间。催化剂添加闭锁料斗2内的氮气泄放到催化剂罐1，是氮气从催化剂添加闭锁料斗2的气相空间泄放到催化剂罐1的气相空间。上述设备的压力，即是指其气相空间顶部的压力。催化剂添加闭锁料斗2与催化剂罐1和再生器下部料斗7之间分别设有压差传感器(压力测点在各设备气相空间的顶部)，可以测出催化剂添加闭锁料斗2与催化剂罐1以及与再生器下部料斗7之间的压差。各压差传感器与控制器9之间分别设有测控线，将压差传感器测出的压差信号经测控线传送给控制器9(图略)。

控制器9可以是PLC(可编程序控制器)、DCS(分散控制系统)、电脑等。在本发明的操作过程中，控制器9可以接受压差传感器传送的催化剂添加闭锁料斗2与催化剂罐1以及与再生器下部料斗7之间的压差信号；接受料位计传感器15传送的催化剂添加闭锁料斗2内新鲜催化剂的料位信号；控制进料阀3、出料阀4、泄压阀5、充压阀6的开关状态；计量时间；计算新鲜催化剂添加速度并与移动床反应器需要的新鲜催化剂添加速度进行比较，通过人机界面调整新鲜催化剂添加速度，使新鲜催化剂添加速度处于移动床反应器需要的新鲜催化剂添加速度允许的误差范围内。本领域技术人员可以很容易地实现控制器9的上述功能，因此详细说明从略。通过使用控制器9，可以使本发明的正式操作过程自动进行。

Claims

1.一种催化剂的添加方法，用于移动床甲醇转化制烃类过程，将新鲜催化剂从催化剂罐(1)添加到移动床反应器，其特征在于该方法包括如下步骤：

A.卸料操作：打开充压阀(6)，经充压管线(13)向催化剂添加闭锁料斗(2)通入氮气，将催化剂添加闭锁料斗(2)的压力升至与再生器下部料斗(7)的压力基本相等，之后关闭充压阀(6)、打开出料阀(4)，使催化剂添加闭锁料斗(2)内的新鲜催化剂经卸料管线(11)向下落入再生器下部料斗(7)，当催化剂添加闭锁料斗(2)内的新鲜催化剂料位下降到设定的低料位点时，关闭出料阀4，完成卸料操作；

C.装料操作：打开泄压阀(5)，使催化剂添加闭锁料斗(2)内的氮气经泄压管线(14)泄放到催化剂罐(1)，将催化剂添加闭锁料斗(2)的压力降至与催化剂罐(1)的压力基本相等，然后打开进料阀(3)，使催化剂罐(1)内的新鲜催化剂经进料管线(10)向下落入催化剂添加闭锁料斗(2)，当催化剂添加闭锁料斗(2)内的新鲜催化剂料位上升到设定的高料位点时，关闭进料阀(3)和泄压阀(5)，完成装料操作；

上述的步骤A～D连续循环进行，操作过程中，经氮气管线(12)向再生器下部料斗(7)通入氮气，甲醇转化制烃类装置的再生器内的再生催化剂经再生催化剂管线(18)向下落入再生器下部料斗(7)，催化剂添加闭锁料斗(2)内的新鲜催化剂落入再生器下部料斗(7)后与再生催化剂一起经输送管线(16)向下落入再生器下部提升器(8)，再经提升器管线(17)进入移动床反应器。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在一个操作循环的循环周期中，步骤A的卸料操作时间为2～8分钟，步骤B的第一次保持操作时间为0.5～60分钟，步骤C的装料操作时间为3～10分钟，步骤D的第二次保持操作时间为0.5～60分钟。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：在一个操作循环中，新鲜催化剂的添加量为10～60千克，移动床反应器需要的新鲜催化剂的添加速度为10～400千克/小时。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在一个操作循环的循环周期中，步骤A的卸料操作时间为3～5分钟，步骤B的第一次保持操作时间为5～14分钟，步骤C的装料操作时间为3～5.5分钟，步骤D的第二次保持操作时间为5～14分钟。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：在一个操作循环中，新鲜催化剂的添加量为20～50千克，移动床反应器需要的新鲜催化剂的添加速度为10～80千克/小时。

6.根据权利要求1至5中任何一项所述的方法，其特征在于：移动床反应器需要的新鲜催化剂添加速度允许的误差范围为-5％～+5％。