一種低碳烴流化床芳構(gòu)化裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于低碳烴生產(chǎn)芳烴技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低碳烴流化床芳構(gòu)化裝置。所述裝置由流化床芳構(gòu)化反應(yīng)器、芳烴氣液分離器、甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)器、甲醇合成塔、氣液分離器、甲醇汽化器、脫氫反應(yīng)器等組成。
【專利說明】
一種低碳烴流化床芳構(gòu)化裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型屬于低碳烴生產(chǎn)芳烴技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低碳烴流化床芳構(gòu)化裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，我國石油化工的FCC、熱裂化、延遲焦化等工藝產(chǎn)生大量的裂解干氣，且這些 裂解干氣大多數(shù)在分離后作為燃料氣和民用液化氣，利用價值低，污染環(huán)境，對資源造成極 大的浪費。隨著煉油能力的提高，裂解干氣的產(chǎn)量也在逐年增加;煤化工技術(shù)快速發(fā)展，在 生產(chǎn)目的產(chǎn)品的同時也伴隨著一些煉廠氣，而且隨著在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)次數(shù)的增加，干氣量逐 漸增大，抑制主反應(yīng)的進行，必須外排，從而造成環(huán)境污染，原料浪費，并增加了成本。
[0003] 與此同時，隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，作為重要化工原料的芳烴進口量日益增加，這些 作為副產(chǎn)品轉(zhuǎn)化后可以提高價值，減少污染，還可以緩解我國芳烴產(chǎn)量的供需矛盾，使資源 得到合理應(yīng)用。
[0004] 專利CN103328417A公開了從低級烷烴生產(chǎn)苯和乙烯的具有較低資金和運行成本 的一體化方法。該專利未將干氣中不能轉(zhuǎn)化的氫氣和甲烷分離進行轉(zhuǎn)化有價值的反應(yīng)原 料，導(dǎo)致隨著反應(yīng)的循環(huán)，氫氣和甲烷的量越來越大，存在漲肚現(xiàn)象，隨著裝置的運行需通 過排放火炬來解決，造成不必要的浪費。
[0005] 專利CN00122963.X公開了一種低碳烴芳構(gòu)化方法，低碳烴類原料經(jīng)加熱后，進入 固定床反應(yīng)器中與催化劑接觸并進行芳構(gòu)化反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)冷卻、分離后得到混合芳烴、 氫氣和高質(zhì)量液化氣;特征在于反應(yīng)溫度為500~600 °C，催化劑以HZSM-5沸石和氧化鋁為 載體，以鎳和鋅為活性金屬組分。此發(fā)明的反應(yīng)溫度高，催化劑再生能耗大，反應(yīng)后產(chǎn)物中 有大量的干氣和液化氣，不能轉(zhuǎn)化為芳烴，且設(shè)備投資大，市場競爭性差。
[0006] 專利CN103058814B公開了一種利用液化氣生產(chǎn)芳烴和烯烴的方法，液化氣在催化 劑的作用下反應(yīng)，分離出丙烷和丁烷并脫氫后，制得丙烯和異丁烯。此發(fā)明的原料是C3、C4， 沒有包括C2,也沒有將烯烴進一步芳構(gòu)化轉(zhuǎn)化成具有高附加值的芳烴，經(jīng)濟性比較差。 【實用新型內(nèi)容】
[0007] 本實用新型的目的是提供一種低碳烴流化床芳構(gòu)化裝置，具體技術(shù)方案如下：
[0008] -種低碳烴流化床芳構(gòu)化裝置，所述裝置中，原料預(yù)熱爐1、流化床芳構(gòu)化反應(yīng)器 2、芳烴氣液分離器3、變壓吸附分離器4、吸收塔5依次相連;并從吸收塔5分為兩路:一路依 次經(jīng)過甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)器6、甲醇合成塔7、氣液分離器8、甲醇汽化器9后，與原料預(yù)熱爐1相 連，形成第一個循環(huán)回路；另一路依次經(jīng)過低碳烴預(yù)熱爐10、脫氫反應(yīng)器11后，與原料預(yù)熱 爐1相連，形成第二個循環(huán)回路。
[0009] 利用如上所述裝置進行低碳烴芳構(gòu)化的方法：
[0010] 混合低碳烴12經(jīng)原料預(yù)熱爐1預(yù)熱后進入流化床芳構(gòu)化反應(yīng)器2發(fā)生芳構(gòu)化反應(yīng)， 經(jīng)芳烴氣液分離器3分離，得到的液相即為芳烴產(chǎn)品16,得到的氣相進入變壓吸附分離器4， 吸附分離出氫氣14,其余氣相全部進入吸收塔5,經(jīng)吸收劑13吸收后分為頂部和底部兩路， 頂部這一路又分為兩路，僅含有甲烷的一路經(jīng)甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)器6、甲醇合成塔7后得到含甲 醇和不凝氣15的混合物，并經(jīng)氣液分離器8分離得到液相甲醇，再經(jīng)甲醇汽化器9氣化，得到 氣相甲醇；另一路僅含有甲烷的氣相和變壓吸附分離器4中吸附分離出的氫氣14作為LNG產(chǎn) 品17;底部這一路在吸附塔5中脫除了甲烷的低碳烴經(jīng)低碳烴預(yù)熱爐10和脫氫反應(yīng)器11后 得到不飽和低碳烯烴，與經(jīng)過原料預(yù)熱爐1的氣相甲醇一起進入流化床芳構(gòu)化反應(yīng)器2,進 入下一個循環(huán)；
[0011] 在變壓吸附分離器4中吸附分離出的氫氣14 一路和分離出的甲烷一起進入甲烷轉(zhuǎn) 化反應(yīng)器6;另一路氫氣14作為氫氣產(chǎn)品。
[0012] 優(yōu)選地，混合低碳烴12先依次經(jīng)低碳烴預(yù)熱爐10和脫氫反應(yīng)器11，在脫氫反應(yīng)器 11中脫氫后再進入流化床芳構(gòu)化反應(yīng)器2，參與循環(huán)反應(yīng)。
[0013] 進一步地，流化床芳構(gòu)化反應(yīng)器的反應(yīng)溫度為350~540°C，壓力為0.1~3MPa，烴 類原料的質(zhì)量空速為〇. 2~801Γ1。
[0014]進一步地，在第一次循環(huán)中，混合低碳烴中的各組成及體積含量為:氫氣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%。
[0015]在流化床芳構(gòu)化反應(yīng)器2中發(fā)生芳構(gòu)化反應(yīng)時，所使用的催化劑由金屬鹽、分子 篩、磷元素改性劑、稀土金屬改性劑和結(jié)構(gòu)增強劑組成，這五種組分在催化劑中的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 依次為0.1 %~10%、20%~60%、0~5%、0~5%和30%~70%。
[0016] 所述金屬鹽中的金屬元素為鋅、銀、鎵、鉬、鎢、銅、錳、鎳、鐵、鉑和鉻元素中的一種 或一種以上;分子篩為ZSM-5分子篩和ZSM-11分子篩中的一種或兩種，稀土元素改性劑為鑭 和鈰元素中的一種或兩種，結(jié)構(gòu)增強劑為氧化鋁、氧化硅、擬薄水鋁石、高嶺土和硅藻土中 的一種或一種以上。
[0017] 所述催化劑的粒徑為10~300μL?，平均粒徑為60~150μπι。
[0018] 所述催化劑的制備方法為:將分子篩和結(jié)構(gòu)增強劑配制成混合漿料，通過噴霧造 粒得到復(fù)合顆粒，并在馬沸爐中焙燒;將金屬鹽、磷元素改性劑和稀土金屬改性劑配制成混 合溶液，并將焙燒好的復(fù)合顆粒在其中攪拌浸漬，經(jīng)烘干、焙燒，得到所述的流態(tài)化催化劑。
[0019] 本實用新型的有益效果是：
[0020] (1)本實用新型所述的芳構(gòu)化，生產(chǎn)成本低，芳構(gòu)化轉(zhuǎn)化率高達99.9%，減少循環(huán)， 轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)品量多；
[0021] (2)本實用新型將低碳烴轉(zhuǎn)化為烯烴后再進行芳構(gòu)化，大大降低了反應(yīng)溫度并提 高了轉(zhuǎn)化率，烴基反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，甲醇反應(yīng)是放熱反應(yīng)，將甲烷轉(zhuǎn)成甲醇后與不飽和低碳 烴共同混合進料，降低能耗，有利于熱量的平衡利用；
[0022] (3)本實用新型中，循化反應(yīng)產(chǎn)生的甲烷和氫氣可繼續(xù)轉(zhuǎn)化為甲醇，實現(xiàn)了閉路循 環(huán)，原料得到了最大化利用；
[0023] (4)甲烷在流化床反應(yīng)器中不轉(zhuǎn)化或者轉(zhuǎn)化率很低，本實用新型把甲烷全部轉(zhuǎn)化 成可以轉(zhuǎn)化的甲醇，甲醇經(jīng)汽化器氣化后進入芳構(gòu)化反應(yīng)器，增產(chǎn)附加值高的芳烴，得到了 資源的合理利用。
[0024] (5)飽和低碳烴脫氫后進入芳構(gòu)化反應(yīng)器反應(yīng)后催化劑的碳含量有明顯的增加， 有利于維持再生器的燒炭溫度。
【附圖說明】

[0025] 圖1為混合低碳烴直接進入原料預(yù)熱爐參與循環(huán)反應(yīng)時的工藝流程示意圖；
[0026] 圖2為混合低碳烴先經(jīng)脫氫反應(yīng)器脫氫、再進入流化床芳構(gòu)化反應(yīng)器參與循環(huán)反 應(yīng)時的工藝流程示意圖；
[0027] 圖中各編號的具體含義如下：1_原料預(yù)熱爐，2-流化床芳構(gòu)化反應(yīng)器，3-芳烴氣液 分離器，4-變壓吸附分離器，5-吸收塔，6-甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，7-甲醇合成塔，8-氣液分離器， 9_液體汽化器，10-低碳烴預(yù)熱爐，11-脫氫反應(yīng)器，12-混合低碳烴，13-吸收劑，14-氫氣， 15-不凝氣，16-芳烴產(chǎn)品，17-LNG產(chǎn)品。
【具體實施方式】
[0028] 本實用新型公開了一種低碳烴流化床芳構(gòu)化裝置，下面結(jié)合附圖和實施例對本實 用新型做進一步的說明。
[0029] 所述低碳烴芳構(gòu)化裝置中，原料預(yù)熱爐1、流化床芳構(gòu)化反應(yīng)器2、芳烴氣液分離器 3、變壓吸附分離器4、吸收塔5依次相連;并從吸收塔5分為兩路:一路依次經(jīng)過甲烷轉(zhuǎn)化反 應(yīng)器6、甲醇合成塔7、氣液分離器8、甲醇汽化器9后，與原料預(yù)熱爐1相連，形成第一個循環(huán) 回路;另一路依次經(jīng)過低碳烴預(yù)熱爐10、脫氫反應(yīng)器11后，與原料預(yù)熱爐1相連，形成第二個 循環(huán)回路；
[0030] 所述流態(tài)化催化劑放置于流化床芳構(gòu)化反應(yīng)器2中。
[0031] 實施例1
[0032]將ZSM-5分子篩與高嶺土、鋁溶膠配制成混合漿料，通過噴霧造粒得到復(fù)合顆粒， 將制好的復(fù)合顆粒在特定的溫度下放入馬沸爐中焙燒。將活性金屬混合溶液和焙燒好的復(fù) 合顆粒攪拌浸漬烘干，再設(shè)定特定的溫度下焙燒保持?jǐn)?shù)小時，制得最終的催化劑，此催化劑 為芳構(gòu)化的特殊催化劑。
[0033] 實施例2
[0034]稱取實施例1得到的催化劑880g，裝入流化床芳構(gòu)化反應(yīng)器2中。
[0035] 表1所示組成、含量的混合低碳烴12,經(jīng)原料預(yù)熱爐1預(yù)熱后進入流化床芳構(gòu)化反 應(yīng)器2發(fā)生芳構(gòu)化反應(yīng)，經(jīng)芳烴氣液分離器3分離，得到的液相即為芳烴產(chǎn)品16,得到的氣相 進入變壓吸附分離器4,吸附分離出氫氣14,其余氣相全部進入吸收塔5,經(jīng)吸收劑13吸收后 分為頂部和底部兩路，頂部這一路又分為兩路，僅含有甲烷的一路經(jīng)甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)器6、甲 醇合成塔7后得到含甲醇和不凝氣15的混合物，并經(jīng)氣液分離器8分離得到液相甲醇，再經(jīng) 甲醇汽化器9氣化，得到氣相甲醇；另一路僅含有甲烷的氣相和變壓吸附分離器4中吸附分 離出的氫氣14作為LNG產(chǎn)品17;底部這一路在吸附塔5中脫除了甲烷的低碳烴經(jīng)低碳烴預(yù)熱 爐10和脫氫反應(yīng)器11后得到不飽和低碳烯烴，與經(jīng)過原料預(yù)熱爐1的氣相甲醇一起進入流 化床芳構(gòu)化反應(yīng)器2，進入下一個循環(huán);在芳烴氣液分離器3的氣相出口取樣分析，液相出口 取樣計算芳烴收率，在流化床芳構(gòu)化反應(yīng)器2下面在線取反應(yīng)后催化劑分析碳含量。
[0036] 在變壓吸附分離器4中吸附分離出的氫氣14 一路和分離出的甲烷一起進入甲烷轉(zhuǎn) 化反應(yīng)器6;另一路氫氣14作為氫氣產(chǎn)品。（如圖1所示）
[0037] 整個裝置的反應(yīng)溫度為375°C，反應(yīng)壓力為0.3MPa，烴類原料的質(zhì)量空速為0.51Γ1。
[0038] 實施例3
[0039]整個裝置的反應(yīng)溫度為475°C，其他均與實施例2相同。
[0040] 實施例4
[0041 ]整個裝置的反應(yīng)溫度為520°C，其他均與實施例2相同。
[0042] 實施例5
[0043] 整個裝置的反應(yīng)溫度為540°C，其他均與實施例2相同。
[0044] 表1實施例2-5中，混合低碳烴的組成及含量
[0047]表2實施例2-5的產(chǎn)物組成及相應(yīng)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
[0049]注:表2中的產(chǎn)物組成指的是完成第一次芳構(gòu)化后的產(chǎn)物組成。
[0050]由表2可知，烯烴在520 °C以下就可以得到全部的轉(zhuǎn)化;隨著反應(yīng)溫度的升高，飽和 烷烴的轉(zhuǎn)化率隨之升高，氫氣和甲烷的產(chǎn)量也大幅增加，導(dǎo)致設(shè)備的投資和能耗加大，因此 將反應(yīng)溫度選擇在520°C以下，且不飽和烯烴較容易轉(zhuǎn)化為芳烴。但甲烷在流化床反應(yīng)器2 中是不轉(zhuǎn)化的，且氫分壓的增加會抑制脫氫反應(yīng)的進行，所以，分離出氫氣和甲烷是工藝所 必須考慮的。
[0051 ] 實施例6
[0052]稱取實施例1得到的催化劑880g，裝入流化床芳構(gòu)化反應(yīng)器2中。
[0053]稱取600g脫氫催化劑(鉻系催化劑，DeH-14)，裝入脫氫反應(yīng)器11中。
[0054] 原料混合低碳烴的組成及含量如表3所示，混合低碳烴12經(jīng)低碳烴預(yù)熱爐10預(yù)熱 后進入脫氫反應(yīng)器11發(fā)生脫氫反應(yīng)，脫氫后的不飽和低碳烴進入流化床芳構(gòu)化反應(yīng)器2發(fā) 生芳構(gòu)化反應(yīng)，經(jīng)芳烴氣液分離器3分離，得到的液相即為芳烴產(chǎn)品16,得到的氣相進入變 壓吸附分離器4,吸附分離出氫氣14,其余氣相進入吸收塔5,經(jīng)吸收劑13吸收后分頂部和底 部兩路，頂部這一路又分為兩路，僅含有甲烷的一路經(jīng)甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)器6、甲醇合成塔7后得 到含甲醇和不凝氣15的混合物，并經(jīng)氣液分離器8分離得到液相甲醇，再經(jīng)甲醇汽化器9氣 化，得到氣相甲醇;另一路僅含有甲烷的氣相和變壓吸附分離器4中吸附分離出的氫氣14作 為LNG產(chǎn)品17;底部這一路在吸附塔5中脫除了甲烷的低碳烴經(jīng)低碳烴預(yù)熱爐10和脫氫反應(yīng) 器11后得到不飽和低碳烯烴，與經(jīng)過原料預(yù)熱爐1的氣相甲醇一起進入流化床芳構(gòu)化反應(yīng) 器2，進入下一個循環(huán);在芳烴氣液分離器3的氣相出口取樣分析，液相出口取樣計算芳烴收 率，在流化床芳構(gòu)化反應(yīng)器2下面在線取反應(yīng)后催化劑分析碳含量。
[0055]在變壓吸附分離器4中吸附分離出的氫氣14 一路和分離出的甲烷一起進入甲烷轉(zhuǎn) 化反應(yīng)器6;另一路氫氣14作為氫氣產(chǎn)品。（如圖2所示）
[0056]整個裝置的反應(yīng)溫度為375°C，反應(yīng)壓力為0.3MPa，烴類原料的質(zhì)量空速為0.51Γ1。 [0057] 實施例7
[0058]整個裝置的反應(yīng)溫度為475°C，其他均與實施例6相同。
[0059] 實施例8
[0060]整個裝置的反應(yīng)溫度為520°C，其他均與實施例6相同。
[0061 ] 實施例9
[0062]整個裝置的反應(yīng)溫度為540°C，其他均與實施例6相同。
[0063]表3實施例6-9中，混合低碳經(jīng)的組成及含量
[0065]表4實施例6-9的產(chǎn)物組成及相應(yīng)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

[0068] 注:表4中的產(chǎn)物組成指的是完成第一次芳構(gòu)化后的產(chǎn)物組成。
[0069] 由表4可以看出，脫氫后反應(yīng)溫度降低，轉(zhuǎn)化率升高，飽和烷烴轉(zhuǎn)化為芳烴的收率 增加，丙烷的量大幅增加，這有利于脫氫后繼續(xù)循環(huán)芳構(gòu)化增產(chǎn)芳烴，提高轉(zhuǎn)化率，經(jīng)試驗 所得轉(zhuǎn)化率不小于60%，芳烴的選擇性(烴基)在64%以上，同時催化劑上面的積碳含量較 脫氫前有明顯增加，在1.5%以上，有助于維持再生器的熱量平衡。
[0070] 實施例10
[0071] 通入原料預(yù)熱爐1的原料為粗甲醇，其組成及含量如表5所示，其他均與實施例2相 同。實施例11
[0072] 通入原料預(yù)熱爐1的原料為粗甲醇，其組成及含量如表5所示，其他均與實施例3相 同。
[0073] 實施例12
[0074] 通入原料預(yù)熱爐1的原料為粗甲醇，其組成及含量如表5所示，其他均與實施例4相 同。
[0075] 實施例13
[0076] 通入原料預(yù)熱爐1的原料為粗甲醇，其組成及含量如表5所示，其他均與實施例5相 同。
[0077] 表5實施例10-13中，通入原料預(yù)熱爐1的組成及含量
[0079]表6實施例10-13的產(chǎn)物組成及相應(yīng)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

[0082]注:表6中的產(chǎn)物組成指的是完成第一次芳構(gòu)化后的產(chǎn)物組成。
[0083]由表6可以看出，甲醇進料溫度升到500°C以上時，氣相產(chǎn)量增大，尤其是飽和烷烴 的量明顯加大，單純甲醇的進料反應(yīng)適合溫度也在500 °C以下，與不飽和烯烴的進料溫度范 圍一致;且催化劑的碳含量較不飽和烯烴進料明顯降低，這樣在實際生產(chǎn)中單純甲醇芳構(gòu) 化催化劑再生放出熱量不足以維持燒炭溫度，所以和不飽和低碳烯烴進料明顯優(yōu)于單純檢 出進料。
【主權(quán)項】
1. 一種低碳烴流化床芳構(gòu)化裝置，其特征在于，所述裝置中，原料預(yù)熱爐（1)、流化床芳 構(gòu)化反應(yīng)器(2)、芳烴氣液分離器(3)、變壓吸附分離器(4)、吸收塔(5)依次相連;并從吸收 塔(5)分為兩路:一路依次經(jīng)過甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)器(6)、甲醇合成塔(7)、氣液分離器(8)、甲醇 汽化器(9)后，與原料預(yù)熱爐（1)相連，形成第一個循環(huán)回路;另一路依次經(jīng)過低碳烴預(yù)熱爐 (10)、脫氫反應(yīng)器(11)后，與原料預(yù)熱爐（1)相連，形成第二個循環(huán)回路。
【文檔編號】C07C15/00GK205710504SQ201620571171
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月13日
【發(fā)明人】羅騰發(fā), 黃琳, 胡陽陽, 崔宇, 劉勛軍, 黃曉凡, 惠興育, 湯效平, 李濤, 王彤, 高長平, 梁彥鴻, 管春峰, 丁煥德
【申請人】陜西華電榆橫煤化工有限公司, 華電煤業(yè)集團有限公司