CN202122945U - 循环流化床低碳烷烃脱氢制烯烃装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及循环流化床低碳烷烃脱氢制烯烃装置，采用流化床型反应再生系统，在催化剂的存在下，利用低碳烷烃制取烯烃，该装置包括反应器、再生器、还原汽提器及管线，反应器、再生器、还原汽提器为独立的设备，反应器与再生器设在两侧，通过管线连接，还原汽提器设在反应器与再生器的中间，经管线与再生器和反应器分别连接。与现有技术相比，本实用新型具有还原再生设备独立，还原再生过程不受烧焦再生过程的制约，还原效果理想，操作安全等优点。

Description

循环流化床低碳烷烃脱氢制烯烃装置

技术领域

本实用新型涉及一种低碳烷烃脱氢制烯烃装置，尤其是涉及一种循环流化床低碳烷烃脱氢制烯烃装置。

背景技术

由于烯烃资源的缺乏，低碳烷烃脱氢制烯烃的工艺技术逐渐受到重视并且发展迅速。已知的低碳烷烃脱氢制烯烃工艺有催化氧化脱氢工艺、固定床催化脱氢工艺、移动床催化脱氢工艺和循环流化床催化脱氢工艺。其中，循环流化床脱氢工艺因其传热效率高，转化率稳定，操作安全等优点，逐渐成为低碳烷烃脱氢制取烯烃的主要方式。

循环流化床低碳烷烃脱氢制烯烃工艺的特征是采用流化床反应器和再生器。催化剂以流化态在反应器和再生器之间循环。在反应器中发生脱氢反应；在再生器中通过燃烧在反应期间沉积在催化剂上的焦炭使催化剂再生，同时加入补充燃料以维持床层温度，通过催化剂的循环为反应系统供热。

CN1213662A于1999年公开了一种通过相应链烷烃脱氢得到轻质烯烃的方法，CN1082018A于1994年公开了一种流化床反应器中的轻链烷烃脱氢工艺，CN201140065Y于2008年公开了一种提升管循环流化床低碳烷烃脱氢烯烃装置，所有这些都属于循环流化床低碳烷烃脱氢制烯烃工艺的研究与应用。

目前，应用于低碳烷烃脱氢反应的催化剂主要为铬系催化剂和铂系催化剂。铬系催化剂的组成一般包括氧化铬、碱金属氧化物、三氧化二铝载体和其他助剂。铬是其中的活性组分。谭小林等曾在化工进展期刊2010年第29卷第1期所刊登的《Cr系丙烷脱氢催化剂研究进展》中指出：铬系催化剂中铬的存在方式有Cr6+、Cr5+、Cr3+等，各种价位的铬具有不同的催化行为和选择性，其中Cr3+决定了催化剂的催化活性和丙烯选择性。铂系催化剂的研究应用比铬系催化剂要早，其组成一般包括铂、锡、三氧化二铝载体和其他助剂，由于其价格昂贵，所以一般用于固定床反应系统。

低碳烷烃催化脱氢反应工艺的特殊性在于：其催化体系不断的在还原氛围和氧化氛围中循环；当进行脱氢反应时，催化剂处于还原氛围中，活性组分被还原，处于低价态，具有高的催化活性和反应选择性；当进行烧焦再生时，催化剂处于氧化氛围中，活性组分全部或部分被氧化，变成高价态，反应活性和选择性降低。

当烧焦再生后的催化剂不经处理，直接进入反应器与烷烃原料接触时，由于活性与选择性低，导致转化率低和不期望的副反应发生，形成具有较宽范围碳数的副产物和结焦，使得后续的产物分离变得复杂，烯烃的产率下降，系统运行成本增加。有的工艺(CN1213662A)中的再生器含有还原段，与再生器连成一体；但这样的布置使得用作催化剂还原剂的种类、还原剂的用量、还原的温度、压力条件等都受到再生器的安全、烧焦再生的温度等的制约，还原效果不理想。

发明内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种还原过程不受再生器的安全、烧焦再生的温度等烧焦再生条件的制约，还原再生效果理想，催化剂的活性和选择性高的循环流化床低碳烷烃脱氢制烯烃装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种循环流化床低碳烷烃脱氢制烯烃装置，该装置采用流化床反应再生系统，在催化剂的存在下，由低碳烷烃脱氢制备相应的烯烃。其特征在于：该装置包括反应器、再生器、还原汽提器及管线，反应器、再生器与还原汽提器为三个独立的设备，所述的反应器与所述的再生器设在两侧，通过管线连接，所述的还原汽提器设在反应器及与再生器的中间，经管线与再生器和反应器分别连接。

催化剂与低碳烷烃在反应器中发生脱氢反应，失活的催化剂从反应器进入再生器进行烧焦再生，烧焦再生后的催化剂从再生器进入还原汽提器进行还原再生，还原再生后的催化剂循环进入反应器，重新参与反应。

所述的催化剂优选为铬系催化剂。

所述的铬系催化剂的组成包括氧化铬、碱金属氧化物、三氧化二铝载体和其它助剂。

所述的低碳烷烃包括乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷或C6-C8中的任一组分或上述组分以各种比例构成的混合物。

所述的烧焦再生是在空气或氧气和另一种补充燃料的存在下，烧掉催化剂表面积聚的焦炭，并通过调节补充燃料来控制烧焦温度。

所述的脱氢反应所需的热量由烧焦再生段提供，通过催化剂循环带入反应器。

所述的还原再生是在还原气、稀释气和再生气存在下，还原在烧焦再生中被氧化的催化剂的活性组分。

所述的反应器为流化床型反应器。

所述的再生器为流化床型再生器。

所述的还原汽提器为流化床型还原汽提器。

所述的反应器内的反应温度为450-700℃。

所述的再生器内的反应温度为600-750℃。

与现有技术相比，本实用新型的催化剂再生过程使用两个独立的设备：再生器与还原汽提器。在再生器中进行烧焦再生，烧掉催化剂表面焦炭并获得反应所需的热量。在还原汽提器中进行还原再生，还原烧焦再生阶段中由于氧化而失去活性和选择性的活性组分，进一步调节催化剂的活性、选择性和催化剂的温度。烧焦再生和还原再生独立进行，还原剂的种类、用量和还原操作条件不受烧焦再生过程限制，操作灵活。以此方式再生的催化剂的反应活性和选择性都比现有技术的高，由此可以减少副反应的发生，增加反应物的转化率和目标产物的产率，降低运行成本和后续分离工序的负荷。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

实施例

一种循环流化床低碳烷烃脱氢制烯烃装置，其结构如图1所示，采用流化床反应再生系统，在催化剂的存在下，利用低碳烷烃制取烯烃，该装置包括再生器1、反应器2、还原汽提器3、和连接管线。再生器1、反应器2、还原汽提器3为独立的设备，反应器2与再生器3设在两侧，通过第一管线4连接，还原汽提器3设在反应器2及与再生器1的中间，经第二管线5和第三管线6分别与再生器1和反应器2连接。再生器1、反应器2、还原汽提器3均为流化床型结构。

本实用新型在使用时，催化剂与低碳烷烃在反应器2中发生脱氢反应，失活的催化剂从反应器2进入再生器1进行烧焦再生，烧焦再生后的催化剂从再生器1进入还原汽提器3进行还原再生，还原再生后的催化剂循环进入反应器2，重新参与反应。再生器1内的反应温度为600-750℃，反应器2内的反应温度为450-700℃。其中使用的催化剂优选为铬系催化剂，组成包括氧化铬、碱金属氧化物、三氧化二铝载体和其它助剂。低碳烷烃包括乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷或C6-C8中的任一组分或上述组分以各种比例构成的混合物。具体如下所示：

低碳烷烃7通过分布器进入反应器2，反应产物经过适当的处理后形成物流8离开反应器2。再生好的催化剂通过第三管线6自还原汽提器3进入反应器2，与低碳烷烃7接触进行反应。反应后的待生催化剂经汽提处理后，通过第一管线4进入再生器1中，进行烧焦再生。助燃气体9和补充燃料10通过分布器进入再生器1。烧焦尾气经过适当的处理后形成物流11离开再生器2。再生催化剂通过第二管线5进入还原汽提器3中进行还原再生。还原气13、汽提气12和稀释气15通过分布器进入还原汽提器3。还原、汽提尾气经过适当的处理后形成物流14离开还原汽提器3，作为燃料供给需要的单元。还原、汽提后的催化剂通过第三管线6进入反应器2。

以此方式利用低碳烷烃脱氢制烯烃，再生后催化剂的反应活性和选择性高，副反应少，增加了反应物的转化率和目标产物的产率，降低了运行成本和后续分离工序的负荷。

Claims (5)

1.一种循环流化床低碳烷烃脱氢制烯烃装置，其特征在于，该装置包括反应器、再生器、还原汽提器及管线，反应器、再生器、还原汽提器为独立的设备，所述的反应器与所述的再生器设在两侧，通过管线连接，所述的还原汽提器设在反应器及与再生器的中间，经管线与再生器和反应器分别连接。

2.根据权利1要求所述的一种循环流化床低碳烷烃脱氢制烯烃装置，其特征在于，所述的反应器为流化床型反应器。

3.根据权利1要求所述的一种循环流化床低碳烷烃脱氢制烯烃装置，其特征在于，所述的再生器为流化床型再生器。

4.根据权利1要求所述的一种循环流化床低碳烷烃脱氢制烯烃装置，其特征在于，所述的还原汽提器为流化床型还原汽提器。

5.根据权利1要求所述的一种循环流化床低碳烷烃脱氢制烯烃装置，其特征在于，该装置优选使用铬系催化剂。