CN114130314B - 将c3-c9烃和醇醚转化为芳烃的连续反应再生系统及方法 - Google Patents

将c3-c9烃和醇醚转化为芳烃的连续反应再生系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114130314B
CN114130314B CN202111313040.8A CN202111313040A CN114130314B CN 114130314 B CN114130314 B CN 114130314B CN 202111313040 A CN202111313040 A CN 202111313040A CN 114130314 B CN114130314 B CN 114130314B
Authority
CN
China
Prior art keywords
catalyst
hydrocarbon
fluidized bed
reaction zone
alcohol ether
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111313040.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114130314A (zh
Inventor
崔超婕
骞伟中
王宏梅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Original Assignee
Tsinghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University filed Critical Tsinghua University
Priority to CN202111313040.8A priority Critical patent/CN114130314B/zh
Publication of CN114130314A publication Critical patent/CN114130314A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114130314B publication Critical patent/CN114130314B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • B01J8/26—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with two or more fluidised beds, e.g. reactor and regeneration installations
    • B01J8/28—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with two or more fluidised beds, e.g. reactor and regeneration installations the one above the other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1809—Controlling processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1836—Heating and cooling the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1872—Details of the fluidised bed reactor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2/00—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms
    • C07C2/86—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by condensation between a hydrocarbon and a non-hydrocarbon
    • C07C2/862—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by condensation between a hydrocarbon and a non-hydrocarbon the non-hydrocarbon contains only oxygen as hetero-atoms
    • C07C2/864—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by condensation between a hydrocarbon and a non-hydrocarbon the non-hydrocarbon contains only oxygen as hetero-atoms the non-hydrocarbon is an alcohol
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2/00—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms
    • C07C2/86—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by condensation between a hydrocarbon and a non-hydrocarbon
    • C07C2/862—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by condensation between a hydrocarbon and a non-hydrocarbon the non-hydrocarbon contains only oxygen as hetero-atoms
    • C07C2/865—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by condensation between a hydrocarbon and a non-hydrocarbon the non-hydrocarbon contains only oxygen as hetero-atoms the non-hydrocarbon is an ether
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00115—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements inside the bed of solid particles
    • B01J2208/00132—Tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00743—Feeding or discharging of solids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
    • B01J2208/00893—Feeding means for the reactants
    • B01J2208/00902—Nozzle-type feeding elements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/584—Recycling of catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明公开了化学工艺过程及设备技术领域的一种将C3‑C9烃和醇醚分级转化为芳烃的流化床连续反应再生系统及方法，该系统包括一个C3‑C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床(从下到上，具有第一，第二反应区分别控温，完成高温烃类芳构化与中温醇醚芳构化功能)，同时，在第二反应区通过醇醚液体进料的汽化及间接换热来控制温度。以及一个用于催化剂再生的流化床。在二者之间的连接关系是两段流化床中的催化剂失活后，从第一反应区进入催化剂再生流化床中，高温再生后返回两段流化床；本发明系统及方法具有烃类转化率高、醇醚转化率高，芳烃收率高，温度控制简单的特点。

Description

将C3-C9烃和醇醚转化为芳烃的连续反应再生系统及方法
技术领域
本明属于化学工艺过程及设备技术领域,具体涉及一种将C3-C9烃和醇醚转化为芳烃的连续反应再生系统、反应器与再生器的构造及方法。
背景技术
在石油化工加工过程中、新兴煤化工的费托合成以及煤制烯烃的分离过程中，常产生C3-C9烃类的混合物。随着装置的扩大，其产量逐年升高。由于是混合物(如抽余油，轻石脑油)，异构体多，再分离困难，因此附加值不高。随着乙烯原料的轻质化以及燃用途过剩，再加上碳减排的压力，越来越需要给这类原料寻找新的加工渠道。
芳烃是重要的化工平台化合物，可以继续制备各种高功能的塑料，医药品与农药等精细化工产品，其产量不断提高，来源越来越广。传统上芳烃由石脑油重整而得，但通过使用更高的温度与金属分子筛双功能催化剂，可以把 C3-C9烃继续变为芳烃。目前仅有少量的技术将烷烃变为芳烃，且收率不高。原因在于烷烃转化为芳烃是高温强吸热反应，供热能耗大。同时，由于芳烃生成速率较慢，只要提高原料处理量，就会生成大量的烯烃中间体，存在着复杂与能耗很高的烷烃与烯烃分离问题。
另外，醇醚芳构化也是一种新兴的制备芳烃过程。过程生长大量水与芳烃及烯烃，与烷烃的转化产品类似。但是，醇醚活性高，反应温度低于烷烃芳构化。另外，催化剂在水的情况下也不宜在高温下长时间接触,否则会导致催化剂不可逆失活。同时，醇醚芳构化也常产生大量的轻烃，分离后需要在另一个反应器中进行转化，过程复杂且能耗高。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种基于C3-C9烃和醇醚分级转化制芳烃的流化床连续反应再生系统及方法，在两段流化床中依次实现烃类芳构化、醇醚芳构化功能；在催化剂再生流化床中实现催化剂再生功能，并对烃类芳构化反应区供热。而在醇醚芳构化区通入液体醇醚，既可控制温度，又可提高芳烃收率与调变产品组成；达到有效利用过程中各种温位的能量，简化反应器结构，使过程可以连续操作的效果。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供的将C3-C9烃和醇醚分级转化为芳烃的流化床连续反应再生系统，该系统包括C3-C9烃和醇醚分级转化制芳烃的两段流化床(1)和催化剂再生流化床(2)；
所述C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床(1)从下到上包括完成烃芳构化功能的第一反应区(3)、完成醇醚芳构化功能的第二反应区(4)；第一反应区(3)和第二反应区(4)间设置横向多孔分布板(5)；第一反应区(3) 底部设置烃类入口(7)以及失活催化剂出口(11)及再生后催化剂入口(12)；第二反应区(4)内设置换热器(10),顶部设置产品气体出口(8)、新鲜催化剂入口(6)及再生后催化剂入口(13)；横向多孔分布板(5)上部设置醇醚液体的入口(9)；所述催化剂再生流化床(2)包括,下部的空气入口(16)；再生后催化剂出口(14)；上部的气体出口(17)及失活催化剂入口(15)；所述芳构化反应器(1)的第一反应区(3)通过其失活催化剂出口(11)与催化剂再生流化床(2)通过其失活催化剂入口(15)连通；催化剂再生流化床(2)通过其再生后催化剂出口(14)与芳构化反应器(1)的第一反应区 (4)通过其再生后催化剂入口(12)及再生后催化剂入口(13)连通。
此外，优选的方案是，所述第一反应区(3)不设置换热器。第一反应区 (3)的温度由经入口(12)进入的再生后催化剂携带高温热进行维持，温度 520-560℃；第二反应器区(4)的温度由醇醚液体经入口(9)进入反应器进行汽化(吸热)、芳构化反应放热、换热器(10)移热及由经入口(13)进入的再生后的催化剂携带高温热四个因素进行调节，温度为450-490℃。
此外，优选的方案是，所述第一反应区(3)与第二反应区(4)中的催化剂，经过横向分布板(5)进行自动调节。
利用如上所述的将C3-C9烃和醇醚分级转化为芳烃的流化床连续反应再生系统进行连续反应再生的方法，包括如下步骤：
1)将C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床(1)与催化剂再生流化床(2) 用管道相连，构成完整的系统；将C3-C9烃和醇醚制芳烃的催化剂装填入 C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床(1)和催化剂再生流化床(2)中，实现催化剂在系统中的循环流动；
2)向催化剂再生流化床(2)中通过热空气，使催化剂再生流化床(2) 中的温度达到600-650℃；在保证系统安全的气氛中，将催化剂再生流化床(2) 中的催化剂循环至C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床(1)中，逐渐将两段流化床(1)的温度升高。
3)当C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床(1)中第一反应区(3)的温度达520-560℃时，通入烃类原料进行反应；气体携带催化剂，通过横向多孔分布板(5)，上升到第二反应区(4)；
4)通过液体芳烃入口(9)向第二反应区(4)中通入醇醚液体进行反应，向换热器(10)中通入冷却水，控制第二反应区的温度为450-490℃；反应后的产品气体从第二反应区(4)顶部气体出口(6)出去，烃类总转化率为 70-100％(烃基)，醇醚转化率大于99.5％,芳烃收率为75-80％(烃基)，进入后续分离系统；
5)将两段流化床(1)中的第一反应区(4)的失活催化剂失活后，经失活催化剂出口(11)与失活催化剂入口(15)，进入催化剂再生流化床(2)；失活催化剂上的积炭与空气接触并燃烧，放出大量的热。控制催化剂再生流化床(2)中的温度为600-650℃，将催化剂上的积炭完全去除；
6)再生后的催化剂携带大量高温热量，由再生后催化剂出口(14)，经过第一反应区(3)的再生后催化剂入口(12)，进入第一反应区(3)；同时经过再生后催化剂入口(13)进入第二反应区(4)；
7)将上述1)-6)步骤控制平稳，实现连续反应再生操作。
此外，优选的方案是，C3-C9烃和醇醚制芳烃的催化剂为分子筛ZSM-5， Y分子筛，β分子筛，ZSM-12，MCM-22，MCM-41,SBA-15中的一种或多种，或为氧化物-分子筛双功能催化剂，其中氧化物包括氧化锌，氧化钼，氧化镓，氧化镧，氧化铬，氧化钍，氧化钨，氧化铈，氧化钇，氧化钌中的一种或多种，氧化物在催化剂中的质量分数为1-6％。
此外，优选的方案是，所述从再生后催化剂出口(14)出的催化剂，进入再生后催化剂入口(12)的质量是进入再生后催化剂入口(13)的质量的2-5 倍。
此外，优选的方案是，系统的操作压力为0.1-1.0MPa，C3-C9烃的质量空速为：0.1-2kg烃/kg催化剂/小时。
此外，优选的方案是，C3-C9烃既可以是纯烃，也可以是来源于轻石脑油，抽余油的混合物、煤化工的费托过程、甲醇制芳烃及煤制烯烃分离后的副产品。原料的含硫量低于0.5％。醇醚包括甲醇，C2-C5的醇及醚。
此外，优选的方案是，经醇醚液体入口(9)通入的醇醚原料，其摩尔数是第一反应区C3-C9烃原料摩尔数的50％-150％。
此外，优选的方案是，第二反应区出口的芳烃产品中，二甲苯与三甲苯的质量分数为70-85％。
从上面的技术方案可知，本发明的有益效果为：
1、通过反应再生系统的设置以及两段流化床上段液体汽化的控制方式，使得芳构化流化床第一反应区不需要设置换热系统，第二反应区的换热系统结构也大大简化，制造成本与控制成本降低20-25％。同时不用担心在第一反应区高温下换热系统的泄露检修问题，年平均开工周期延长5-10％，反应器检测次数下降50-70％。
2、在两段流化床上部喷入醇醚液体，既有效控制上段反应温度，同时可以调变芳烃产品组成，提高二甲苯与三甲苯含量，降低分离能耗20-30％
3、通过再生后的催化剂向芳构化流化床的两个反应区分配，既维持了烃类芳构化的所需要热量，又维持了醇醚芳构化所需的催化活性。
4、第一反应区与第二反应区中的催化剂，通过横向多孔分布板进行交换与分配，省略了外置溢流管，既减化了反应器结构，又增加高压力操作时的安全性。
5、将醇醚液体在横向多孔分布板下喷入，有效利用下方气垫区的空隙进行汽化，避免了液体变为气体时体积急剧增加对反应器内流动状态的干扰。同时，可以利用横向多孔分布板进行良好的气体分配，强化气固接触与催化转化效果，减化了醇醚分布器的结构，节省反应器制造成本0.5％,提高转化效率1％。
为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
附图说明
通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
图1为根据本发明实施例的基于C3-C9烃和醇醚分级转化制芳烃的流化床连续反应再生系统示意图。
图中1-C3-C9烃和醇醚分级转化制芳烃的两段流化床,2-催化剂再生流化床；3-第一反应区(烃类芳构化)，4-第二反应区(烯烃芳构化)，5–横向多孔分布板,6-新鲜催化剂入口，7-烃类入口，8-产品气体出口，9-醇醚液体入口，10-换热器，11-失活催化剂出口，12-再生后催化剂入口,13-再生后催化剂入口。
14-再生后催化剂出口，15-失活催化剂入口，16-空气入口，17-气体出口。
在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。
以下实例均是经过上述基本结构和方法进行的改进。
为了说明本发明提供的基于C3-C9烃和醇醚分级转化制芳烃的流化床连续反应再生系统，图1示出了根据本发明实施例的基于C3-C9烃和醇醚分级转化制芳烃的流化床连续反应再生系统的结构。
实施例1
将C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床(1)与催化剂再生流化床(2) 用管道相连，构成完整的系统；将C3-C9烃和醇醚制芳烃的催化剂(2％氧化镓-3％氧化钇-1％氧化铈-44％β分子筛-50％ZSM-5)装填入C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床(1)和催化剂再生流化床(2)中，先实现催化剂在系统中的平稳循环流动；
向催化剂再生流化床(2)中通过热空气，使催化剂再生流化床(2)中的温度达到600℃。在保证系统安全的气氛中，催化剂再生流化床(2)中的催化剂循环至C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床(1)中，逐渐升高两段流化床的温度。
当C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床(1)中第一反应区(3)的温度达520℃时，通入烃类原料(含C3-C9烃的抽余油,原料的含硫量低于0.5％) 进行反应，质量空速为0.1kg/kg催化剂/小时，压力为1MPa。气体携带催化剂，通过横向多孔分布板(5)，上升到第二反应区(4)；
醇醚液体入口(9)向第二反应区(4)中通入甲醇(其摩尔数是第一反应区C3-C9烃原料摩尔数的50％)进行反应，向换热器(10)中通入冷却水，控制第二反应区的温度为490℃；反应后的产品气体从第二反应区(4)顶部气体出口(6)出去，C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床1出口的芳烃产品中，二甲苯与三甲苯含量为70％。烃类总转化率为70％(烃基)，醇转化率为 99.9％，芳烃收率为65％(烃基)，进入后续分离系统；
将两段流化床(1)中的第一反应区(4)的失活催化剂失活后，经失活催化剂出口(11)与失活催化剂入口(15)，进入催化剂再生流化床(2)。失活催化剂上的积炭与空气接触并燃烧，放出大量的热。控制催化剂再生流化床(2)中的温度为600℃，将催化剂上的积炭完全去除；
再生后的催化剂，携带大量高温热量，通过再生后催化剂出口(14)后，经再生后催化剂入口(12)进入第一反应区(3)，同时经再生后催化剂入口 (13)进入第二反应区(4)。其中进入再生后催化剂入口(12)的质量是进入再生后催化剂入口(13)的质量的3倍。
将上述步骤控制平稳，实现连续反应再生操作。
实施例2
将C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床(1)与催化剂再生流化床(2) 用管道相连，构成完整的系统；将C3-C9烃和醇醚制芳烃的催化剂(3％氧化锌 -0.5％氧化镧-1％氧化铬-24％ZSM-5-30％Y分子筛-41.5％SBA-15)装填入C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床(1)和催化剂再生流化床(2)中，先实现催化剂在系统中的平稳循环流动；
向催化剂再生流化床(2)中通过热空气，使催化剂再生流化床(2)中的温度达到648℃。在保证系统安全的气氛中，催化剂再生流化床(2)中的催化剂循环至C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床(1)中，逐渐将两段流化床的温度升高。
当C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床(1)中第一反应区(3)的温度达530℃时，通入烃类反应原料(C3-C9烷烃，来自煤化工费托过程，原料的含硫量低于0.05％)进行反应，质量空速为2kg/kg催化剂/小时，压力为 0.1MPa。气体携带催化剂，通过横向多孔分布板(5)，上升到第二反应区(4)；
通过液体芳烃入口(9)向第二反应区(4)中通入50％C2-C5醇与50％ C2-C5醚(其摩尔数是第一反应区C3-C9烃原料摩尔数的150％)进行反应，向换热器(10)中通入冷却水，控制第二反应区的温度为490℃；反应后的产品气体从第二反应区(4)顶部气体出口(6)出去，C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床1出口的芳烃产品中，二甲苯与三甲苯含量为85％。烃类总转化率为100％(烃基)，醇转化率为99.9％，芳烃收率为77.5％(烃基)，进入后续分离系统；
将两段流化床(1)中的第一反应区(4)的失活催化剂失活后，经失活催化剂出口(11)与失活催化剂入口(15)，进入催化剂再生流化床(2)。失活催化剂上的积炭与空气接触并燃烧，放出大量的热。控制催化剂再生流化床(2)中的温度为648℃，将催化剂上的积炭完全去除；
再生后的催化剂，携带大量高温热量，通过再生后催化剂出口(14)后，经再生后催化剂入口(12)进入第一反应区(3)，同时经再生后催化剂入口 (13)进入第二反应区(4)。其中进入再生后催化剂入口(12)的质量是进入再生后催化剂入口(13)的质量的4.2倍。
将上述步骤控制平稳，实现连续反应再生操作。
实施例3
将C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床(1)与催化剂再生流化床(2) 用管道相连，构成完整的系统；将C3-C9烃和醇醚制芳烃的催化剂(1％氧化镓-25％ZSM-22-40％MCM-41-34％MCM-22)装填入C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床(1)和催化剂再生流化床(2)中，先实现催化剂在系统中的平稳循环流动；
向催化剂再生流化床(2)中通过热空气，使催化剂再生流化床(2)中的温度达到635℃。在保证系统安全的气氛中，催化剂再生流化床(2)中的催化剂循环至C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床(1)中，逐渐将两段流化床的温度升高。
当C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床(1)中第一反应区(3)的温度达525℃时，通入烃类反应原料(C5-C9烃的轻石脑油,原料的含硫量低于 0.5％)进行反应。质量空速为1.5kg/kg催化剂/小时，压力为0.5MPa。气体携带催化剂，通过横向多孔分布板(5)，上升到第二反应区(4)；
通过醇醚液体入口(9)向第二反应区(4)中通入40％甲醇和60％甲乙醚(其摩尔数是第一反应区C3-C9烃原料摩尔数的100％)进行反应，向换热器(10)中通入冷却水，控制第二反应区的温度为475℃；反应后的产品气体从第二反应区(4)顶部气体出口(6)出去，C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床1出口的芳烃产品中，二甲苯与三甲苯含量为79.5％。烃类总转化率为90.8％(烃基)，醇转化率为99.8％，芳烃收率为75％(烃基)，进入后续分离系统；
将两段流化床(1)中的第一反应区(4)的失活催化剂失活后，经失活催化剂出口(11)与失活催化剂入口(15)，进入催化剂再生流化床(2)。失活催化剂上的积炭与空气接触并燃烧，放出大量的热。控制催化剂再生流化床(2)中的温度为635℃，将催化剂上的积炭完全去除；
再生后的催化剂，携带大量高温热量，通过再生后催化剂出口(14)后，经再生后催化剂入口(12)进入第一反应区(3)，同时经再生后催化剂入口 (13)进入第二反应区(4)。其中进入再生后催化剂入口(12)的质量是进入再生后催化剂入口(13)的质量的3倍。
将上述步骤控制平稳，实现连续反应再生操作。
实施例4将C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床(1)与催化剂再生流化床(2)用管道相连，构成完整的系统；将C3-C9烃和醇醚制芳烃的催化剂(2％氧化镓-2％氧化钨-2％氧化钼-76％ZSM-5-10％MCM-22-8％Y分子筛)装填入 C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床(1)和催化剂再生流化床(2)中，先实现催化剂在系统中的平稳循环流动；
向催化剂再生流化床(2)中通过热空气，使催化剂再生流化床(2)中的温度达到640℃。在保证系统安全的气氛中，催化剂再生流化床(2)中的催化剂循环至C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床(1)中，逐渐将两段流化床的温度升高。
当C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床(1)中第一反应区(3)的温度达520℃时，通入烃类反应原料(C3-C5烃,来自煤制烯烃过程，原料的含硫量低于0.05％)进行反应。质量空速为1.5kg/kg催化剂/小时，压力为 0.3MPa。气体携带催化剂，通过横向多孔分布板(5)，上升到第二反应区(4)；
通过醇醚液体入口(9)向第二反应区(4)中通入30％戊醇和70％乙醇 (其摩尔数是第一反应区C3-C9烃原料摩尔数的120％)进行反应，向换热器 (10)中通入冷却水，控制第二反应区的温度为460℃；
反应后的产品气体从第二反应区(4)顶部气体出口(6)出去，C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床1出口的芳烃产品中，二甲苯与三甲苯含量为 75％。烃类总转化率为95％(烃基)，醇转化率为99.9％，芳烃收率为76％(烃基)，进入后续分离系统；
将两段流化床(1)中的第一反应区(4)的失活催化剂失活后，经失活催化剂出口(11)与失活催化剂入口(15)，进入催化剂再生流化床(2)。失活催化剂上的积炭与空气接触并燃烧，放出大量的热。控制催化剂再生流化床(2)中的温度为640℃，将催化剂上的积炭完全去除；
再生后的催化剂，携带大量高温热量，通过再生后催化剂出口(14)后，经再生后催化剂入口(12)进入第一反应区(3)，同时经再生后催化剂入口 (13)进入第二反应区(4)。其中进入再生后催化剂入口(12)的质量是进入再生后催化剂入口(13)的质量的2倍。
将上述步骤控制平稳，实现连续反应再生操作。
实施例5
将C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床(1)与催化剂再生流化床(2) 用管道相连，构成完整的系统；将C3-C9烃和醇醚制芳烃的催化剂(2％氧化镓 -2％氧化钨-1％氧化钇-60％ZSM-5-35％ZSM-22)装填入C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床(1)和催化剂再生流化床(2)中，先实现催化剂在系统中的平稳循环流动；
向催化剂再生流化床(2)中通过热空气，使催化剂再生流化床(2)中的温度达到630℃。在保证系统安全的气氛中，催化剂再生流化床(2)中的催化剂循环至C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床(1)中，逐渐将两段流化床的温度升高。
当C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床(1)中第一反应区(3)的温度达 540℃时，通入烃类反应原料(C3-C5烃,来自石油化工过程，原料的含硫量低于0.2％)进行反应。质量空速为1.0kg/kg催化剂/小时，压力为0.2MPa。气体携带催化剂，通过横向多孔分布板(5)，上升到第二反应区(4)；
通过醇醚液体入口(9)向第二反应区(4)中通入70％甲醇和30％二甲醚(其摩尔数是第一反应区C3-C9烃原料摩尔数的50％-150％)进行反应，向换热器(10)中通入冷却水，控制第二反应区的温度为470℃；反应后的产品气体从第二反应区(4)顶部气体出口(6)出去，C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床1出口的芳烃产品中，二甲苯与三甲苯含量为81.2％。烃类总转化率为91.2％(烃基)，醇转化率为99.5％，芳烃收率为78％(烃基)，进入后续分离系统；
将两段流化床(1)中的第一反应区(4)的失活催化剂失活后，经失活催化剂出口(11)与失活催化剂入口(15)，进入催化剂再生流化床(2)。失活催化剂上的积炭与空气接触并燃烧，放出大量的热。控制催化剂再生流化床(2)中的温度为630℃，将催化剂上的积炭完全去除；
再生后的催化剂，携带大量高温热量，通过再生后催化剂出口(14)后，经再生后催化剂入口(12)进入第一反应区(3)，同时经再生后催化剂入口 (13)进入第二反应区(4)。其中进入再生后催化剂入口(12)的质量是进入再生后催化剂入口(13)的质量的5倍。
将上述步骤控制平稳，实现连续反应再生操作。
实施例6
将C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床(1)与催化剂再生流化床(2) 用管道相连，构成完整的系统；将C3-C9烃和醇醚制芳烃的催化剂(0.2％氧化镓-0.2％氧化锌-0.6％氧化铈-99％ZSM-5)装填入C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床(1)和催化剂再生流化床(2)中，先实现催化剂在系统中的平稳循环流动；
向催化剂再生流化床(2)中通过热空气，使催化剂再生流化床(2)中的温度达到620℃。在保证系统安全的气氛中，催化剂再生流化床(2)中的催化剂循环至C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床(1)中，逐渐将两段流化床的温度升高。
当C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床(1)中第一反应区(3)的温度达530℃时，通入烃类反应原料(C4-C8烃,来自甲醇制芳烃过程，原料的含硫量低于0.03％)进行反应。质量空速为0.25kg/kg催化剂/小时，压力为 0.6MPa。气体携带催化剂，通过横向多孔分布板(5)，上升到第二反应区(4)；
通过醇醚液体入口(9)向第二反应区(4)中通入二甲醚(其摩尔数是第一反应区C3-C9烃原料摩尔数的50％-150％)进行反应，向换热器(10) 中通入冷却水，控制第二反应区(4)的温度为480℃；反应后的产品气体从第二反应区(4)顶部气体出口(6)出去，C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床1出口的芳烃产品中，二甲苯与三甲苯含量为78.2％。烃类总转化率为 92％(烃基)，醇转化率为100％，芳烃收率为80％(烃基)，进入后续分离系统；
将两段流化床(1)中的第一反应区(4)的失活催化剂失活后，经失活催化剂出口(11)与失活催化剂入口(15)，进入催化剂再生流化床(2)。失活催化剂上的积炭与空气接触并燃烧，放出大量的热。控制催化剂再生流化床(2)中的温度为620℃，将催化剂上的积炭完全去除；
再生后的催化剂，携带大量高温热量，通过再生后催化剂出口(14)后，经再生后催化剂入口(12)进入第一反应区(3)，同时经再生后催化剂入口 (13)进入第二反应区(4)。其中进入再生后催化剂入口(12)的质量是进入再生后催化剂入口(13)的质量的2.4倍。
将上述步骤控制平稳，实现连续反应再生操作。
实施例7
将C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床(1)与催化剂再生流化床(2) 用管道相连，构成完整的系统；将C3-C9烃和醇醚制芳烃的催化剂(3％氧化镓-2％氧化锌-1％氧化铈-94％ZSM-5)装填入C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床(1)和催化剂再生流化床(2)中，先实现催化剂在系统中的平稳循环流动；
向催化剂再生流化床(2)中通过热空气，使催化剂再生流化床(2)中的温度达到600℃。在保证系统安全的气氛中，催化剂再生流化床(2)中的催化剂循环至C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床(1)中，逐渐将两段流化床的温度升高。
当C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床(1)中第一反应区(3)的温度达538℃时，通入烃类反应原料(C3-C9烃,来自甲醇制芳烃过程，原料的含硫量低于0.03％)进行反应。质量空速为0.45kg/kg催化剂/小时，压力为 0.4MPa。气体携带催化剂，通过横向多孔分布板(5)，上升到第二反应区(4)；
通过醇醚液体入口(9)向第二反应区(4)中通入二乙醚(其摩尔数是第一反应区C3-C9烃原料摩尔数的80％)进行反应，向换热器(10)中通入冷却水，控制第二反应区(4)的温度为450℃；反应后的产品气体从第二反应区(4)顶部气体出口(6)出去，C3-C9烃和醇醚制芳烃的两段流化床1出口的芳烃产品中，二甲苯与三甲苯含量为84.2％。烃类总转化率为95.2％(烃基)，醇转化率为100％，芳烃收率为79％(烃基)，进入后续分离系统；
将两段流化床(1)中的第一反应区(4)的失活催化剂失活后，经失活催化剂出口(11)与失活催化剂入口(15)，进入催化剂再生流化床(2)。失活催化剂上的积炭与空气接触并燃烧，放出大量的热。控制催化剂再生流化床(2)中的温度为600℃，将催化剂上的积炭完全去除；
再生后的催化剂，携带大量高温热量，通过再生后催化剂出口(14)后，经再生后催化剂入口(12)进入第一反应区(3)，同时经再生后催化剂入口 (13)进入第二反应区(4)。其中进入再生后催化剂入口(12)的质量是进入再生后催化剂入口(13)的质量的3.4倍。
将上述步骤控制平稳，实现连续反应再生操作。
如上参照附图以示例的方式描述了根据本发明提出的将C3-C9烃和醇醚转化为芳烃的连续反应再生系统及方法。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的将C3-C9烃和醇醚转化为芳烃的连续反应再生系统及方法，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (8)

1.一种将 C3 -C9 烃和醇醚分级转化为芳烃的流化床连续反应再生系统，其特征在于，该系统包括 C3 -C9 烃和醇醚分级转化制芳烃的两段流化床（1）和催化剂再生流化床（2）；
所述 C3 -C9 烃和醇醚制芳烃的两段流化床（1）从下到上包括完成烃芳构化功能的第一反应区（3）、完成醇醚芳构化功能的第二反应区（4）；第一反应区（3）和第二反应区（4）间设置横向多孔分布板（5）；第一反应区（3）底部设置烃类入口（7）以及失活催化剂出口（11）及第一再生后催化剂入口（12）；第二反应区（4）内设置换热器（10）, 顶部设置产品气体出口（8）、新鲜催化剂入口（6）及第二再生后催化剂入口（13）；横向多孔分布板（5）下部设置醇醚液体入口（9）；
所述催化剂再生流化床（2）包括,下部的空气入口（16）；再生后催化剂出口（14）；上部的气体出口（17）及失活催化剂入口（15）；
所述两段流化床（1）的第一反应区（3）通过其失活催化剂出口（11）与催化剂再生流化床（2）通过其失活催化剂入口（15）连通；催化剂再生流化床（2）通过其再生后催化剂出口（14）与两段流化床（1）的第一反应区（3）通过其第一再生后催化剂入口（12）及第二再生后催化剂入口（13）连通；
所述第一反应区（3）不设置换热器；第一反应区（3）的温度由经第一再生后催化剂入口（12）进入的再生后催化剂携带高温热进行维持，温度 520-560℃；第二反应区（4）的温度由经醇醚液体入口（9）进入反应器的醇醚原料进行汽化吸热、芳构化反应放热、换热器（10）移热及由经第二再生后催化剂入口（13）进入的再生后的催化剂携带高温热四个因素进行调节，温度为 450-490℃；
所述第一反应区（3）与第二反应区（4）中的催化剂，经过横向多孔分布板（5）进行自动调节。
2.用权利要求1所述的将 C3 -C9 烃和醇醚分级转化为芳烃的流化床连续反应再生系统进行连续反应再生的方法，其特征在于，
1）将C3 -C9 烃和醇醚制芳烃的两段流化床（1）与催化剂再生流化床（2）用管道相连，构成完整的系统；将C3 -C9 烃和醇醚制芳烃的催化剂装填入 C3 -C9 烃和醇醚制芳烃的两段流化床（1）和催化剂再生流化床（2）中，实现催化剂在系统中的循环流动；
2）向催化剂再生流化床（2）中通过热空气，使催化剂再生流化床（2）中的温度达到600-650℃，在保证系统安全的气氛中，将催化剂再生流化床（2）中的催化剂循环至 C3 -C9 烃和醇醚制芳烃的两段流化床（1）中，逐渐将两段流化床（1）的温度升高；
3）当 C3 -C9 烃和醇醚制芳烃的两段流化床（1）中第一反应区（3）的温度达 520-560℃时，通入烃类原料进行反应，气体携带催化剂，通过横向多孔分布板（5），上升到第二反应区（4）；
4）通过醇醚液体入口（9）向第二反应区（4）中通入醇醚液体进行反应，向换热器（10）中通入冷却水，控制第二反应区的温度为450-490℃；反应后的产品气体从第二反应区（4）顶部的产品气体出口（8）出去，烃类总转化率为 70-100%，醇醚转化率大于 99.5%,以烃基计芳烃收率为 75-80%，进入后续分离系统；
5）将两段流化床（1）中的第一反应区（3）的失活催化剂，经失活催化剂出口（11）与失活催化剂入口（15），进入催化剂再生流化床（2）；失活催化剂上的积炭与空气接触并燃烧，放出大量的热；控制催化剂再生流化床（2）中的温度为 600-650℃，将催化剂上的积炭完全去除；
6）再生后的催化剂携带大量高温热量，由再生后催化剂出口（14），经过第一反应区（3）的第一再生后催化剂入口（12），进入第一反应区（3）；同时经过第二再生后催化剂入口（13）进入第二反应区（4）；
7）将上述 1）-6）步骤控制平稳，实现连续反应再生操作。
3.根据权利要求2所述的连续反应再生的方法，其特征在于， C3 -C9 烃和醇醚制芳烃的催化剂为分子筛ZSM-5，Y 分子筛，β分子筛，ZSM-12，MCM-22，MCM-41, SBA-15 中的一种或多种，或为氧化物-分子筛双功能催化剂，其中氧化物包括氧化锌，氧化钼，氧化镓，氧化镧，氧化铬，氧化钍，氧化钨，氧化铈，氧化钇，氧化钌中的一种或多种，氧化物在催化剂中的质量分数为 1-6%。
4.根据权利要求2所述的连续反应再生的方法，其特征在于，从再生后催化剂出口（14）出的催化剂，进入第一再生后催化剂入口（12）的质量是进入第二再生后催化剂入口（13）的质量的 2-5 倍。
5.根据权利要求2所述的连续反应再生的方法，其特征在于，系统的操作压力为 0.1-1.0MPa，C3 -C9 烃的质量空速为：0.1-2 kg 烃/kg 催化剂/小时。
6.根据权利要求2所述的连续反应再生的方法，其特征在于，C3 -C9 烃既可以是纯烃，也可以是来源于轻石脑油，抽余油的混合物、煤化工的费托过程、甲醇制芳烃及煤制烯烃分离后的副产品，原料的含硫量低于 0.5%，醇醚包括甲醇、C2 -C5 的醇及C2 -C5 的醚。
7.根据权利要求2所述的连续反应再生的方法，其特征在于，经醇醚液体入口（9）通入的醇醚原料，其摩尔数是第一反应区 C3 -C9烃原料摩尔数的 50%-150%。
8.根据权利要求2所述的连续反应再生的方法，其特征在于，第二反应区出口的芳烃产品中，二甲苯与三甲苯的质量分数为 70-85%。
CN202111313040.8A 2021-11-08 2021-11-08 将c3-c9烃和醇醚转化为芳烃的连续反应再生系统及方法 Active CN114130314B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111313040.8A CN114130314B (zh) 2021-11-08 2021-11-08 将c3-c9烃和醇醚转化为芳烃的连续反应再生系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111313040.8A CN114130314B (zh) 2021-11-08 2021-11-08 将c3-c9烃和醇醚转化为芳烃的连续反应再生系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114130314A CN114130314A (zh) 2022-03-04
CN114130314B true CN114130314B (zh) 2023-03-07

Family

ID=80393201

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111313040.8A Active CN114130314B (zh) 2021-11-08 2021-11-08 将c3-c9烃和醇醚转化为芳烃的连续反应再生系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114130314B (zh)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3902990A (en) * 1974-03-18 1975-09-02 Exxon Research Engineering Co Catalyst regeneration process and apparatus
CN101671226B (zh) * 2009-09-28 2013-07-17 清华大学 一种甲醇芳构化制取二甲苯工艺
CN103394366B (zh) * 2013-08-09 2015-01-21 清华大学 将醇醚与c3～c8烷烃转化为芳烃的催化剂及其制备与应用方法
CN103908931B (zh) * 2014-04-04 2015-11-18 华电煤业集团有限公司 一种液化气芳构化制备芳烃的流化床反应装置及使用方法
CN108017487B (zh) * 2016-11-04 2020-08-07 中国石油化工股份有限公司 含有含氧化合物原料制芳烃两段反应的方法
CN108017482B (zh) * 2016-11-04 2021-02-09 中国石油化工股份有限公司 含有含氧化合物的原料转化制芳烃的方法
CN111097337B (zh) * 2018-10-25 2022-04-05 中国石油化工股份有限公司 用于甲醇转化制芳烃的分区流化床反应-再生装置及工艺
CN109395674B (zh) * 2018-12-20 2020-10-27 清华大学 醇/醚/c3-c5烃直接制备对二甲苯反应器及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114130314A (zh) 2022-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101402541B (zh) 一种乙炔加氢制乙烯的流化床工艺及装置
CN108017487B (zh) 含有含氧化合物原料制芳烃两段反应的方法
CN114130313B (zh) 将c3-c9烷烃转化芳烃的流化床连续反应再生系统及方法
CN101440014A (zh) 一种生产低碳烯烃的方法
CN105349172A (zh) 石脑油原料的催化裂解方法
CN110117214A (zh) 一种甲醇高效转化制低碳烯烃的装置及方法
CN109499486B (zh) 一种烷烃催化脱氢或催化裂解制烯烃循环流化床反应装置
CN108017490B (zh) 含有含氧化合物原料催化转化制芳烃的方法
CN105349173A (zh) 石脑油原料的催化裂解方法
CN101544905B (zh) 一种轻烃异构化方法
CN105461497A (zh) 甲醇和/或二甲醚转化制低碳烯烃和芳烃的两段再生反应装置及其反应方法
CN114130314B (zh) 将c3-c9烃和醇醚转化为芳烃的连续反应再生系统及方法
CN102344328B (zh) 一种使用移动床技术将甲醇转化为丙烯的半连续方法
CN110950731B (zh) 一种催化裂解的方法
CN105936835B (zh) 一种甲醇制汽油的组合工艺
CN108017488B (zh) 醇和/或醚原料催化转化制芳烃的方法
CN110951502B (zh) 一种改善热量分布的催化裂化方法
CN113351225B (zh) 费托合成铁基催化剂的活化方法和费托合成催化剂活化系统
CN110951501B (zh) 一种低生焦原料的催化转化方法
CN108325477B (zh) 一种用于含氧化合物转化的串级移动床反应系统和应用方法
CN114377620B (zh) 流化床反应器、装置以及含氧化合物制备低碳烯烃的方法
CN114950281B (zh) 一种高效裂解c3-c9非芳烃制备芳烃的系统与方法
WO2024108506A1 (zh) 一种石脑油和甲醇耦合制备芳烃联产烯烃的流化床装置及方法
CN114377625B (zh) 焦调控反应器、装置及含氧化合物制备低碳烯烃的方法
WO2024108507A1 (zh) 循环流化床反应再生装置及应用方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant