CN108854868B - 流化床反应器及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及流化床反应器领域，具体涉及一种流化床反应器及其应用。所述流化床反应器包括反应装置和配置于该反应器上的催化剂抽取装置以便在线抽取催化剂。本发明的流化床反应器，通过在流化床反应器本身配置催化剂抽取装置，所得的反应器可以在无需中断催化反应的条件下实时、在线地抽取催化剂，既可以不破坏反应的进行，又可以实时监测催化剂的性能，例如催化剂积炭量及积碳物种变化等。
Description
技术领域
本发明涉及流化床反应器领域，具体涉及一种流化床反应器及其应用。
背景技术
流化床反应器在石油化工领域内很常见，主要用于重油的催化裂化，其可分为提升管式和床层式，目前在大多数甲醇制烯烃工艺技术中得到广泛应用。在甲醇制烯烃反应中，催化剂是其中的最重要的核心技术之一，因此研究反应过程中催化剂积炭量及积碳物种变化很有必要，而且对将来设计更加高效的催化剂具有很高的指导意义。目前的流化床反应器，均没有在线抽取催化剂的功能，只能待反应中断或者结束，降温后将催化剂从反应器中取出，一次只能分析一个时间点的催化剂样品，效率较低，不利于多个催化剂样品的检测分析及催化剂的筛选。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无需中断催化反应、可在线提取催化剂的流化床反应器及其应用。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种流化床反应器，所述流化床反应器包括反应装置和配置于该反应器上的催化剂抽取装置以便在线抽取催化剂。
本发明第二方面提供一种评价催化剂性能的方法，该方法包括：采用上述流化床反应器进行反应，通过所述催化剂抽取装置在线抽取催化剂以用于评价。
本发明第三方面提供一种甲醇制烯烃的方法，该方法包括：采用上述流化床反应器来催化甲醇制备烯烃，其中，该方法还包括通过所述催化剂抽取装置在线抽取催化剂以检测反应过程。
本发明的流化床反应器，通过在流化床反应器本身配置催化剂抽取装置，所得的反应器可以在无需中断催化反应的条件下实时、在线地抽取催化剂，既可以不破坏反应的进行，又可以实时监测催化剂的性能，例如催化剂积炭量及积碳物种变化等。
附图说明
图1是根据本发明的一种优选的实施方式的流化床反应器。
附图标记说明
1：预热段；2：分布板；3：密相段；4：提剂桶；5：磁力滑杆；6：闸板阀；7：催化剂缓冲室；8：可移动磁块；9：可移动磁块套筒；10：反应装置。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明一方面提供一种流化床反应器，所述流化床反应器包括反应装置10和配置于该反应器上的催化剂抽取装置以便在线抽取催化剂。
根据本发明，可以理解为本发明的流化床反应器在普通的流化床反应器的基础上配置了本发明的催化剂抽取装置，通过这样的配置，既不会对流化床反应器带来太大的改造，而且所得的流化床反应器便可实现在无需中断催化反应的条件下实时、在线地抽取催化剂，便于对所述流化床反应器中发生的催化反应的监控。
根据本发明，应当理解的是，通常本发明提取的催化剂为流化状态的催化剂，但是本发明并不排除其他状态下的催化剂的提取，本领域技术人员可以根据需要对各种状态下的催化剂进行提取。当然，最为有利的是，本发明的流化床反应器可以在线抽取流化状态的催化剂，以便在反应过程中检测催化剂的催化性能。
根据本发明，本发明的催化剂抽取装置可以依靠各种可行的机械配置来实现在线抽取催化剂的效果，优选地，所述催化剂抽取装置依靠磁力抽取催化剂。在该情况下，如图1所示的，本发明的催化剂抽取装置优选包括可移动磁块套筒9，配置于可移动磁块套筒9外壁处的可移动磁块8，配置于可移动磁块套筒9内部且下部插入至所述流化床反应器的密相段内的中空的磁力滑杆5，配置于所述磁力滑杆5下部的提剂桶4；通过所述可移动磁块8在可移动磁块套筒9的外壁处的上下移动来控制所述磁力滑杆5的上下移动，以便使得所述流化床反应器的密相段内的催化剂进入提剂桶4中并由此往上经磁力滑杆5进入到所述可移动磁块套筒9中。也即，可移动磁块套筒9以及外壁处配置的可移动磁块8位于所述流化床反应器的下部反应装置10的顶部，而可移动磁块套筒9内的磁力滑杆5的上部位于可移动磁块套筒9内，下部则设置于反应装置10的密相段3内。这样在反应进行过程中，如果需要在某个时间提取催化剂来检测，就可以向下移动或者上下移动可移动磁块8，磁块8通过磁力拉动磁力滑杆5跟着向下或上下移动，而位于密相段3中的提剂桶4在密相段3内向下或上下移动，依靠密相段3内物料的向上挤压，使得催化剂进入提剂桶4内并由此往上，经过中空的磁力滑杆5(部分或全部穿过整个磁力滑杆5)，从磁力滑杆5的顶部出来到可移动磁块套筒9中，即可从套筒9中取出催化剂用于评价。
根据本发明，其中，可移动磁块套筒9、磁力滑杆5和提剂桶4的尺寸可以根据不同的催化反应体系进行适当地调整，例如，可移动磁块套筒9的长度可以为0.5-5m，内径可以为0.001-0.1m，外径可以为0.01-0.5m。例如，磁力滑杆5的长度可以为0.5-5m，内径可以为0.001-0.05m，外径可以为0.01-0.5m。例如，提剂桶4的长度可以为0.001-0.05m，内径可以为0.005-0.05m，外径可以为0.01-0.08m。
其中，磁力滑杆5和提剂桶4配置的位置可以根据情况适当地调整。例如，在未提取催化剂状态下，所述磁力滑杆5伸入可移动磁块套筒9内部的长度占可移动磁块套筒9的总长度的10-80％。例如，提剂桶4插入密相段3内的位置离密相段3的最上部的距离占密相段3高度的30-70％。
其中，所述可移动磁块8可以是1块以上，例如为2-4块，优选为2块，特别是在可移动磁块套筒9外壁对称设置的两块。在未提取催化剂状态下，所述可移动磁块8的最下沿距离可移动磁块套筒9底部的距离可以为5-10cm，不过本发明对此并无特别的限定，该距离应当理解为可变的。
根据本发明，优选情况下，所述流化床反应器包括闸板阀6，所述闸板阀6配置于所述可移动磁块套筒9与其下方的反应装置10之间以用于接通或截断所述磁力滑杆5。也即，当需要提取催化剂时，打开所述闸板阀6，这样磁力滑杆5处于接通状态，由此如上所述的，移动所述可移动磁块8完成催化剂提取。当不需要提取催化剂，关闭所述闸板阀6，这样磁力滑杆5处于截断状态，即便如上所述的，移动所述可移动磁块8也无法移动磁力滑杆5。可见，通过所述闸板阀6能够更好地控制该催化剂提取过程。本发明的闸板阀6并无特别的限定，只要其能够发挥上述作用即可，其可以是气动的、电动的或者手动的。
根据本发明，所述反应装置10可以认为是本领域常规的流化床反应器，如常规的流化床反应器所配置的那样，所述反应装置10从下往上依次包括预热段1、分布板2和密相段。其中，进料(例如反应原料和氮气等)进入预热段1后经分布板2(分布板2对进料进行预分布)进入密相段3中以与密相段3中的流化状态的催化剂进行接触反应，也即在密相段3内进行催化反应，在密相段3内催化剂性能也会随着催化反应的进行而变化。这样的流化床反应器优选的用于甲醇制烯烃的流化床反应器，其中，催化剂的平均粒径在150-220μm范围内，催化剂装填量通常为5-20g，接触反应的温度通常为400-500℃。
根据本发明，该反应器还可以包括催化剂缓冲室7，所述催化剂缓冲室7配置于所述闸板阀6和所述可移动磁块套筒9之间以便取出催化剂并同时密封反应器。
本发明第二方面提供一种评价催化剂性能的方法，该方法包括：采用上述流化床反应器进行反应，通过所述催化剂抽取装置在线抽取催化剂以用于评价。该评价催化剂性能的方法中，催化剂位于本发明的流化床反应器内，即位于流化床反应器的密相段内。通过采用本发明的流化床反应器，可以在反应过程中，无需中断反应，实时地、在线地抽取催化剂，能够更好地检测不同各个时间点下催化剂状态和性能，有利于对催化剂的综合性能进行评价。其中，该评价方法主要检测的是催化剂的积炭量及积碳物种变化。
本发明第三方面提供一种甲醇制烯烃的方法，该方法包括：采用上述流化床反应器来催化甲醇制备烯烃，其中，该方法还包括通过所述催化剂抽取装置在线抽取催化剂以检测反应过程。
根据本发明，所述流化床反应器如上所述的，其中，甲醇制烯烃反应中催化剂的平均粒径在150-220μm范围内，催化剂装填量通常为5-20g，接触反应的温度通常为400-500℃，氮气流速通常为70-150mL/min，反应重时空速为2-2.5h-1，压力为常压。
通过采用本发明的流化床反应器，可以在高温下取出催化剂，不干扰催化剂的流化状态并且气体损失较少，降低了对实验操作人员的化学气体吸入的危害。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种流化床反应器，其特征在于，所述流化床反应器包括反应装置(10)和配置于该反应器上的催化剂抽取装置以便在线抽取催化剂，所述催化剂抽取装置依靠磁力抽取催化剂；
所述催化剂抽取装置包括可移动磁块套筒(9)，配置于可移动磁块套筒(9)外壁处的可移动磁块(8)，配置于可移动磁块套筒(9)内部且下部插入至所述流化床反应器的密相段内的中空的磁力滑杆(5)，配置于所述磁力滑杆(5)下部的提剂桶(4)；
通过所述可移动磁块(8)在可移动磁块套筒(9)的外壁处的上下移动来控制所述磁力滑杆(5)的上下移动，以便使得所述流化床反应器的密相段内的催化剂进入提剂桶(4)中并由此往上经磁力滑杆(5)进入到所述可移动磁块套筒(9)中；
其中，可移动磁块套筒(9)的长度为0.5-5m，磁力滑杆(5)的长度为0.5-5m。
2.根据权利要求1所述的反应器，其中，所述催化剂为流化状态的催化剂。
3.根据权利要求1或2所述的反应器，其中，所述流化床反应器包括闸板阀(6)，所述闸板阀(6)配置于可移动磁块套筒(9)与其下方的反应装置(10)之间以用于接通或截断所述磁力滑杆(5)。
4.根据权利要求3所述的反应器，其中，所述反应装置(10)从下往上依次包括预热段(1)、分布板(2)和密相段(3)；
进料进入预热段(1)后经分布板(2)进入密相段(3)中以与密相段(3)中的流化状态的催化剂进行接触反应。
5.根据权利要求3所述的反应器，其中，该反应器包括催化剂缓冲室(7)，所述催化剂缓冲室(7)配置于所述闸板阀(6)和所述可移动磁块套筒(9)之间以便取出催化剂并同时密封反应器。
6.一种评价催化剂性能的方法，该方法包括：采用权利要求1-5中任意一项的流化床反应器进行反应，通过所述催化剂抽取装置在线抽取催化剂以用于评价。
7.一种甲醇制烯烃的方法，该方法包括：采用权利要求1-5中任意一项的流化床反应器来催化甲醇制备烯烃，其中，该方法还包括通过所述催化剂抽取装置在线抽取催化剂以监测反应过程。
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