CN201390716Y - 一种芳构化催化反应实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种芳构化催化反应实验装置。该装置用于研究在高温、高压等状态下的催化剂评价反应，对固体催化剂进行评价筛选，研究催化剂性能，考察催化剂寿命、再生规律，进行催化动力学参数试验。该芳构化催化反应实验装置包括原料供应单元，所述的原料供应单元与脱水脱硫单元由管线连接，脱水脱硫单元出来的管线通过三通阀门分别与水供应单元及芳构化催化反应单元连接，芳构化催化反应单元入口端的管线上通过三通阀门连接有气体供应单元，芳构化催化反应单元出口端连接混合芳烃气液分离系统。该装置能够将低碳烷烃转化成为轻质芳烃，并且可进行催化剂水蒸气活化处理和催化剂失活再生反应，工艺简单，技术成熟，投资少，易于实现。

Description

一种芳构化催化反应实验装置

技术领域：

本实用新型涉及油田轻烃催化转换技术领域，特别是一种芳构化催化反应实验装置。

背景技术：

芳烃是一种重要的基本有机原料，目前主要来源是从催化重整、裂化汽油和炼焦副产品中分离得到，我国原油以较重的石蜡基为主，使重整原料严重不足，难以提高芳烃的产量。因此，开发新的生产芳烃工艺具有十分重要的意义，低碳烷烃芳构化就是将低碳烷烃在催化剂作用下，通过裂解、脱氢、齐聚、氢转移、环化以及异构化等复杂反应过程转化为苯(B)、甲苯(T)和二甲苯(X)等轻质芳烃的工艺。由于低碳烷烃芳构化原料来源广泛，资源丰富低廉，近年来倍受人们的关注。为了实现这一工艺，一套安全、有效的装置起着至关重要的作用。

实用新型内容：

为了克服背景技术中的不足，本实用新型提供一种芳构化催化反应实验装置。该装置能够将低碳烷烃转化成为轻质芳烃，并且可进行催化剂水蒸气活化处理和催化剂失活再生反应，工艺简单，技术成熟，投资少，易于实现。

本实用新型的采用的技术方案是：该芳构化催化反应实验装置包括原料供应单元，所述的原料供应单元与脱水脱硫单元由管线连接，脱水脱硫单元出来的管线通过三通阀门分别与水供应单元出口及芳构化催化反应单元入口相连接，芳构化催化反应单元出口端连接混合芳烃气液分离系统，气体供应单元出口通过另一个三通阀门分别与芳构化催化反应单元入口及脱水脱硫入口相连通。

所述的原料供应单元由原料罐、原料计量罐及计量泵通过管道依次连接而成；原料供应单元的管线上安装有取样阀；所述的脱水脱硫单元由脱水罐、脱硫反应器串联而成，脱水罐及脱硫反应器均带有加热控温仪；所述的水供应单元由水泵及储水罐串联而成；所述的芳构化催化反应单元由预热器、两个芳构化反应器和一个中间加热炉组成，其中，预热器、中间加热炉和两芳构化反应器均带有加热控温仪；应用该装置进行反应时，原料进入该单元后，首先进入预热器进行预热，然后再进入芳构化反应器，这里可以通过对阀门的控制来选择串、并联或单独使用两芳构化反应器进行反应：串联使用时，原料首先经过一个芳构化反应器，需先经过中间加热炉进行二次预热，再进入第二个芳构化反应器，而单独或并联使用时可以不经过中间加热炉；所述的气体供应单元由两条并联的管线组成，一条是空气供应管路由稳压阀、电磁阀I、浮子流量计I串联组成，另一条是氮气供应管路，管路上配有浮子流量计II。所述的混合芳烃气液分离系统包括冷凝冷却器I，冷凝冷却器I与芳构化催化反应器底端出口管线连接，冷凝冷却器I出口连接两条管道，一条通过电磁阀II与液化气分离罐上端相连，另一条通向油气分离罐，并由油气分离罐底端出口顺次连接液态烃泵和液态混合芳烃储存罐，油气分离罐上端口管道连接两条管道，一条管道由油气压缩机、冷凝冷却器II、液化气分离罐、液化气泵、液化气罐依次连接而成，液化气由电子秤计量，另一条是放空管道。

本实用新型具有如下有益效果：该装置用于研究在高温、高压等状态下的催化剂评价反应，对固体催化剂进行评价筛选，研究催化剂性能，考察催化剂寿命、再生规律，进行催化动力学参数试验。主要用于轻烃芳构化催化剂评价，该装置首先对轻烃进行初步脱水、脱硫，再通过三段式轴向固定床反应炉进行催化反应，经冷凝后，得到液态产物——混合芳烃，而气相经再次冷凝压缩转化成液化气；可对催化剂进行水蒸气活化处理；可对反应后失去活性的催化剂进行再生处理。该装置对轻烃芳构化催化反应的工艺简单，技术成熟，投资少，易于实现；采用了先进的温度、压力控制系统，反应器可单独使用，也可串、并联使用，有可靠的保安报警装置，操作简单方便，易于控制，系统稳定，安全可靠，原则上可以实现24小时无人值守；满足相应环保要求。

附图说明：

图1是本实用新型的结构示意图。

图中1-原料罐，2-预热器，3-芳构化反应器，4-脱水罐，5-脱硫反应器，6-油气分离罐，7-液化气罐，8-液化气分离罐，9-中间加热炉，10-液态混合芳烃罐，11-取样阀，12-计量泵，13-液化气泵，14-油气压缩机，15-水泵，16-电磁阀II，17-背压阀，18-稳压阀，19-加热控温仪，20-浮子流量计I，21-冷凝冷却器I，22-冷凝冷却器II，23-气体质量流量计，24-电子秤，25-放空阀，26-电磁阀I，27-储水罐，28-火炬，29-氮气入口，30-三通阀门，31-液态烃泵，32-浮子流量计II，33-原料计量罐，34-原料入口，35-水入口，36-空气入口。

具体实施方式：

下面结合实施例对本实用新型作进一步说明：如图1所示：

该芳构化催化反应实验装置包括原料供应单元，所述的原料供应单元与脱水脱硫单元由管线连接，脱水脱硫单元出口管线通过三通阀门分别与水供应单元出口及芳构化催化反应单元入口相连接，芳构化催化反应单元出口端连接混合芳烃气液分离系统，气体供应单元出口通过另一个三通阀门分别与芳构化催化反应单元入口及脱水脱硫入口相连通。

所述的原料供应单元由原料罐1、原料计量罐33及计量泵12通过管道依次连接而成，用于原料的供应，该单元的管线上安装有取样阀11。

所述的脱水脱硫单元由脱水罐4、脱硫反应器5串联而成，出口接三通阀门30的一端，脱水罐4及脱硫反应器5内均填满4a分子筛，脱水罐4及脱硫反应器5均带有加热控温仪19和超温报警系统，以控制反应温度，并防止超温。该单元用于为原料脱水脱硫，减小其对机器的腐蚀，提高反应质量。

所述的水供应单元由水泵15及储水罐27串联而成，与三通阀门30的第二端相连，用于在催化剂初次使用时，为水蒸气活化处理提供水。

所述的芳构化催化反应单元由预热器2、两芳构化催化反应器3和中间加热炉组成，预热器2与三通阀门30的第三端相连，用于进行芳构化催化反应时，为原料加热；进行水蒸气活化处理时，将由水供应机构提供的液态水转换成水蒸气。应用该装置进行反应时，原料进入芳构化催化反应单元后，首先进入预热器进行预热，然后进入芳构化反应器进行反应，这里可以通过对阀门的控制来选择串、并联或单独使用两芳构化反应器进行反应：在串联使用时，由于芳构化反应是吸热反应，原料在经过一个芳构化反应器后，温度将降低，所以需经过中间加热炉进行二次预热，再进入第二个芳构化反应器，而单独或并联使用时，无需二次预热，所以不使用中间加热炉；芳构化催化反应器3均为轴向绝热式固定床反应器，设有三段控温，可保证炉内等温段长度不小于催化剂床层高度，可满足催化反应时的需要，其内装填沸石分子筛催化剂，低碳烷烃转化成为轻质芳烃在芳构化催化反应器3内进行。预热器2、中间加热炉9和芳构化催化反应器3均带有加热控温仪19和超温报警系统，以控制芳构化催化反应器3和预热器2的温度，并防止超温，进行催化剂再生时，如果芳构化催化反应器3内温度大于设定值，系统将发出报警声，同时启动保护系统，切断烧焦空气进料，防止催化剂温度过高。

所述的气体供应单元由两条并联的管线组成，一条是空气供应管路由稳压阀18、电磁阀I 26、浮子流量计I 20串联组成，另一条是氮气供应管路，管路上配有浮子流量计II 32，空气供应管路主要在催化剂水蒸气处理和催化剂失活再生时使用；氮气供应管路主要在芳构化反应和催化剂失活再生时使用。在氮气供应管路、空气供应管路及二者混合气管路和反应后尾气管路上均设有取样阀11，方便操作。

所述的混合芳烃气液分离系统包括冷凝冷却器I 21，冷凝冷却器I 21与芳构化催化反应器3底端出口管线连接，冷凝冷却器I 21出口连接两条管道，一条通过电磁阀II 16与液化气分离罐8上端相连，用以实现系统的低压自保功能；另一条通向油气分离罐6，并由油气分离罐6底端出口顺次连接液态烃泵31和液态混合芳烃储存罐10，而油气分离罐6上端口管道连接也两条管道：一条管道上串联油气压缩机14、冷凝冷却器II 22通向液化气分离罐8，液化气分离罐8底端出口管道上串联有液化气泵13、液化气罐7连接而成，气态产物经再次压缩、冷凝、分离处理后，储存于液化气罐7，并由电子秤24计量重量；油气分离罐6上方出口经由背压阀17、气体质量流量计23与放空管道及火炬28相连通，该管道将余下的气态产物通过气体质量流量计23计算质量，然后排入放空管道，经点燃后放空或回收做循环烟气。

该装置有二个液相进料口(34，35)和二个气相进料口(36，29)，可组合成多种进料方式，进行气-固、液-固、气-液-固等催化反应，并配有空气和氮气和水蒸气系统，用于进行催化剂烧焦。

工作过程：低碳烷烃从原料罐1出来，经由原料计量罐33进行缓冲，由原料计量泵12依次导入脱水罐4和脱硫反应器5，进行脱水脱硫处理，经过脱水脱硫后的原料首先进入预热器2进行初步预热，然后进入芳构化催化反应器3进行芳构化反应。这里可以通过对阀门的控制来选择串、并联或单独使用两台芳构化催化反应器3进行反应，由于芳构化反应是吸热反应，所以使用芳构化催化反应器3串联时，原料先经过第一台芳构化催化反应器3，温度将降低，需要再经过中间加热炉9进行二次预热，然后进入第二台芳构化催化反应器3，其他情况不使用中间加热炉9。原料经过芳构化催化反应单元反应后的产物经过冷却冷凝器I 21进入液态烃分离罐6进行气液分离，经分离后，液体部分进入液态混合芳烃罐10，气体部分首先进入油气压缩机14，再进入冷凝冷却器II 22，经压缩冷凝处理后得到的液化气进入液化气罐7，由电子秤24计算质量，其余气体经过气体质量流量计23计算质量后，经过火炬28点燃放空(或做燃料气)。

催化剂初次使用进行水蒸气处理流程参见图1，简述如下：水泵15将纯净水由储水罐27经过三通阀门进入30泵入预热器2，转化为水蒸气，同时空气经由稳压阀18、电磁阀I 26、浮子流量计I 20进入水蒸气处理管道，二者混合后进入芳构化催化反应单元，对催化剂进行水蒸气活化处理后，从放空阀25排出。

催化剂失活再生流程参见图1，空气经由稳压阀18、电磁阀I 26、浮子流量计I 20，氮气经由浮子流量计II 32，二者混合后进入芳构化催化反应单元，对催化剂进行催化剂活化处理，从放空阀25排出。这里，应用浮子流量计控制相应气体的流量，应用加热控温仪19来设定温度上限，仪器超温自动报警，同时关闭电磁阀I 26，从而停止空气供应，当温度降到温度上限与回差之差值时，电磁阀I 26重新开启，空气继续供应。

Claims (9)

1、一种芳构化催化反应实验装置，包括原料供应单元，其特征在于：所述的原料供应单元与脱水脱硫单元由管线连接，脱水脱硫单元出来的管线通过三通阀门分别与水供应单元出口及芳构化催化反应单元入口相连接，芳构化催化反应单元出口端连接混合芳烃气液分离系统，气体供应单元出口通过另一个三通阀门分别与芳构化催化反应单元入口及脱水脱硫入口相连通。

2、根据权利要求1所述的芳构化催化反应实验装置，其特征在于：所述的原料供应单元由原料罐(1)、原料计量罐(33)及计量泵(12)通过管道依次连接而成。

3、根据权利要求2所述的芳构化催化反应实验装置，其特征在于：原料供应单元的管线上安装有取样阀(11)。

4、根据权利要求1所述的芳构化催化反应实验装置，其特征在于：所述的脱水脱硫单元由脱水罐(4)、脱硫反应器(5)串联而成，脱水罐(4)及脱硫反应器(5)均带有加热控温仪(19)。

5、根据权利要求1所述的芳构化催化反应实验装置，其特征在于：所述的水供应单元由水泵(15)及储水罐(27)串联而成。

6、根据权利要求1所述的芳构化催化反应实验装置，其特征在于：所述的芳构化催化反应单元由预热器(2)、两个芳构化反应器(3)和一个中间加热炉(9)组成。

7、根据权利要求6所述的芳构化催化反应实验装置，其特征在于：所述的芳构化催化反应单元，通过对阀门的控制来选择串、并联或单独使用两台芳构化反应器(3)进行反应，当串联使用时，两芳构化催化反应器(3)首尾之间连接有中间加热炉(9)，其他情况不连通中间加热炉(9)，预热器(2)、中间加热炉(9)和芳构化催化反应器(3)均带有加热控温仪(19)。

8、根据权利要求1所述的芳构化催化反应实验装置，其特征在于：所述的气体供应单元由两条并联的管线组成，一条是空气供应管路由稳压阀(18)、电磁阀I(26)、浮子流量计I(20)串联组成，另一条是氮气供应管路，管路上配有浮子流量计II(32)。

9、根据权利要求1所述的芳构化催化反应实验装置，其特征在于：所述的混合芳烃气液分离系统包括冷凝冷却器I(21)，冷凝冷却器I(21)与芳构化催化反应器(3)底端出口管线连接，冷凝冷却器I(21)出口连接两条管道，一条通过电磁阀II(16)与液化气分离罐(8)上端相连，另一条通向油气分离罐(6)，并由油气分离罐(6)底端出口顺次连接液态烃泵(31)和液态混合芳烃储存罐(10)，油气分离罐(6)上端口管道连接两条管道，一条管道由油气压缩机(14)、冷凝冷却器II(22)、液化气分离罐(8)、液化气泵(13)、液化气罐(7)依次连接而成，液化气由电子秤(24)计量，另一条是干气放空管道。

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