CN204469675U - 一种有机氧化物催化转化制芳烃反应产品气的除尘系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种有机氧化物催化转化制芳烃反应产品气的除尘系统，该除尘系统包括设置在反应器(1)腔体内的上部且相互串连的至少一组一级旋风分离器(2)和二级旋风分离器(3)；所述除尘系统还包括设置在所述反应器(1)外部且与所述二级旋风分离器(3)连通的第三级除尘器(4)，所述第三级除尘器(4)的中部为直筒段，除尘内构件(7)位于该直筒段与所述第三级除尘器(4)顶部壳体所形成的空间内。采用本实用新型的除尘系统，可以降低有机氧化物催化转化制芳烃装置的运行成本，同时可以减少产品气后续冷却分离系统设备和管线的磨损，延长装置运行周期。

Description

一种有机氧化物催化转化制芳烃反应产品气的除尘系统

技术领域

本实用新型涉及一种有机氧化物催化转化制芳烃反应产品气的除尘系统。

背景技术

芳烃是一种重要的有机化工基础原料，其中苯、甲苯和二甲苯(包括邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯)的用途十分广泛，其终端产品的应用包括合成树脂、合成纤维、合成橡胶、涂料、染料、医药等领域。随着我国经济社会发展，对芳烃的需求也日益增长，目前我国每年消费量超过2000万吨，有一半需从国外进口。

苯、甲苯和二甲苯主要来源于石油化工工业，国内石油化工路线生产芳烃约占芳烃生产总量85％以上，生产技术主要包括：石脑油催化重整、乙烯裂解石脑油加氢抽提和低碳烃类芳构化等，其中石脑油催化重整芳烃产量约占石油化工路线芳烃产量80％，乙烯裂解石脑油加氢抽提芳烃产量约占16％。随着石油资源的日益枯竭，原油价格居高不下，给石油化工路线制取芳烃带来了较大的成本压力。我国的能源现状是多煤少油缺气，20世纪90年代以来伴随经济的持续增长，我国对外石油依赖度不断增加，1993年至1996年，我国对外石油依赖度基本在10％以内，到2000年首次超过30％，2007年达到50.5％，2013年达到57.39％，远超过国际上公认的30％警戒线。另一方面，我国煤炭资源丰富，近年来在国家政策支持下，煤制甲醇、二甲醚和乙二醇行业迅速发展，据统计2013年我国甲醇产量近2900万吨。因此，发展有机氧化物催化转化制芳烃技术以替代传统的石油化工路线，可以降低芳烃对石油原料的依赖度，对我国能源安全和芳烃生产行业有着重要的作用。

利用有机氧化物催化转化制芳烃的技术，早期由美国美孚石油公司提出，其1979年申请的专利US4156698A公开了利用含有分子筛的复合催化剂将C₁-C₄醇类或醚类化合物转化为低碳烯烃和芳烃的方法；1985年申请的专利US4590321A中提出了利用ZSM-5或ZSM-11等分子筛催化剂将C₂-C₁₂烷烃、C₂-C₁₂烯烃、C₁-C₅醇类和C₂-C₁₂醚类等非芳化合物转化为芳烃的工艺；美国专利US4686312A、US4724270A、US4822939A、US4822939A、US4049573A等也公开了在不同催化剂作用下甲醇或二甲醚制芳烃的方法。但这些美国专利的重点主要在于研究催化剂组成以及反应操作条件对芳烃转化率和选择性的影响，个别专利提出甲醇或二甲醚制芳烃的反应流程，但均没有明确提出有机氧化物制芳烃技术的反应再生系统、反应再生方法以及反应器和再生器型式。

目前，国内也有多家研究院所甲对有机氧化物制芳烃技术进行研发，主要包括清华大学、中国科学院山西煤炭化学研究所、中国石化上海石油化工研究院、中国科学院大连化学物理研究所等。中国专利CN 1880288A公开了以甲醇为原料在改性ZSM-5分子筛催化剂作用下制芳烃的工艺，该专利将一段反应器甲醇芳构化气相产物冷却后分离出低碳烃类和液相产物，液相产物经萃取分离得到芳烃和非芳烃，低碳烃类进入二段反应器进一步芳构化，从而提高芳烃的总选择性。中国专利CN 101823929B提出了一种甲醇或二甲醚制取芳烃的系统和工艺，甲醇或二甲醚先在芳构化反应器反应，反应产物中氢气、甲烷、混合C₈芳烃和部分C₉₊烃类作为产品，C₂₊非芳烃和除混合C₈芳烃及部分C₉₊烃类之外的芳烃则循环会另一个反应器进一步芳构化，提高芳烃的收率和选择性。中国专利CN 101607858B、CN 102190546B、CN 102371176B、CN 102371177B等也分别公开了有机氧化物催化转化制芳烃工艺、有机氧化物催化转化制芳烃催化剂及制备方法。上述专利同样着重于考察不同催化剂组成以及稀有金属、稀土金属改性对芳构化过程的影响，CN 1880288A和CN 101823929B主要提出反应产物循环芳构化对芳烃收率的影响。

中国专利CN 101823929A公开了一种甲醇或二甲醚转化制取芳烃的系统与工艺，原料甲醇或二甲醚首先在芳构化反应器中进行反应，反应后的产物经分离后，H₂、甲烷、混合C₈芳烃和部分C₉₊烃类作为产品输出系统，而C₂₊非芳烃和除混合C₈芳烃及部分C₉₊烃类之外的芳烃则作为循环物流返回相应反应器进行进一步芳构化反应；该专利并未提出回收芳构化反应产物中催化剂的方法和设备。中国专利CN 101244969A公开了一种连续芳构化与催化剂再生的装置及其方法，该装置包括一个芳构化流化床与一个催化剂连续再生的流化床、及设置在两个流化床之间的用于催化剂输送的管道和固体输送装置，该专利仅在反应器内设置了一级气固分离系统，会造成昂贵的芳构化催化剂跑损，增加操作成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种有机氧化物催化转化制芳烃反应产品气的除尘系统，可以将有机氧化物芳构化反应产品气中夹带的催化剂回收回来，减少催化剂细粉的跑损，降低有机氧化物催化转化制芳烃装置的运行成本；同时，可以减少产品气后续冷却分离系统设备和管线的磨损，延长装置运行周期。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种有机氧化物催化转化制芳烃反应产品气的除尘系统，该除尘系统包括设置在反应器1腔体内的上部且相互串连的至少一组一级旋风分离器2和二级旋风分离器3；其特征在于，所述除尘系统还包括设置在所述反应器1外部且与所述二级旋风分离器3连通的第三级除尘器4，所述第三级除尘器4的中部为直筒段，除尘内构件7位于该直筒段与所述第三级除尘器4顶部封头所形成的空间内。

优选地，其特征在于，所述除尘内构件7包括至少一个三级旋风分离器31。

优选地，其特征在于，所述三级旋风分离器31的三旋入口36设置在所述直筒段的中上部，并且所述三旋入口36的中心距所述直筒段顶部的距离占所述直筒段高度的10-50％。

优选地，其特征在于，所述除尘内构件7包括至少一根滤芯40。

优选地，其特征在于，所述滤芯40为选自金属粉末烧结滤芯、金属粉末烧结复合滤芯、金属丝缠绕滤芯和金属纤维烧结毡滤芯中的至少一种。

优选地，其特征在于，所述第三级除尘器4设置有自动反吹系统，用于分区域自动反吹所述滤芯40。

优选地，其特征在于，所述滤芯40为多个；所述自动反吹系统设置有反吹气总管41，所述反吹气总管与多个反吹气支管42连通，每个所述反吹气支管42上设有一个反吹控制阀43并对应一个反吹区域内的滤芯。

优选地，其特征在于，所述第三级除尘器4的反应产品气入口44设置在所述直筒段的下部，并且所述反应产品气入口44的中心距所述直筒段底部的距离占所述直筒段高度的1-20％。

优选地，其特征在于，所述直筒段的底部与一锥斗一体相连；所述锥斗内设置有提供松动气体的装置，用以维持锥斗内催化剂的流化状态。

优选地，其特征在于，所述除尘系统还包括用于收纳分离出的催化剂细粉的细粉储罐5，所述细粉储罐5通过催化剂细粉线23与所述第三级除尘器4连通；所述细粉储罐5的底部设置有提供流化气体的装置，用以维持细粉储罐5内催化剂的流化状态。

优选地，其特征在于，所述催化剂细粉线23上设置有用于控制催化剂细粉流量的单动滑阀6。

本实用新型提供的有机氧化物催化转化制芳烃反应产品气的除尘系统具有如下优点：

1、产品气经过三级除尘后，可以回收绝大部分夹带的催化剂细粉，减少催化剂跑损，降低有机氧化物催化转化制芳烃装置的运行成本；

2、产品气除尘后，可以减少后续冷却分离系统设备和管线的磨损，有利于有机氧化物催化转化制芳烃装置的安全平稳运行。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型提供的有机氧化物催化转化制芳烃反应产品气除尘系统的示意图；

图2为本实用新型一种具体实施方式所提供的包括三级旋风分离器的第三级除尘器的主视图(为清楚表示，只显示出一个三级旋风分离器，其余隐去)和俯视图；

图3为本实用新型另一种具体实施方式所提供的包括自动反吹滤芯的第三级除尘器的主视图和俯视图。

附图标记说明

1  反应器     2  一级旋风分离器    3  二级旋风分离器    4  第三级除尘器

5  细粉储罐      6  单动滑阀        7  除尘内构件         8  反应器集气室

9  一级升气管    10  一级料腿      11  一级翼阀           12  二级升气管

13  二级料腿     14  二级翼阀     21  反应器出口管线  22  除尘器出口管线

23  催化剂细粉         24  细粉储罐出口管线         31  三级旋风分离器

32  三级升气管   33  三级料腿     34  三级翼阀        35  三旋集气室

36  三旋入口     37  三旋出口     40  滤芯            41  反吹气总管

42  反吹气支管   43  反吹控制阀   44  反应产品气入口  45  反应产品气出口

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

本实用新型提供一种有机氧化物催化转化制芳烃反应产品气的除尘系统，该除尘系统包括设置在反应器1腔体内的上部且相互串连的至少一组一级旋风分离器2和二级旋风分离器3；其特征在于，所述除尘系统还包括设置在所述反应器1外部且与所述二级旋风分离器3连通的第三级除尘器4，所述第三级除尘器4的中部为直筒段，除尘内构件7位于该直筒段与所述第三级除尘器4顶部封头所形成的空间内。

根据本实用新型，所述有机氧化物和用于有机氧化物催化转化制芳烃的催化剂均为本领域技术人员所熟知，例如，所述有机氧化物可以为选自C₁-C₁₀醇类、C₂-C₁₂醚类和C₃-C₁₂酮类中的至少一种；所述催化剂可以为含有分子筛和载体的微球催化剂，所述分子筛优选为ZSM-5分子筛。

根据本实用新型，所述旋风分离器是本领域技术人员所熟知的，本实用新型不再赘述。所述相互串连的一级旋风分离器2和二级旋风分离器3可以为一组或多组。当设置多组两级旋风分离器时，一级旋风分离器2和二级旋风分离器3的数量相同，之间可以通过一级升气管9一对一连接，也可以将多个一级旋风分离器2的一级升气管9汇合成一个集合管后，再与多个二级旋风分离器3连接。二级旋风分离器3的二级升气管12均与反应器集气室8连接，所述反应器集气室8可以设在反应器1的内部，也可以设在反应器1的外部。另外，为了将旋风分离器分离回收的催化剂引入反应器1的中下部，一级旋风分离器2的下部可以设置一级料腿10和一级翼阀11，二级旋风分离器3的下部也可以设置二级料腿13和二级翼阀14。

根据本实用新型，为了更好地将反应产品气中所夹带的催化剂除去，本实用新型的除尘系统设置有第三级除尘器4。所述第三级除尘器4设置在反应器1的外部，依次通过反应器出口管线21和反应器集气室8与所述二级旋风分离器3连通，其内的除尘内构件7可以包括三级旋风分离器或滤芯，用于回收经两级旋风分离器分离后的产品气中余下的绝大多数催化剂细粉。

根据本实用新型的一种具体实施方式，如图2所示，所述除尘内构件7可以包括至少一个三级旋风分离器31。所述三级旋风分离器31的三旋入口36可以设置在所述直筒段的中上部，并且所述三旋入口36的中心距所述直筒段顶部的距离可以占所述直筒段高度的10-50％，三旋入口36的方向可以指向直筒段圆周的切线方向，与三级旋风分离器31入口方向一致。所述三级旋风分离器31的下部也可以设置三级料腿33和三级翼阀34，不再赘述。三级旋风分离器31还可以通过三级升气管32与设置在第三级除尘器4顶部的除尘器集气室35连通，除尘器集气室35通过顶部的三旋出口37与外部连通，用于送出除尘后的产品气。

根据本实用新型的另一种具体实施方式，如图3所示，所述除尘内构件7可以包括至少一根滤芯40，所述滤芯40可以为选自金属粉末烧结滤芯、金属粉末烧结复合滤芯、金属丝缠绕滤芯和金属纤维烧结毡滤芯中的至少一种，也可以包括其它滤芯，本实用新型不再赘述。另外，所述第三级除尘器4可以设置有自动反吹系统，用于分区域自动反吹所述滤芯40。当第三级除尘器4压差或过滤时间达到设定值后，第三级除尘器4可以自动在线反吹，具体地，所述第三级除尘器4可以分成2-100个区域，当需要反吹时，可以逐个对每个区域内的滤芯40进行在线反吹，不会对周边过滤区域产生干扰。例如，当所述滤芯40为多个；所述自动反吹系统可以设置有反吹气总管41，所述反吹气总管41可以与多个反吹气支管42连通，每个所述反吹气支管42上可以设有一个反吹控制阀43并对应一个反吹区域内的滤芯；反吹时反吹气支管42上反吹控制阀43自动打开，反吹完毕后反吹控制阀43自动关闭，与反吹气总管41相连的反应产品气出口45设置在第三级除尘器4上部，在滤芯40管板的上方，过滤后的产品气由反应产品气出口45送至后续冷却分离系统；反吹气可以包括但不限于选自氮气、干气、燃料气和蒸汽中的一种或多种，反吹气温度可以为400℃-600℃。另外，所述第三级除尘器4的反应产品气入口44可以设置在所述直筒段的下部，并且所述反应产品气入口44的中心距所述直筒段底部的距离可以占所述直筒段高度的1-20％。

根据本实用新型，所述第三级除尘器4所述直筒段的底部可以与一锥斗一体相连；所述锥斗内可以设置有提供松动气体的装置，用以维持锥斗内催化剂的流化状态，所述松动气体可以包括但不限于氮气、干气、燃料气和蒸汽中的一种或多种，松动气体温度可以为400℃-600℃。所述除尘系统还可以包括用于收纳分离出的催化剂细粉的细粉储罐5，所述细粉储罐5可以通过催化剂细粉线23与所述第三级除尘器4连通。同时，所述细粉储罐5的底部也可以设置有提供流化气体的装置，用以维持细粉储罐5内催化剂的流化状态；所述流化气体可以包括但不限于选自氮气、干气和燃料气中的一种或多种。所述催化剂细粉线23上可以设置有用于控制催化剂细粉流量的单动滑阀6。所述的第三级除尘器4的催化剂料位高度可以由单动滑阀6控制，当第三级除尘器4催化剂料位达到设定值后，单动滑阀6可以自动打开，从而催化剂细粉可以自第三级除尘器4的锥斗排入细粉储罐5。

下面将通过实施例来进一步说明本实用新型，但是本实用新型并不因此而受到任何限制。

如图1所示的有机氧化物催化转化制芳烃反应产品气的除尘系统，该除尘系统主要包括：反应器1、一级旋风分离器2、二级旋风分离器3、第三级除尘器4、细粉储罐5和单动滑阀6。

对于某180万吨/年甲醇制芳烃装置，年操作时数8000小时，甲醇进料量225t/h，反应器1内设置14组串联的一级旋风分离器2和二级旋风分离器3。正常操作时，将进料甲醇预热至180℃的气相甲醇后，进入反应器1的密相床层(未示出)底部，与再生器(未示出)来的再生催化剂充分接触，发生芳构化反应生成富含芳烃的产品气；夹带少量催化剂的产品气进入反应器1稀相段(即设置两级旋风分离器的装置)，首先进一级旋风分离器2分离出大部分夹带的催化剂，分离出来的催化剂沿一级料腿10向下流动并由一级翼阀11排出进入反应器1的密相床层；分离出大部分催化剂的产品气由一级升气管9进入二级旋风分离器3进一步分离催化剂，分离出来的催化剂同样由二级料腿13和二级翼阀14排入反应器1的密相床层；分离后的产品气通过二级升气管12进入反应集气室8，再由反应器出口管线21进入第三级除尘器4。

第三级除尘器4内的除尘内构件包括13组三级旋风分离器31(如图2所示)。经过两级旋风分离器除尘后的产品气由第三级除尘器4直筒段的中上部沿与三级旋风分离器31入口方向一致的三旋入口36切向进入第三级除尘器4，三旋入口36中心距直筒段顶部的距离占直筒段高度的40％。产品气进入第三级除尘器4后，均匀进入13组三级旋风分离器31，分离出来的催化剂细粉由三级料腿33和三级翼阀34排出，进入第三级除尘器4底部的锥斗。第三级除尘器4顶部设置除尘器集气室35，通过三级升气管32与三级旋风分离器31相连。经三级旋风分离器31除尘后的产品气通过三级升气管32进入三旋集气室35，并通过设置在除尘器集气室35顶部的三旋出口37进入后续的冷却分离系统。

第三级除尘器4的锥斗催化剂料位高度由单动滑阀6控制。当第三级除尘器4的催化剂料位达到设定值后，单动滑阀6自动打开，催化剂细粉自第三级除尘器4的锥斗排入细粉储罐5，再输送至反应器1密相床层或装车送出装置。在第三级除尘器4的锥斗内设置松动气体，维持催化剂细粉处于流化状态；松动气体为450℃、1.0MPa(g)蒸汽。同时，细粉储罐5底部的锥斗设置流化气体，也用于维持催化剂细粉的流化状态；流化气体采用常温、0.6MPa(g)氮气。

反应产品气经过本实用新型的除尘系统，第三级除尘器4出口产品气中催化剂浓度可以降到50mg/Nm³以下，大于5μm的催化剂细粉去除率＞99％。

Claims (11)

1.一种有机氧化物催化转化制芳烃反应产品气的除尘系统，该除尘系统包括设置在反应器(1)腔体内的上部且相互串连的至少一组一级旋风分离器(2)和二级旋风分离器(3)；其特征在于，所述除尘系统还包括设置在所述反应器(1)外部且与所述二级旋风分离器(3)连通的第三级除尘器(4)，所述第三级除尘器(4)的中部为直筒段，除尘内构件(7)位于该直筒段与所述第三级除尘器(4)顶部封头所形成的空间内。

2.根据权利要求1所述的除尘系统，其特征在于，所述除尘内构件(7)包括至少一个三级旋风分离器(31)。

3.根据权利要求2所述的除尘系统，其特征在于，所述三级旋风分离器(31)的三旋入口(36)设置在所述直筒段的中上部，并且所述三旋入口(36)的中心距所述直筒段顶部的距离占所述直筒段高度的10-50％。

4.根据权利要求1所述的除尘系统，其特征在于，所述除尘内构件(7)包括至少一根滤芯(40)。

5.根据权利要求4所述的除尘系统，其特征在于，所述滤芯(40)为选自金属粉末烧结滤芯、金属粉末烧结复合滤芯、金属丝缠绕滤芯和金属纤维烧结毡滤芯中的至少一种。

6.根据权利要求4所述的除尘系统，其特征在于，所述第三级除尘器(4)设置有自动反吹系统，用于分区域自动反吹所述滤芯(40)。

7.根据权利要求6所述的除尘系统，其特征在于，所述滤芯(40)为多个；所述自动反吹系统设置有反吹气总管(41)，所述反吹气总管与多个反吹气 支管(42)连通，每个所述反吹气支管(42)上设有一个反吹控制阀(43)并对应一个反吹区域内的滤芯。

8.根据权利要求4所述的除尘系统，其特征在于，所述第三级除尘器(4)的反应产品气入口(44)设置在所述直筒段的下部，并且所述反应产品气入口(44)的中心距所述直筒段底部的距离占所述直筒段高度的1-20％。

9.根据权利要求1所述的除尘系统，其特征在于，所述直筒段的底部与一锥斗一体相连；所述锥斗内设置有提供松动气体的装置，用以维持锥斗内催化剂的流化状态。

10.根据权利要求1所述的除尘系统，其特征在于，所述除尘系统还包括用于收纳分离出的催化剂细粉的细粉储罐(5)，所述细粉储罐(5)通过催化剂细粉线(23)与所述第三级除尘器(4)连通；所述细粉储罐(5)的底部设置有提供流化气体的装置，用以维持细粉储罐(5)内催化剂的流化状态。

11.根据权利要求10所述的除尘系统，其特征在于，所述催化剂细粉线(23)上设置有用于控制催化剂细粉流量的单动滑阀(6)。