JP2021504101A - 分子篩触媒改質装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記原料供給ユニットは、触媒供給ユニット11と、改質剤供給ユニット12とを備え、前記触媒供給ユニット及び前記改質剤供給ユニットがそれぞれ触媒及び改質剤を前記改質ユニット2に導入し、両者が改質ユニットにおいて十分に反応した後に前記改質ユニットから排出されて冷却ユニット3に入って冷却される。
好ましくは、コンベア112は、スパイラルコンベアであり、
前記改質剤供給ユニット12は、改質剤計量ポンプ121と、予熱器122とを備え、前記予熱器122の出口が前記改質ユニット2の改質ユニット原料分散器24に接続され、
好ましくは、前記改質剤計量ポンプ121と前記予熱器122との間には、不活性ガス管路123及び空気管路124が設けられる。
前記改質ユニット反応器21は、流動床反応器であり、前記改質ユニット入口22が前記改質ユニット反応器21の中部に設けられ、前記改質ユニット出口23が前記改質ユニット反応器21の側壁底部に設けられ、前記改質ユニット原料分散器24が前記改質ユニット反応器21の底部に設けられ、前記加熱器25が前記改質ユニット反応器21の内部に設けられ、且つ前記改質ユニット入口22の下方に位置し、前記排気口26が前記改質ユニット反応器21の頂部に設けられ、好ましくは、排気口26が排気ガス処理装置に接続され、
好ましくは、前記反応器21の内部の排気口26下方には、改質ユニット固気分離装置27が設けられる。
前記冷却ユニット反応器は、流動床反応器であり、前記冷却ユニット入口32が前記冷却ユニット反応器31の中部に設けられ、前記冷却ユニット出口33が前記冷却ユニット反応器31の側壁底部に設けられ、前記改質ユニット原料分散器34が前記冷却ユニット反応器31の底部に設けられ、前記クーラー35が前記冷却ユニット反応器31の内部に設けられ、且つ前記改質ユニット入口32の下方に位置し、前記冷却ユニット排気口36が前記冷却ユニット反応器31の頂部に設けられ、好ましくは、排気口36が排気ガス処理装置に接続され、
好ましくは、前記冷却ユニット反応器31の内部の冷却ユニット排気口36の下方には、冷却ユニット固気分離装置37が設けられる。
好ましくは、前記方法は、原料供給ユニット(1)によって、触媒及び改質剤をそれぞれ改質ユニット(2)に導入し、改質ユニット(2)において触媒を改質剤で改質した後、冷却ユニット(3)に排出し、前記冷却ユニット(3)において50℃未満の温度に下げ、冷却後の改質触媒を任意の材料貯蔵装置に送出する工程を含む。
改質剤供給ユニットによって、空気を改質ユニットに導入する工程a)と、
触媒を400℃〜650℃の活性化処理温度に加熱する工程b)と、
活性化処理温度で、触媒に対して0.5h〜3h活性化処理を行う工程c)とを含む。
好ましくは、気相酸素濃度が1vol.%より小さくなると、置換が完了する。
好ましくは、前記リン試薬は、トリメトキシホスフィン、トリエトキシホスフィン、トリプロポキシホスフィン、トリブトキシホスフィン、メチル亜ホスホン酸ジエチルから選択される少なくとも1つである。
1)本発明の装置は、構造及び接続形態が簡単であり、使用が容易であり、
2)本発明の1つの好適な実施形態では、改質反応器が流動床反応器を用い、したがって触媒が完全混合状態にあり、製造される触媒は、性能が均一であり、活性が高く、
3)本願により提供される装置及びその使用方法は、メタノール、ベンゼン及び/またはトルエンからP−キシレン及びオレフィンを製造する触媒の産業化規模かつ連続的な改質に用いることができ、
4)本願により提供される装置及びその使用方法で改質して得られる触媒は、高い原料転化率及び高いP−キシレン選択率を同時に有し、ベンゼン及び/またはトルエンの転化率が30wt.%より大きく、メタノール転化率が80wt.%より大きく、(エチレン+プロピレン+ブテン+P−キシレン)の合計選択率が75wt.%より大きく、P−キシレンのキシレン異性体における選択率が90wt.%より大きい。
HZSM−5分子篩触媒及びHZSM−11分子篩触媒は、南開大学の触媒工場から購入され、製品粒度分布が20〜150μmであり、D50が=100μmである。
図1に示す装置を用いた。
図1に示す装置を用いた。
図1に示す装置を用いた。
図1に示す装置を用いた。
実施例1〜4で製造された改質触媒を用いて、メタノール、ベンゼン及び/またはトルエンからP−キシレン及びオレフィンを製造する反応を触媒した。
メタノールがベンゼンと反応する、メタノールがトルエンと反応する、メタノールがベンゼン及びトルエンと反応するといった3種の状況を含んだ。
ベンゼン転化率=(原料におけるベンゼンの質量−反応生成物におけるベンゼンの質量)/原料におけるベンゼンの質量
トルエン転化率=(原料におけるトルエンの質量−反応生成物におけるトルエンの質量)/原料におけるトルエンの質量
(エチレン+プロピレン+ブテン+P−キシレン)の合計選択率=反応生成物におけるエチレン、プロピレン、ブテン及びP−キシレンの質量の和/(反応生成物の合計質量−反応生成物におけるメタノールの質量−反応生成物におけるベンゼンの質量−反応生成物におけるトルエンの質量−反応生成物における水の質量)
キシレン異性体におけるP−キシレンの選択率=反応生成物におけるP−キシレンの質量/反応生成物におけるキシレンの質量
2−改質ユニット
3−冷却ユニット
11−触媒供給ユニット
12−改質剤供給ユニット
111−供給チャンバー
112−コンベア
121−計量ポンプ
122−予熱器
123−不活性ガス管路
124−空気管路
21−改質ユニット反応器
22−改質ユニット入口
23−改質ユニット出口
24−改質ユニット原料分散器
25−加熱器
26−改質ユニット排気口
27−改質ユニット固気分離装置
31−冷却ユニット反応器
32−冷却ユニット入口
33−冷却ユニット出口
34−冷却ユニット原料分散器
35−クーラー
36−冷却ユニット排気口
37−冷却ユニット固気分離装置
Claims (30)
- 順次に接続された原料供給ユニット(1)と、改質ユニット(2)と、冷却ユニット(3)とを備え、
前記原料供給ユニットは、触媒供給ユニット(11)と、改質剤供給ユニット(12)とを備え、前記触媒供給ユニット及び前記改質剤供給ユニットのそれぞれにより触媒及び改質剤が前記改質ユニット(2)に導入され、両者が改質ユニットにおいて十分に反応した後に前記改質ユニットから排出され、冷却ユニット(3)に送入されて冷却される、ことを特徴とする分子篩触媒改質装置。 - 前記触媒供給ユニット(11)は、供給チャンバー(111)と、コンベア(112)とを備え、前記コンベア(112)が前記改質ユニット(2)の改質ユニット入口(22)に接続され、
前記改質剤供給ユニット(12)は、改質剤計量ポンプ(121)と、予熱器(122)とを備え、前記予熱器(122)の出口が前記改質ユニット(2)の改質ユニット原料分散器(24)に接続されている、ことを特徴とする請求項1に記載の分子篩触媒改質装置。 - 前記改質剤計量ポンプ(121)と前記予熱器(122)との間には、不活性ガス管路(123)と空気管路(124)が設けられている、ことを特徴とする請求項2に記載の分子篩触媒改質装置。
- 前記改質ユニット(2)は、改質ユニット反応器(21)と、改質ユニット入口(22)と、改質ユニット出口(23)と、改質ユニット原料分散器(24)と、加熱器(25)と、改質ユニット排気口(26)とを備え、
前記改質ユニット反応器(21)が流動床反応器であり、前記改質ユニット入口(22)が前記改質ユニット反応器(21)の中部に設けられ、前記改質ユニット出口(23)が前記改質ユニット反応器(21)の側壁底部に設けられ、前記改質ユニット原料分散器(24)が前記改質ユニット反応器(21)の底部に設けられ、前記加熱器(25)が前記改質ユニット反応器(21)の内部に設けられ、且つ前記改質ユニット入口(22)の下方に位置し、前記排気口(26)が前記改質ユニット反応器(21)の頂部に設けられている、ことを特徴とする請求項1に記載の分子篩触媒改質装置。 - 前記反応器(21)の内部の排気口(26)の下方には、改質ユニット固気分離装置(27)が設けられている、ことを特徴とする請求項4に記載の分子篩触媒改質装置。
- 前記冷却ユニット(3)は、冷却ユニット反応器(31)と、冷却ユニット入口(32)と、冷却ユニット出口(33)と、冷却ユニット原料分散器(34)と、クーラー(35)と、冷却ユニット排気口(36)とを備え、
前記冷却ユニット反応器が流動床反応器であり、前記冷却ユニット入口(32)が前記冷却ユニット反応器(31)の中部に設けられ、前記冷却ユニット出口(33)が前記冷却ユニット反応器(31)の側壁底部に設けられ、前記改質ユニット原料分散器(34)が前記冷却ユニット反応器(31)の底部に設けられ、前記クーラー(35)が前記冷却ユニット反応器(31)の内部に設けられ、且つ前記改質ユニット入口(32)の下方に位置し、前記冷却ユニット排気口(36)が前記冷却ユニット反応器(31)の頂部に設けられている、ことを特徴とする請求項1に記載の分子篩触媒改質装置。 - 前記冷却ユニット反応器(31)の内部の冷却ユニット排気口(36)の下方には、冷却ユニット固気分離装置(37)が設けられている、ことを特徴とする請求項6に記載の分子篩触媒改質装置。
- 前記改質ユニット原料分散器(24)は、粉末冶金焼結板分散器、多管式分散器、ブート式分散器から選択されるいずれかである、ことを特徴とする請求項4に記載の分子篩触媒改質装置。
- 前記加熱器(25)は、電気加熱器及び高温気体加熱器から選択される少なくとも1つである、ことを特徴とする請求項4に記載の分子篩触媒改質装置。
- 前記改質ユニット気固分離器(27)は、サイクロン分離器及びフィルタから選択される少なくとも1つである、ことを特徴とする請求項5に記載の分子篩触媒改質装置。
- 前記冷却ユニット原料分散器(34)は、粉末冶金焼結板分散器、多管式分散器、ブート式分散器から選択されるいずれかである、ことを特徴とする請求項6に記載の分子篩触媒改質装置。
- 前記クーラー(35)は、冷却水クーラー及び冷却風クーラーから選択される少なくとも1つである、ことを特徴とする請求項6に記載の分子篩触媒改質装置。
- 前記改質ユニット気固分離器(37)は、サイクロン分離器及びフィルタから選択される少なくとも1つである、ことを特徴とする請求項7に記載の分子篩触媒改質装置。
- 請求項1〜13のいずれか1項に記載の分子篩触媒改質装置のうちの少なくとも1つを用い、
原料供給ユニット(1)によって、触媒及び改質剤をそれぞれ改質ユニット(2)に導入し、改質ユニット(2)において触媒を改質剤で改質した後、冷却ユニット(3)に排出し、前記冷却ユニット(3)において50℃未満の温度に下げ、冷却後の改質触媒を任意の材料貯蔵装置に送出する工程を含む、ことを特徴とする分子篩触媒改質方法。 - 改質前、改質ユニット(2)において導入された触媒に対して活性化処理を行い、前記活性化処理は、具体的には、
改質剤供給ユニットによって、空気を改質ユニットに導入する工程a)と、
触媒を400℃〜650℃の活性化処理温度に加熱する工程b)と、
活性化処理温度で、触媒に対して0.5h〜3h活性化処理を行う工程c)と、を含む、ことを特徴とする請求項14に記載の分子篩触媒改質方法。 - 活性化完了後、改質ユニット(2)内の空気を不活性ガスに置換し、置換時間が5minより大きく、
好ましくは、気相酸素濃度が1vol.%より小さくなると、置換が完了する、ことを特徴とする請求項15に記載の分子篩触媒改質方法。 - 前記置換が完了した後、改質剤を導入し、
前記改質剤は導入される前に加熱気化され、不活性ガスによって運ばれて前記改質ユニット(2)に導入される、ことを特徴とする請求項16に記載の分子篩触媒改質方法。 - 前記改質は、不活性ガス雰囲気下で行われ、温度が150℃〜600℃、改質時間が0〜10hである、ことを特徴とする請求項14に記載の分子篩触媒改質方法。
- 前記改質が完了した後、まず改質後の触媒を焙焼してから、冷却ユニットに排出する、ことを特徴とする請求項14に記載の分子篩触媒改質方法。
- 前記焙焼は、空気雰囲気下で行われ、焙焼温度が400〜700℃、焙焼時間が1〜6hである、ことを特徴とする請求項19に記載の分子篩触媒改質方法。
- 前記分子篩触媒は、HZSM−5及びHZSM−11分子篩触媒から選択されるいずれかである、ことを特徴とする請求項14〜20のいずれか1項に記載の分子篩触媒改質方法。
- 前記改質剤は、リン試薬、シリル化試薬及びトルエンから選択されるいずれかである、ことを特徴とする請求項14に記載の分子篩触媒改質方法。
- 前記リン試薬は、式Iで表される化学式の構造を有する化合物から選択される少なくとも1つである、ことを特徴とする請求項22に記載の分子篩触媒改質方法
- 前記式Iにおいて、R1、R2、R3のうちの少なくとも1つは、C1〜C10のアルコキシ基から選択される、ことを特徴とする請求項23に記載の分子篩触媒改質方法。
- 前記リン試薬は、トリメトキシホスフィン、トリエトキシホスフィン、トリプロポキシホスフィン、トリブトキシホスフィン、メチル亜ホスホン酸ジエチルから選択される少なくとも1つである、ことを特徴とする請求項23に記載の分子篩触媒改質方法。
- 前記シリル化試薬は、式IIで表される化学式の構造を有する化合物から選択される少なくとも1つである、ことを特徴とする請求項22に記載の分子篩触媒改質方法
- 前記式Iにおいて、R4、R5、R6、R7のうちの少なくとも1つは、C1〜C10のアルコキシ基から選択される、ことを特徴とする請求項26に記載の分子篩触媒改質方法。
- 前記シリル化試薬は、オルトケイ酸テトラメチル、オルトケイ酸テトラエチル、オルトケイ酸テトラプロピル、オルトケイ酸テトラブチルから選択される少なくとも1つである、ことを特徴とする請求項22に記載の分子篩触媒改質方法。
- 前記改質剤におけるリン試薬含有量が混合物の合計質量の1%〜10%である、ことを特徴とする請求項22に記載の分子篩触媒改質方法。
- 前記改質剤におけるシリル化試薬含有量が混合物の合計質量の1%〜40%である、ことを特徴とする請求項22に記載の分子篩触媒改質方法。
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