CN109647318A

CN109647318A - 一种基于ntp再生失活催化剂的反应炉

Info

Publication number: CN109647318A
Application number: CN201910011695.6A
Authority: CN
Inventors: 李小华; 朱勇晨; 邵珊珊; 吕志超; 葛胜楠; 项贤亮
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2019-01-07
Filing date: 2019-01-07
Publication date: 2019-04-19

Abstract

本发明涉及一种基于NTP再生失活催化剂的反应炉，包括炉身、上下端盖、圆柱体铁篮、加热套、温控仪，上下端盖分别与炉身固定连接，上端盖的下端面固定圆柱体铁篮，铁篮与设在上端盖上的进气口相通，下端盖设有出气口，炉身外围装有与温控仪相连的加热套。本发明的反应炉可以有效避免催化剂轴向受热不均匀，使催化剂再生过程更加稳定；延长了NTP发射系统产生的活性物质通过催化剂的时间，有利于活性物质进入催化剂孔道内，氧化分解反应更加充分；装取催化剂更加方便，降低操作难度。

Description

一种基于NTP再生失活催化剂的反应炉

技术领域

本发明属于新能源领域，更具体地，涉及一种基于NTP再生失活催化剂的反应炉。

背景技术

我国生物质能源分布广阔、储备充足，光每年的植物秸秆就达成千上万吨。为了缓解我国的能源危机，并减少使用化石燃料产生的污染，不少学者利用分子筛催化剂将植物秸秆催化提质成一种清洁的替代燃料-生物油。然而，催化剂在使用过程中不可避免会结焦失活，为了降低生物油制备成本，必须对结焦失活的催化剂进行再生。目前，国内外比较先进、再生效果较好的再生方法是NTP再生法，即利用NTP喷射系统产生高能粒子和活性物质来氧化分解催化剂上的积炭，产生CO和CO₂，具体过程为：NTP喷射系统产生活性物质，活性物质进入反应炉进行反应，气体分析仪检测排气中CO和CO₂。此方法不需要较高的再生温度，在200～300℃即可实现再生，然而NTP再生法对反应炉的设计要求较高。通常，国内外学者为了避免部分活性物质从圆柱体铁篮和炉身内壁之间经过，便将反应炉里盛装失活催化剂的圆柱体铁篮设计的比较矮粗，直径略小于炉身内直径；再生时，将铁篮放置于反应炉的底部；再生后，需要将反应炉上端盖、下端盖全部拆下，然后取出再生催化剂。由于铁篮比较粗，易导致失活催化剂轴向受热不均匀，中心部分的催化剂可能会再生不完全；由于铁篮比较矮，导致催化床层比较低，因此活性物质经过催化剂的时间比较短，会造成反应不充分；另外，这种设计对于装取催化剂极不方面。因此，克服现有反应炉存在的缺陷和不足，就成为本发明需解决的关键问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种基于NTP再生失活催化剂的反应炉，能够更加高效地再生失活催化剂。为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于NTP再生失活催化剂的反应炉，包括炉身，所述炉身顶端和底端分别连接上端盖、下端盖，侧面装有与温控仪相连的加热套，所述上端盖设有相通的进气口、铁篮，下端盖设有出气口。

上述方案中，所述进气口位于上端盖的上端面，上端盖的下端面固定空心铁管，所述空心铁管与进气口相通，且空心铁管下端连接铁篮。

上述方案中，所述上端盖与炉身之间设有硅胶板。

上述方案中，所述下端盖与炉身之间设有硅胶板。

上述方案中，所述硅胶板最大耐高温可达400℃。

上述方案中，所述空心铁管的直径为1～2cm，长度为0.5～1cm。

上述方案中，所述铁篮底面为50～100目铁网，直径为1～2cm，长度为5～10cm，顶部0.5～1cm处分布内螺纹。

上述方案中，所述加热套为陶瓷加热套，最高加热温度可达600℃。

本发明的有益效果：本发明通过减小圆柱体铁篮的直径，使失活催化剂轴向受热更加均匀；通过增加圆柱体铁篮的长度，延长了NTP发射系统产生的活性物质通过催化剂的时间，有利于活性物质进入催化剂孔道内，氧化分解反应更加充分；通过螺纹连接圆柱体铁篮，装取催化剂更加方便，降低操作难度，从而使整个催化剂再生过程更加高效。

附图说明

图1为本发明示意图；

图2为本发明的系统控制图。

附图标记：1-炉身，2-上端盖，3-下端盖，4-加热套，5-温控仪，6-铜线，7-硅胶板，8-圆柱体铁篮，9-空心铁管，10-进气口，11-出气口，12-支架。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。以下结合附图对本发明进行详细的描述。

如图1所示，一种基于NTP再生失活催化剂的反应炉，包括炉身1，炉身1顶端通过螺丝和螺母连接上端盖2，上端盖2与炉身1之间设有圆形硅胶板7，上端盖2的上端面中心处设有进气口10，下端面中心处固定有空心铁管9，进气口10与空心铁管9相通，空心铁管9外围设有螺纹，用于连接圆柱体铁篮8；炉身1底端通过螺丝和螺母连接下端盖3，下端盖3与炉身1之间设有圆形硅胶板7，下端盖3的下端面中心处设有出气口11；炉身1侧面装有加热套4，加热套4通过铜线6连接着温控仪5，用于调整再生温度；炉身1放置于支架12上，支架12设有供出气口11穿过的通孔。空心铁管9的直径为1～2cm，长度为0.5～1cm；圆柱体铁篮8的侧面是铁管，底面为50～100目铁网，直径为1～2cm，长度为5～10cm，顶部0.5～1cm处分布内螺纹；硅胶板7的最大耐高温度可达400℃，确保在再生过程中硅胶板7不会受热变形，保证反应炉的气密性；加热套4为陶瓷加热套，最高加热温度可达600℃，完全覆盖实验所需的温度范围。

如图1、2所示，一种基于NTP再生失活催化剂的反应炉的工作流程为：首先将失活催化剂放置于圆柱体铁篮8里，圆柱体铁篮8通过螺纹拧在空心铁管9上，将硅胶板7垫在炉身1上端，上端盖2置于硅胶板7上，通过螺丝和螺母固定炉身1和上端盖2；同样，将硅胶板7垫在炉身1下端，下端盖3置于硅胶板7下，通过固定炉身1和下端盖3；打开温控仪5的电源，利用加热套4和温控仪5进行加温，待温度达到设定值后，开启NTP喷射系统；NTP喷射系统产生的活性物质经进气口10进入反应炉里的圆柱体铁篮8，活性物质穿过失活催化剂时，与失活催化剂上的焦炭发生剧烈的氧化分解反应，主要生成CO₂和CO；排气经出气口11进入气体分析仪，气体分析仪检测排气中CO₂和CO含量，待气体分析仪显示器上CO₂和CO含量均降为0，表明再生反应结束。

实施例1

试验过程中，首先将20g结焦La改性多级孔HZSM-5分子筛装到圆柱体铁篮8里，并完成反应炉其他部件的固定，结焦催化剂积炭含量为10.6％，粒径为1～2mm；反应温度设置为200℃，打开电源，进行加热；待温度达到200℃后，开启NTP喷射系统，进行再生反应；通过气体分析仪实时控制监控CO₂和CO含量，并记录再生过程所用时间；在相同条件下，利用传统的反应炉进行再生试验，对比两种反应炉的再生效率和效果，如表1所示：

表1本发明反应炉与传统反应炉再生试验结果对比表

反应炉类型	再生后积炭残留量/％	再生所需时间/min	装取催化剂所用时间/min
				本发明反应炉	0.06	16	2.5
传统反应炉	0.33	20	4.5

通过对比发现：采用本发明反应炉再生的催化剂积炭残留量为0.06％，比传统反应炉再生的催化剂残留量低0.27％；采用本发明反应炉再生所需时间为16min，比传统反应炉再生所需时间少4min；采用本发明反应炉装取催化剂所用时间为2.5min，比传统反应炉装取催化剂所用时间少2min。

实施例2

试验过程中，首先将40g结焦La改性多级孔HZSM-5分子筛装到圆柱体铁篮里，并完成反应炉其他部件的固定，结焦催化剂积炭含量为13.8％，粒径为1～2mm；反应温度设置为250℃，打开电源，进行加热；温度达到250℃后，开启NTP喷射系统，进行再生反应；通过气体分析仪实时控制监控CO₂和CO含量，并记录再生过程所用时间；在相同条件下，利用传统的反应炉进行再生试验，对比两种反应炉的再生效率和效果，如表2所示：

表2本发明反应炉与传统反应炉再生试验结果对比表

反应炉类型	再生后积炭残留量/％	再生所需时间/min	装取催化剂所用时间/min
				本发明反应炉	0.05	25	2.5
传统反应炉	0.36	36	4.5

通过对比发现：采用本发明反应炉再生的催化剂积炭残留量为0.05％，比传统反应炉再生的催化剂残留量低0.31％；采用本发明反应炉再生所需时间为25min，比传统反应炉再生所需时间少11min；采用本发明反应炉装取催化剂所用时间为2.5min，比传统反应炉装取催化剂所用时间少2min。

实施例3

试验过程中，首先将60g结焦La改性多级孔HZSM-5分子筛装到圆柱体铁篮里，并完成反应炉其他部件的固定，结焦催化剂积炭含量为18.5％，粒径为1～2mm；反应温度设置为300℃，打开电源，进行加热；温度达到300℃后，开启NTP喷射系统，进行再生反应；通过气体分析仪实时控制监控CO₂和CO含量，并记录再生过程所用时间；在相同条件下，利用传统的反应炉进行再生试验，对比两种反应炉的再生效率和效果，如表3所示：

表3本发明反应炉与传统反应炉再生试验结果对比表

反应炉类型	再生后积炭残留量/％	再生所需时间/min	装取催化剂所用时间/min
				本发明反应炉	0.07	40	2.5
传统反应炉	0.41	58	4.5

通过对比发现：采用本发明反应炉再生的催化剂积炭残留量为0.07％，比传统反应炉再生的催化剂残留量低0.34％；采用本发明反应炉再生所需时间为40min，比传统反应炉再生所需时间少18min；采用本发明反应炉装取催化剂所用时间为2.5min，比传统反应炉装取催化剂所用时间少2min。

由此可见，采用本发明反应炉再生结焦失活催化剂的效果更好、效率更高，装取催化剂所需时间几乎节省一倍，同时很大程度降低了装取催化剂的操作难度。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白,在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims

1.一种基于NTP再生失活催化剂的反应炉，其特征在于：包括炉身，所述炉身顶端和底端分别连接上端盖、下端盖，侧面装有与温控仪相连的加热套，所述上端盖设有相通的进气口、铁篮，下端盖设有出气口。

2.根据权利要求1所述的基于NTP再生失活催化剂的反应炉，其特征在于：所述进气口位于上端盖的上端面，上端盖的下端面固定空心铁管，所述空心铁管与进气口相通，且空心铁管下端连接铁篮。

3.根据权利要求1所述的基于NTP再生失活催化剂的反应炉，其特征在于：所述上端盖与炉身之间设有硅胶板。

4.根据权利要求1或3所述的基于NTP再生失活催化剂的反应炉，其特征在于：所述下端盖与炉身之间设有硅胶板。

5.根据权利要求4所述的基于NTP再生失活催化剂的反应炉，其特征在于：所述圆形硅胶板最大耐高温可达400℃。

6.根据权利要求2所述的基于NTP再生失活催化剂的反应炉，其特征在于：所述空心铁管的直径为1～2cm，长度为0.5～1cm。

7.根据权利要求1或2所述的基于NTP再生失活催化剂的反应炉，其特征在于：所述铁篮底面为50～100目铁网，直径为1～2cm，长度为5～10cm，顶部0.5～1cm处分布内螺纹。

8.根据权利要求1所述的基于NTP再生失活催化剂的反应炉，其特征在于：所述加热套为陶瓷加热套，最高加热温度可达600℃。