CN205710504U - 一种低碳烃流化床芳构化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于低碳烃生产芳烃技术领域，具体涉及一种低碳烃流化床芳构化装置。所述装置由流化床芳构化反应器、芳烃气液分离器、甲烷转化反应器、甲醇合成塔、气液分离器、甲醇汽化器、脱氢反应器等组成。
Description
技术领域
本实用新型属于低碳烃生产芳烃技术领域，具体涉及一种低碳烃流化床芳构化装置。
背景技术
目前，我国石油化工的FCC、热裂化、延迟焦化等工艺产生大量的裂解干气，且这些裂解干气大多数在分离后作为燃料气和民用液化气，利用价值低，污染环境，对资源造成极大的浪费。随着炼油能力的提高，裂解干气的产量也在逐年增加；煤化工技术快速发展，在生产目的产品的同时也伴随着一些炼厂气，而且随着在系统内循环次数的增加，干气量逐渐增大，抑制主反应的进行，必须外排，从而造成环境污染，原料浪费，并增加了成本。
与此同时，随着国民经济的发展，作为重要化工原料的芳烃进口量日益增加，这些作为副产品转化后可以提高价值，减少污染，还可以缓解我国芳烃产量的供需矛盾，使资源得到合理应用。
专利CN103328417A公开了从低级烷烃生产苯和乙烯的具有较低资金和运行成本的一体化方法。该专利未将干气中不能转化的氢气和甲烷分离进行转化有价值的反应原料，导致随着反应的循环，氢气和甲烷的量越来越大，存在涨肚现象，随着装置的运行需通过排放火炬来解决，造成不必要的浪费。
专利CN00122963.X公开了一种低碳烃芳构化方法，低碳烃类原料经加热后，进入固定床反应器中与催化剂接触并进行芳构化反应，反应产物经冷却、分离后得到混合芳烃、氢气和高质量液化气；特征在于反应温度为500～600℃，催化剂以HZSM-5沸石和氧化铝为载体，以镍和锌为活性金属组分。此发明的反应温度高，催化剂再生能耗大，反应后产物中有大量的干气和液化气，不能转化为芳烃，且设备投资大，市场竞争性差。
专利CN103058814B公开了一种利用液化气生产芳烃和烯烃的方法，液化气在催化剂的作用下反应，分离出丙烷和丁烷并脱氢后，制得丙烯和异丁烯。此发明的原料是C3、C4，没有包括C2，也没有将烯烃进一步芳构化转化成具有高附加值的芳烃，经济性比较差。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种低碳烃流化床芳构化装置，具体技术方案如下：
一种低碳烃流化床芳构化装置，所述装置中，原料预热炉1、流化床芳构化反应器2、芳烃气液分离器3、变压吸附分离器4、吸收塔5依次相连；并从吸收塔5分为两路：一路依次经过甲烷转化反应器6、甲醇合成塔7、气液分离器8、甲醇汽化器9后，与原料预热炉1相连，形成第一个循环回路；另一路依次经过低碳烃预热炉10、脱氢反应器11后，与原料预热炉1相连，形成第二个循环回路。
利用如上所述装置进行低碳烃芳构化的方法：
混合低碳烃12经原料预热炉1预热后进入流化床芳构化反应器2发生芳构化反应，经芳烃气液分离器3分离，得到的液相即为芳烃产品16，得到的气相进入变压吸附分离器4，吸附分离出氢气14，其余气相全部进入吸收塔5，经吸收剂13吸收后分为顶部和底部两路，顶部这一路又分为两路，仅含有甲烷的一路经甲烷转化反应器6、甲醇合成塔7后得到含甲醇和不凝气15的混合物，并经气液分离器8分离得到液相甲醇，再经甲醇汽化器9气化，得到气相甲醇；另一路仅含有甲烷的气相和变压吸附分离器4中吸附分离出的氢气14作为LNG产品17；底部这一路在吸附塔5中脱除了甲烷的低碳烃经低碳烃预热炉10和脱氢反应器11后得到不饱和低碳烯烃，与经过原料预热炉1的气相甲醇一起进入流化床芳构化反应器2，进入下一个循环；
在变压吸附分离器4中吸附分离出的氢气14一路和分离出的甲烷一起进入甲烷转化反应器6；另一路氢气14作为氢气产品。
优选地，混合低碳烃12先依次经低碳烃预热炉10和脱氢反应器11，在脱氢反应器11中脱氢后再进入流化床芳构化反应器2，参与循环反应。
进一步地，流化床芳构化反应器的反应温度为350～540℃，压力为0.1～3MPa，烃类原料的质量空速为0.2～80h-1。
进一步地，在第一次循环中，混合低碳烃中的各组成及体积含量为：氢气0～20％，甲烷0～15％，乙烷0～10％，乙烯0～15％，丙烷0～40％，丙烯0～10％，丁烷0～20％，丁烯0～5％，戊烷0～6％，戊烯0～4％，C6+0～5％。
在流化床芳构化反应器2中发生芳构化反应时，所使用的催化剂由金属盐、分子筛、磷元素改性剂、稀土金属改性剂和结构增强剂组成，这五种组分在催化剂中的质量分数依次为0.1％～10％、20％～60％、0～5％、0～5％和30％～70％。
所述金属盐中的金属元素为锌、银、镓、钼、钨、铜、锰、镍、铁、铂和铬元素中的一种或一种以上；分子筛为ZSM-5分子筛和ZSM-11分子筛中的一种或两种，稀土元素改性剂为镧和铈元素中的一种或两种，结构增强剂为氧化铝、氧化硅、拟薄水铝石、高岭土和硅藻土中的一种或一种以上。
所述催化剂的粒径为10～300μm，平均粒径为60～150μm。
所述催化剂的制备方法为：将分子筛和结构增强剂配制成混合浆料，通过喷雾造粒得到复合颗粒，并在马沸炉中焙烧；将金属盐、磷元素改性剂和稀土金属改性剂配制成混合溶液，并将焙烧好的复合颗粒在其中搅拌浸渍，经烘干、焙烧，得到所述的流态化催化剂。
本实用新型的有益效果是：
(1)本实用新型所述的芳构化，生产成本低，芳构化转化率高达99.9％，减少循环，转化为目的产品量多；
(2)本实用新型将低碳烃转化为烯烃后再进行芳构化，大大降低了反应温度并提高了转化率，烃基反应是吸热反应，甲醇反应是放热反应，将甲烷转成甲醇后与不饱和低碳烃共同混合进料，降低能耗，有利于热量的平衡利用；
(3)本实用新型中，循化反应产生的甲烷和氢气可继续转化为甲醇，实现了闭路循环，原料得到了最大化利用；
(4)甲烷在流化床反应器中不转化或者转化率很低，本实用新型把甲烷全部转化成可以转化的甲醇，甲醇经汽化器气化后进入芳构化反应器，增产附加值高的芳烃，得到了资源的合理利用。
(5)饱和低碳烃脱氢后进入芳构化反应器反应后催化剂的碳含量有明显的增加，有利于维持再生器的烧炭温度。
附图说明
图1为混合低碳烃直接进入原料预热炉参与循环反应时的工艺流程示意图；
图2为混合低碳烃先经脱氢反应器脱氢、再进入流化床芳构化反应器参与循环反应时的工艺流程示意图；
图中各编号的具体含义如下：1-原料预热炉，2-流化床芳构化反应器，3-芳烃气液分离器，4-变压吸附分离器，5-吸收塔，6-甲烷转化反应器，7-甲醇合成塔，8-气液分离器，9-液体汽化器，10-低碳烃预热炉，11-脱氢反应器，12-混合低碳烃，13-吸收剂，14-氢气，15-不凝气，16-芳烃产品，17-LNG产品。
具体实施方式
本实用新型公开了一种低碳烃流化床芳构化装置，下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明。
所述低碳烃芳构化装置中，原料预热炉1、流化床芳构化反应器2、芳烃气液分离器3、变压吸附分离器4、吸收塔5依次相连；并从吸收塔5分为两路：一路依次经过甲烷转化反应器6、甲醇合成塔7、气液分离器8、甲醇汽化器9后，与原料预热炉1相连，形成第一个循环回路；另一路依次经过低碳烃预热炉10、脱氢反应器11后，与原料预热炉1相连，形成第二个循环回路；
所述流态化催化剂放置于流化床芳构化反应器2中。
实施例1
将ZSM-5分子筛与高岭土、铝溶胶配制成混合浆料，通过喷雾造粒得到复合颗粒，将制好的复合颗粒在特定的温度下放入马沸炉中焙烧。将活性金属混合溶液和焙烧好的复合颗粒搅拌浸渍烘干，再设定特定的温度下焙烧保持数小时，制得最终的催化剂，此催化剂为芳构化的特殊催化剂。
实施例2
称取实施例1得到的催化剂880g，装入流化床芳构化反应器2中。
表1所示组成、含量的混合低碳烃12，经原料预热炉1预热后进入流化床芳构化反应器2发生芳构化反应，经芳烃气液分离器3分离，得到的液相即为芳烃产品16，得到的气相进入变压吸附分离器4，吸附分离出氢气14，其余气相全部进入吸收塔5，经吸收剂13吸收后分为顶部和底部两路，顶部这一路又分为两路，仅含有甲烷的一路经甲烷转化反应器6、甲醇合成塔7后得到含甲醇和不凝气15的混合物，并经气液分离器8分离得到液相甲醇，再经甲醇汽化器9气化，得到气相甲醇；另一路仅含有甲烷的气相和变压吸附分离器4中吸附分离出的氢气14作为LNG产品17；底部这一路在吸附塔5中脱除了甲烷的低碳烃经低碳烃预热炉10和脱氢反应器11后得到不饱和低碳烯烃，与经过原料预热炉1的气相甲醇一起进入流化床芳构化反应器2，进入下一个循环；在芳烃气液分离器3的气相出口取样分析，液相出口取样计算芳烃收率，在流化床芳构化反应器2下面在线取反应后催化剂分析碳含量。
在变压吸附分离器4中吸附分离出的氢气14一路和分离出的甲烷一起进入甲烷转化反应器6；另一路氢气14作为氢气产品。(如图1所示)
整个装置的反应温度为375℃，反应压力为0.3MPa，烃类原料的质量空速为0.5h-1。
实施例3
整个装置的反应温度为475℃，其他均与实施例2相同。
实施例4
整个装置的反应温度为520℃，其他均与实施例2相同。
实施例5
整个装置的反应温度为540℃，其他均与实施例2相同。
表1实施例2-5中，混合低碳烃的组成及含量
表2实施例2-5的产物组成及相应的质量分数
| 产物组成，w％ | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| 氢气 | 20.84 | 27.42 | 35.28 | 46.07 |
| 甲烷 | 13.96 | 15.3 | 21.73 | 28.83 |
| 乙烷 | 8.17 | 9.58 | 10.04 | 4.36 |
| 乙烯 | 4.51 | 2.98 | 2.27 | 1.68 |
| 丙烷 | 36.79 | 35.13 | 25.76 | 15.32 |
| 丙烯 | 3.01 | 1.59 | 1.04 | 0.94 |
| 丁烷 | 9.06 | 5.17 | 1.79 | 1.47 |
| 丁烯 | 1.06 | 0.97 | 0.71 | 0.52 |
| 戊烷 | 1.65 | 0.59 | 0.86 | 0.47 |
| 戊烯 | 0.19 | 0.36 | 0.13 | 0.21 |
| C6+ | 0.76 | 0.91 | 0.39 | 0.13 |
| 芳烃收率(％) | 16.33 | 24.81 | 26.14 | 29.52 |
| 碳含量(％) | 1.24 | 1.57 | 1.76 | 1.98 |
注：表2中的产物组成指的是完成第一次芳构化后的产物组成。
由表2可知，烯烃在520℃以下就可以得到全部的转化；随着反应温度的升高，饱和烷烃的转化率随之升高，氢气和甲烷的产量也大幅增加，导致设备的投资和能耗加大，因此将反应温度选择在520℃以下，且不饱和烯烃较容易转化为芳烃。但甲烷在流化床反应器2中是不转化的，且氢分压的增加会抑制脱氢反应的进行，所以，分离出氢气和甲烷是工艺所必须考虑的。
实施例6
称取实施例1得到的催化剂880g，装入流化床芳构化反应器2中。
称取600g脱氢催化剂(铬系催化剂，DeH-14)，装入脱氢反应器11中。
原料混合低碳烃的组成及含量如表3所示，混合低碳烃12经低碳烃预热炉10预热后进入脱氢反应器11发生脱氢反应，脱氢后的不饱和低碳烃进入流化床芳构化反应器2发生芳构化反应，经芳烃气液分离器3分离，得到的液相即为芳烃产品16，得到的气相进入变压吸附分离器4，吸附分离出氢气14，其余气相进入吸收塔5，经吸收剂13吸收后分顶部和底部两路，顶部这一路又分为两路，仅含有甲烷的一路经甲烷转化反应器6、甲醇合成塔7后得到含甲醇和不凝气15的混合物，并经气液分离器8分离得到液相甲醇，再经甲醇汽化器9气化，得到气相甲醇；另一路仅含有甲烷的气相和变压吸附分离器4中吸附分离出的氢气14作为LNG产品17；底部这一路在吸附塔5中脱除了甲烷的低碳烃经低碳烃预热炉10和脱氢反应器11后得到不饱和低碳烯烃，与经过原料预热炉1的气相甲醇一起进入流化床芳构化反应器2，进入下一个循环；在芳烃气液分离器3的气相出口取样分析，液相出口取样计算芳烃收率，在流化床芳构化反应器2下面在线取反应后催化剂分析碳含量。
在变压吸附分离器4中吸附分离出的氢气14一路和分离出的甲烷一起进入甲烷转化反应器6；另一路氢气14作为氢气产品。(如图2所示)
整个装置的反应温度为375℃，反应压力为0.3MPa，烃类原料的质量空速为0.5h-1。
实施例7
整个装置的反应温度为475℃，其他均与实施例6相同。
实施例8
整个装置的反应温度为520℃，其他均与实施例6相同。
实施例9
整个装置的反应温度为540℃，其他均与实施例6相同。
表3实施例6-9中，混合低碳烃的组成及含量
表4实施例6-9的产物组成及相应的质量分数
注：表4中的产物组成指的是完成第一次芳构化后的产物组成。
由表4可以看出，脱氢后反应温度降低，转化率升高，饱和烷烃转化为芳烃的收率增加，丙烷的量大幅增加，这有利于脱氢后继续循环芳构化增产芳烃，提高转化率，经试验所得转化率不小于60％，芳烃的选择性(烃基)在64％以上，同时催化剂上面的积碳含量较脱氢前有明显增加，在1.5％以上，有助于维持再生器的热量平衡。
实施例10
通入原料预热炉1的原料为粗甲醇，其组成及含量如表5所示，其他均与实施例2相同。实施例11
通入原料预热炉1的原料为粗甲醇，其组成及含量如表5所示，其他均与实施例3相同。
实施例12
通入原料预热炉1的原料为粗甲醇，其组成及含量如表5所示，其他均与实施例4相同。
实施例13
通入原料预热炉1的原料为粗甲醇，其组成及含量如表5所示，其他均与实施例5相同。
表5实施例10-13中，通入原料预热炉1的组成及含量
表6实施例10-13的产物组成及相应的质量分数
注：表6中的产物组成指的是完成第一次芳构化后的产物组成。
由表6可以看出，甲醇进料温度升到500℃以上时，气相产量增大，尤其是饱和烷烃的量明显加大，单纯甲醇的进料反应适合温度也在500℃以下，与不饱和烯烃的进料温度范围一致；且催化剂的碳含量较不饱和烯烃进料明显降低，这样在实际生产中单纯甲醇芳构化催化剂再生放出热量不足以维持烧炭温度，所以和不饱和低碳烯烃进料明显优于单纯检出进料。
Claims (1)
1.一种低碳烃流化床芳构化装置，其特征在于，所述装置中，原料预热炉(1)、流化床芳构化反应器(2)、芳烃气液分离器(3)、变压吸附分离器(4)、吸收塔(5)依次相连；并从吸收塔(5)分为两路：一路依次经过甲烷转化反应器(6)、甲醇合成塔(7)、气液分离器(8)、甲醇汽化器(9)后，与原料预热炉(1)相连，形成第一个循环回路；另一路依次经过低碳烃预热炉(10)、脱氢反应器(11)后，与原料预热炉(1)相连，形成第二个循环回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201620571171.4U CN205710504U (zh) | 2016-06-13 | 2016-06-13 | 一种低碳烃流化床芳构化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201620571171.4U CN205710504U (zh) | 2016-06-13 | 2016-06-13 | 一种低碳烃流化床芳构化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family Applications (1)
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| CN201620571171.4U Active CN205710504U (zh) | 2016-06-13 | 2016-06-13 | 一种低碳烃流化床芳构化装置 |
Country Status (1)
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