一種液化氣芳構(gòu)化制備芳烴的流化床反應(yīng)裝置及使用方法
【專利摘要】一種液化氣芳構(gòu)化制備芳烴的流化床反應(yīng)裝置及使用方法，該裝置包括氣體入口、氣體出口、氣體分布器以及催化劑回收系統(tǒng)，還包括橫向多孔分布板、換熱管、外溢流管、外溢流管脫氣管、催化劑入口、催化劑出口、內(nèi)構(gòu)件；采用橫向多孔分布板將催化劑床層分成多個(gè)催化劑密相區(qū)，利用溢流管穩(wěn)定流化床操作，使反應(yīng)原料完全轉(zhuǎn)化；通過催化劑的進(jìn)出和反應(yīng)器中設(shè)置的換熱管控制溫度，使反應(yīng)器的下部催化劑密相區(qū)溫度低，主要完成烯烴轉(zhuǎn)化；上部催化劑密相區(qū)溫度高，主要完成轉(zhuǎn)化烷烴；實(shí)現(xiàn)液化氣中的烯烴和烷烴的分步、分區(qū)域轉(zhuǎn)化；本發(fā)明具有液化氣轉(zhuǎn)化效率高，芳烴收率高，積碳量少，干氣生成量低的特點(diǎn)，且溫度控制方便，適于大型化的液化氣芳構(gòu)化過程。
【專利說明】一種液化氣芳構(gòu)化制備芳烴的流化床反應(yīng)裝置及使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及芳烴的制備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種液化氣芳構(gòu)化制備芳烴的流化床反應(yīng)裝置及使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]芳烴是重要的基礎(chǔ)化學(xué)品之一，主要通過石油化工加工獲得。隨著石油資源日益短缺，芳烴的供應(yīng)呈緊張趨勢，價(jià)格高居不下。目前，一些研究者也發(fā)展了甲醇、甲醇、甲烷和液化氣等芳構(gòu)化技術(shù)，是對(duì)石油加工路線制備芳烴方法的有效補(bǔ)充，且其芳烴產(chǎn)品的品質(zhì)高，不含硫、氮，將在未來的芳烴加工工業(yè)中占據(jù)越來越重要地位。
[0003]液化氣組分來源廣泛，是新型芳烴加工的原料的重要來源。但是，目前的液化氣芳構(gòu)化技術(shù)主要轉(zhuǎn)化液化氣中的烯烴組分，無法轉(zhuǎn)化液化氣中的丙烷和丁烷等組分。雖然也有一些技術(shù)能夠?qū)⒁夯瘹猱a(chǎn)品中的烷烴轉(zhuǎn)化為芳烴，但轉(zhuǎn)化反應(yīng)溫度高達(dá)到580°C以上，此時(shí)液化氣中烯烴芳構(gòu)化過程的積碳生成量大幅度增加，并且產(chǎn)品中干氣量也會(huì)增加，導(dǎo)致芳構(gòu)收率和選擇性下降。另一方面，由于單段流化床反應(yīng)器中氣固返混嚴(yán)重，液化氣中烷烴轉(zhuǎn)化的過程推動(dòng)動(dòng)力不高，使得轉(zhuǎn)化率和芳烴收率難以提高，過程循環(huán)量大，需要通過反應(yīng)器的設(shè)計(jì)以抑制過程的返混，提高芳烴收率，同時(shí)強(qiáng)化傳熱提供反應(yīng)器的熱量來源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種液化氣芳構(gòu)化制備芳烴的流化床反應(yīng)裝置及使用方法，通過在流化床反應(yīng)器中設(shè)置橫向分布板將催化劑床層分成多個(gè)催化劑裝填段，并通過催化劑的逆流接觸及換熱管實(shí)現(xiàn)液化氣中的烷烴和烯烴的分溫分區(qū)反應(yīng)，達(dá)到液化氣轉(zhuǎn)化效率高，芳烴收率高，積碳量少，干氣生成量低的效果，同時(shí)能夠提高流化床反應(yīng)器的供熱能力，利于實(shí)現(xiàn)大型工業(yè)生產(chǎn)。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0006]一種液化氣芳構(gòu)化制備芳烴的流化床反應(yīng)裝置，包括反應(yīng)器殼體1，設(shè)置在反應(yīng)器殼體I底部的氣體入口 2和失活催化劑出口 8，設(shè)置在反應(yīng)器殼體I頂部的氣體出口 11和催化劑加入口 7，設(shè)置在反應(yīng)器殼體I內(nèi)、氣體入口 2上方的氣體分布器3，設(shè)置在反應(yīng)器殼體I內(nèi)的催化劑回收系統(tǒng)9，所述催化劑回收系統(tǒng)9的頂部和氣體出口 11連通，下部與催化劑底部的密相床層接觸，還包括設(shè)置在反應(yīng)器殼體I內(nèi)和其相連的一個(gè)或多個(gè)橫向多孔分布板4,橫向多孔分布板4將密相床層分割為多個(gè)催化劑密相區(qū)5,氣體分布器3的上方為第一催化劑密相區(qū)，在每個(gè)催化劑密相區(qū)內(nèi)均設(shè)置有換熱管10以及與反應(yīng)器殼體I連接的內(nèi)構(gòu)件13，內(nèi)構(gòu)件13用于破碎氣泡，每個(gè)催化劑密相區(qū)均連通有外溢流管6，每個(gè)外溢流管6的頂部均與和催化劑稀相區(qū)連通的外溢流管脫氣管12連通，底部與催化劑底部的密相床層即第一催化劑密相區(qū)連通。
[0007]所述密相床層被橫向多孔分布板4分為2?4個(gè)催化劑密相區(qū)，第一催化劑密相區(qū)和第二催化劑密相區(qū)之間為第一橫向多孔分布板，相鄰兩個(gè)橫向多孔分布板4之間的安裝距離為反應(yīng)器殼體I直徑的0.5?3倍,所述氣體分布器3與第一橫向多孔分布板之間的安裝距離為反應(yīng)器殼體I直徑的5?10倍。
[0008]所述第一催化劑密相區(qū)和第二催化劑密相區(qū)之間的橫向多孔分布板的開孔率是第二催化劑密相區(qū)和第三催化劑密相區(qū)之間的橫向多孔分布板的開孔率的70?100%，是第三催化劑密相區(qū)和第四催化劑密相區(qū)之間的橫向多孔分布板的開孔率的50?100%。
[0009]所述每個(gè)催化劑密相區(qū)和外溢流管6的連通位置距離相應(yīng)的橫向多孔分布板4的距離為反應(yīng)器殼體I直徑的0.2?3倍，外溢流管6底部與催化劑底部的密相床層即第一催化劑密相區(qū)連通位置距離氣體分布器3的距離為反應(yīng)器殼體I直徑的0.05?0.7倍；在含有3個(gè)或4個(gè)催化劑密相區(qū)流化床反應(yīng)裝置中，上段的外溢流管的橫截面積是相鄰下段外溢流管橫截面積的1-1.2倍。
[0010]所述氣體分布器3結(jié)構(gòu)為管式、多孔板式或錐帽式。
[0011]上述所述的液化氣芳構(gòu)化制備芳烴的流化床反應(yīng)裝置的使用方法，包括如下步驟:
[0012]步驟1:采用惰性氣體流化，從氣體入口 2通入惰性氣體，再通過催化劑加入口 7裝入催化劑，熱催化劑從催化劑加入口 7進(jìn)入上部床層，從底部失活催化劑出口 8流出，同時(shí)通過在換熱管10中通入冷卻介質(zhì)，維持不同床層位置的反應(yīng)溫度；或通過換熱管10通入換熱介質(zhì)，使反應(yīng)器內(nèi)部不同催化劑密相區(qū)的溫度為底部低，頂部高，并且達(dá)到反應(yīng)溫度；所述進(jìn)口熱催化劑床層溫度為580-700°C ;所述冷卻介質(zhì)為飽和水；所述換熱介質(zhì)為氮?dú)?、煙氣或干氣，溫度?00-900°C ；
[0013]步驟2:通過氣體入口 2通入原料液化氣氣體，采用逆流變溫控制方式，使烯烴主要在底部密相區(qū)發(fā)生反應(yīng)，烷烴主要在頂部密相區(qū)發(fā)生反應(yīng)，并得到氣體產(chǎn)品；
[0014]步驟3:分離氣體產(chǎn)品和催化劑，并回收催化劑；
[0015]步驟4:進(jìn)行催化劑再生；
[0016]步驟5:循環(huán)上述過程。
[0017]步驟I在裝入催化劑的同時(shí)，由氣體入口 2經(jīng)氣體分布器3通入300?600°C氮?dú)饣蛩魵狻?br> [0018]步驟2所述原料液化氣氣體是丙烯、丙烷、丁烯、丁烷中一種或多種混合物，為多種混合物時(shí)，以任意比混合。
[0019]步驟2所述發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)壓力為0.1-1.0MPa，反應(yīng)器中的表觀氣速為0.1-0.8m/s。
[0020]步驟2所述逆流變溫控制方式，為從氣體入口 2到氣體出口 11，溫度沿流化床軸向遞增，具體如下:
[0021](I)在含有2個(gè)催化劑密相區(qū)流化床反應(yīng)裝置中，靠近流化床反應(yīng)裝置底部的第一催化劑密相區(qū)的溫度為380-520°C ;第二催化劑密相區(qū)的溫度為480-620°C ；
[0022](2)在含有3個(gè)催化劑密相區(qū)流化床反應(yīng)裝置中，靠近流化床反應(yīng)裝置底部的第一催化劑密相區(qū)的溫度為380-480°C ;第二催化劑密相區(qū)的溫度為450-550°C ;第三段催化劑的密相區(qū)的溫度為520-620°C ；
[0023](3)在含有4個(gè)催化劑密相區(qū)流化床反應(yīng)裝置中，靠近流化床反應(yīng)裝置底部的第一段催化劑密相區(qū)的溫度為380-480°C ;第二段催化劑密相區(qū)的溫度為430-530°C ;第三段催化劑的密相區(qū)的溫度為480-580°C ;第四段催化劑的密相區(qū)的溫度為530-620°C。
[0024]和現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下:
[0025]1、設(shè)置橫向分布板和換熱管，使本發(fā)明裝置能夠獨(dú)立控制各個(gè)床層的反應(yīng)溫度，增加了反應(yīng)過程的獨(dú)立性與操作彈性，使得烯烴在反應(yīng)器的下部完成轉(zhuǎn)化，烷烴在反應(yīng)器上部床層完成轉(zhuǎn)化，降低焦炭和干氣收率，提高芳烴收率。
[0026]2、烷烴的芳構(gòu)化反應(yīng)吸熱且反應(yīng)溫度高，烷烴芳構(gòu)化反應(yīng)反生在上部催化劑床層，通過有效利用來自反應(yīng)器上部熱催化劑或換熱介質(zhì)帶來的熱量，烯烴芳構(gòu)化反應(yīng)放熱能夠在催化劑溫度較低的情況下維持床層溫度，過程能量利用率高。
[0027]3、采用加熱管和內(nèi)構(gòu)件，比表面積大，又能破碎氣泡，增加氣固接觸與轉(zhuǎn)化效果，同時(shí)能夠增強(qiáng)氣固傳熱效果。
[0028]4、與單段流化床裝置相比，本發(fā)明中多段流化床裝置可以抑制流化床中的氣固返混，使，液化氣的轉(zhuǎn)化率提高3-5%，反應(yīng)器出口芳烴的收率提高5-8%，并且能夠使循環(huán)轉(zhuǎn)化的物料變少，分離能耗降低10%以上。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為雙段流化床示意圖。
[0030]圖2為二段流化床不意圖。
[0031]圖3為四段流化床示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明:
[0033]實(shí)施例1:
[0034]如圖1所示兩段流化床裝置，外溢流管6上部出口位置與其相鄰下方橫向多孔分布板4間距離是裝置直徑的0.2倍。外溢流管下部進(jìn)口位置在第一催化劑密相區(qū)5內(nèi)。將催化劑從催化劑入口分別通入催化劑床層，第二催化劑密相區(qū)5a的催化劑入口位置比裝置外側(cè)外溢流管上部出口高0.4m。
[0035]由氣體入口 2經(jīng)氣體分布器3通入300°C氮?dú)獾耐瑫r(shí)，將流態(tài)化型催化劑從催化劑加入口 7裝入裝置，來自反應(yīng)器的催化劑溫度為580°C，向第一催化劑密相區(qū)5的加熱管10和第二催化劑密相區(qū)5a的加熱管IOa中通入飽和水200°C，通過控制催化劑循環(huán)量和飽和水的循環(huán)量，控制第一、第二催化劑密相區(qū)內(nèi)溫度分別為450°C、550°C。通入原料液化氣，其中丙烯、丙烷、丁烯、丁烷的摩爾比為2:3:1:2，其中控制進(jìn)入氣體入口液化氣的重量空速為0.251~1，反應(yīng)壓力為0.4MPa，氣速為0.5m/s。原料氣體經(jīng)過兩個(gè)催化劑床層后，其轉(zhuǎn)化率為62%，單程芳烴選擇性烴基為50%，再經(jīng)催化劑回收系統(tǒng)9分離后，從裝置流出得到氣體產(chǎn)品。將失活催化劑由失活催化劑出口 8連續(xù)移出進(jìn)行再生，再生后的催化劑經(jīng)催化劑加入口 7連續(xù)返回流化床裝置?？刂频谝?、第二催化劑密相區(qū)的催化劑各占催化劑總質(zhì)量的50%。圖1中13為第一催化劑密相區(qū)5的內(nèi)構(gòu)件，13a為第二催化劑密相區(qū)5a的內(nèi)構(gòu)件。
[0036]實(shí)施例2:
[0037]如圖1所示兩段流化床裝置，外溢流管6上部出口位置與其相鄰下方橫向多孔分布板4間距離是裝置直徑的0.2倍。外溢流管下部進(jìn)口位置在第一催化劑密相區(qū)5內(nèi)。將催化劑從催化劑入口分別通入兩個(gè)催化劑密相區(qū)中，第二層催化劑床層催化劑入口位置比裝置外側(cè)外溢流管上部出口高0.4m。
[0038]由氣體入口 2經(jīng)氣體分布器3通入300°C空氣，將流態(tài)化型催化劑從催化劑加入口 7裝入裝置，從氣體入口 2經(jīng)氣體分布器3通入氮?dú)膺M(jìn)行置換，當(dāng)氣體出口 11氣體中氧氣體積分?jǐn)?shù)小于0.5%時(shí)，來自反應(yīng)器的催化劑溫度為700°C，向第一催化劑密相區(qū)5的加熱管10和第二催化劑密相區(qū)5a的加熱管IOa中通入飽和水180°C，通過控制催化劑循環(huán)量和飽和水的循環(huán)量，控制第一、第二催化劑密相區(qū)溫度分別為380°C、500°C。通入原料液化氣，其中丙烯、丙烷、丁烯、丁烷的摩爾比為1:2:1:2?？刂七M(jìn)入氣體入口液化氣的的重量空速為0.25h-l，反應(yīng)壓力為0.1MPa，氣速為0.8m/s。原料氣體經(jīng)過兩個(gè)催化劑床層后，其轉(zhuǎn)化率為62%，單程芳烴選擇性烴基為50%。將失活催化劑由失活催化劑出口 9連續(xù)移出進(jìn)行再生，再生后的催化劑經(jīng)催化劑入口 8連續(xù)返回流化床裝置。第一、第二催化劑密相區(qū)的催化劑質(zhì)量各占催化劑總質(zhì)量的70%和30%。重復(fù)上述過程，使過程連續(xù)進(jìn)行。
[0039]實(shí)施例3:
[0040]如圖1所示兩段流化床裝置，外溢流管6上部出口位置與其相鄰下方橫向多孔分布板4間距離是裝置直徑的I倍。外溢流管下部進(jìn)口位置在第一催化劑密相區(qū)5內(nèi)。將催化劑從催化劑入口分別通入兩個(gè)催化劑密相區(qū)中，第二層催化劑密相區(qū)催化劑入口 8位置比裝置外側(cè)外溢流管5上部出口高1.5m。從外溢流管上部出口進(jìn)入的催化劑中所含氣體經(jīng)過管線引至裝置內(nèi)催化劑回收系統(tǒng)9附近。
[0041]由氣體入口 2經(jīng)氣體分布器3通入300°C空氣的同時(shí)，將催化劑加熱至300°C后，向換熱管通入700°C高溫氮?dú)?，控制第一、第二催化劑床層溫度分別為450°C、620°C。通入原料液化氣，其中丙烯、丙烷、丁烯、丁烷的摩爾比為2:2:0:0。其中控制進(jìn)入氣體入口液化氣的的重量空速為0.25h-l，反應(yīng)壓力為1.0MPa，氣速為0.lm/s。原料氣體經(jīng)過兩個(gè)催化劑床層后，其轉(zhuǎn)化率為62%，單程芳烴選擇性烴基為50%。將失活催化劑由失活催化劑出口8連續(xù)移出進(jìn)行再生，再生后的催化劑經(jīng)催化劑加入口 7連續(xù)返回流化床裝置。第一、第二催化劑密相區(qū)的催化劑質(zhì)量各占催化劑總質(zhì)量的80%和20%。重復(fù)上述過程，使過程連續(xù)進(jìn)行。
[0042]實(shí)施例4:
[0043]如圖1所示兩段流化床裝置，外溢流管6上部出口位置與其相鄰下方橫向多孔分布板4間距離是裝置直徑的I倍。外溢流管下部進(jìn)口位置在第一催化劑密相區(qū)5內(nèi)。將催化劑從催化劑入口分別通入兩個(gè)催化劑密相區(qū)中。從外溢流管上部出口進(jìn)入的催化劑中所含氣體經(jīng)過管線引至裝置內(nèi)催化劑回收系統(tǒng)9附近。
[0044]由氣體入口 2經(jīng)氣體分布器3通入300°C空氣的同時(shí)，將催化劑加熱至300°C后，向上段換熱管IOa通入700°C高溫氮?dú)?，下段換熱管10中通入200°C飽和水，通過控制再生煙氣量和飽和水的循環(huán)量，控制第一、第二催化劑床層溫度分別為450°C、620°C。通入原料液化氣，其中丙烯、丙烷、丁烯、丁烷的摩爾比為2:2:0:0。其中控制進(jìn)入氣體入口液化氣的的重量空速為0.25h-l，反應(yīng)壓力為1.0MPa，氣速為0.lm/s。原料氣體經(jīng)過兩個(gè)催化劑床層后，其轉(zhuǎn)化率為62%，單程芳烴選擇性烴基為50%。將失活催化劑由失活催化劑出口 8連續(xù)移出進(jìn)行再生，再生后的催化劑經(jīng)催化劑入口 8連續(xù)返回流化床裝置。第一、第二催化劑密相區(qū)的催化劑質(zhì)量各占催化劑總質(zhì)量的80%和20%。重復(fù)上述過程，使過程連續(xù)進(jìn)行。[0045]實(shí)施例5:
[0046]如圖2所示三段流化床裝置，第一與第二催化劑密相區(qū)間橫向多孔分布板開孔率是第二與第三催化劑密相區(qū)間橫向多孔分布板開孔率的0.8倍。外溢流管上部出口位置與其相鄰下方橫向多孔分布板間距離是裝置直徑的0.3倍。外溢流管下部進(jìn)口的位置在第一催化劑密相區(qū)內(nèi)。將催化劑從催化劑入口通入三個(gè)催化劑密相區(qū)中。從外溢流管上部出口進(jìn)入的催化劑中所含氣體經(jīng)過管線引至裝置內(nèi)催化劑回收系統(tǒng)9附近。外溢流管上部橫截面積是其下部橫截面積的1.3倍。
[0047]由氣體入口 2經(jīng)氣體分布器3通入600°C氮?dú)獾耐瑫r(shí)，將流態(tài)化型催化劑從催化劑入口裝入裝置，將催化劑加熱至30(TC后，向換熱管通入900.C高溫?zé)煔?，通過控制再生煙氣量，控制第一、第二、第三催化劑床層的溫度分別為380 V、450 V、520 V。，通入原料液化氣，其中丙烯、丙烷、丁烯、丁烷的摩爾比為0.5:3:0.5:2?？刂茪怏w入口液化氣的重量空速為3h-1，反應(yīng)壓力為IMPa，氣速0.2m/s。原料氣體經(jīng)過三個(gè)催化劑床層后，其轉(zhuǎn)化率為66%，單程芳烴選擇性烴基為50%。將失活催化劑由失活催化劑出口連續(xù)移出進(jìn)行再生，再生后的催化劑經(jīng)催化劑入口連續(xù)返回裝置。第一、第二、第三催化劑密相區(qū)的催化劑質(zhì)量各占催化劑總質(zhì)量的50%、40%、10%。重復(fù)上述過程，使過程連續(xù)進(jìn)行。
[0048]圖2中:4第一橫向多孔分布板,4a為第二橫向多孔分布板,5為第一催化劑密相區(qū)，5a為第二催化劑密相區(qū)，5b為第三催化劑密相區(qū)，6為和第一催化劑密相區(qū)連通的外溢流管，6a為和第二催化劑密相區(qū)連通的外溢流管，10為第一催化劑密相區(qū)內(nèi)的換熱管，IOa為第二催化劑密相區(qū)內(nèi)的換熱管，IOb為第三催化劑密相區(qū)內(nèi)的換熱管，13為第一催化劑密相區(qū)的內(nèi)構(gòu)件，13a為第二催化劑密相區(qū)的內(nèi)構(gòu)件，13b為第三催化劑密相區(qū)的內(nèi)構(gòu)件。
[0049]實(shí)施例6:
[0050]如圖2所示三段流化床裝置，第一與第二催化劑密相區(qū)間橫向多孔分布板開孔率是第二與第三催化劑密相區(qū)間橫向多孔分布板開孔率的0.9倍。外溢流管上部出口位置與其相鄰下方橫向多孔分布板間距離是裝置直徑的0.5倍。外溢流管下部進(jìn)口的位置在第一催化劑床層內(nèi)。將催化劑從催化劑入口通入三個(gè)催化劑密相區(qū)中。從外溢流管上部出口進(jìn)入的催化劑中所含氣體經(jīng)過管線引至裝置內(nèi)催化劑回收系統(tǒng)9附近。外溢流管上部橫截面積是其下部橫截面積的1.3倍。
[0051]由氣體入口 2經(jīng)氣體分布器3通入600°C氮?dú)獾耐瑫r(shí)，將流態(tài)化型催化劑從催化劑入口裝入裝置，將催化劑加熱至300°C后，來自反應(yīng)器的催化劑溫度為650°C后，向加熱管通入200.C飽和水。通過控制催化劑循環(huán)量和飽和水的循環(huán)量，控制第一、第二、第三催化劑床層的溫度分別為480°C、550°C、62(rC。通入原料液化氣，其中丙烯、丙烷、丁烯、丁烷的摩爾比為0.5:5:0.5:2:0.2:0.2:0:0。控制氣體入口液化氣的重量空速為0.5h-1，反應(yīng)壓力為0.1MPa,氣速0.8m/s。原料氣體經(jīng)過三個(gè)催化劑床層后，其轉(zhuǎn)化率為66%，單程芳烴選擇性烴基為50%，再經(jīng)催化劑回收系統(tǒng)分離后，從裝置流出得到氣體產(chǎn)品。
[0052]將失活催化劑由失活催化劑出口連續(xù)移出進(jìn)行再生，再生后的催化劑經(jīng)催化劑入口連續(xù)返回裝置。第一、第二、第三催化劑密相區(qū)的催化劑質(zhì)量各占催化劑總質(zhì)量的40%、40%、20%。重復(fù)上述過程，使過程連續(xù)進(jìn)行。
[0053]實(shí)施例7:
[0054] 如圖2所示三段流化床裝置，第一與第二催化劑密相區(qū)間分布板開孔率是第二與第三催化劑密相區(qū)間橫向多孔分布板開孔率的0.9倍。外溢流管上部出口位置與其相鄰下方分布板間距離是裝置直徑的0.3倍。外溢流管下部進(jìn)口的位置在第一催化劑密相區(qū)內(nèi)。將催化劑從催化劑入口通入三個(gè)催化劑密相區(qū)中。從外溢流管上部出口進(jìn)入的催化劑中所含氣體經(jīng)過管線引至裝置內(nèi)催化劑回收系統(tǒng)9附近。外溢流管上部橫截面積是其下部橫截面積的1.3倍。
[0055]由氣體入口 2經(jīng)氣體分布器3通入600°C氮?dú)獾耐瑫r(shí)，將流態(tài)化型催化劑從催化劑入口裝入裝置，將催化劑加熱至300°C后，向二段和三段床層中的換熱管通入900°C高溫?zé)煔?，一段床層中的換熱管通入200°C飽和水，通過控制再生煙氣量和飽和水的循環(huán)量，控制第一、第二、第三催化劑密相區(qū)的溫度分別為380 V、450 °C, 520 0C ο通入原料液化氣，其中丙烯、丙烷、丁烯、丁烷的摩爾比為0.5:3:0.5:2?？刂茪怏w入口液化氣的重量空速為3h-1，反應(yīng)壓力為IMPa，氣速0.2m/s。原料氣體經(jīng)過三個(gè)催化劑密相區(qū)后，其轉(zhuǎn)化率為66%，單程芳烴選擇性烴基為50%。將失活催化劑由失活催化劑出口連續(xù)移出進(jìn)行再生，再生后的催化劑經(jīng)催化劑入口連續(xù)返回裝置。第一、第二、第三催化劑密相區(qū)的催化劑質(zhì)量各占催化劑總質(zhì)量的50%、40%、10%。重復(fù)上述過程，使過程連續(xù)進(jìn)行。
[0056]實(shí)施例8:
[0057]如圖2所示三段流化床裝置，第一與第二催化劑密相區(qū)間橫向多孔分布板的開孔率是第二與第三催化劑密相區(qū)間橫向多孔分布板的開孔率的I倍。外溢流管上部出口的位置與其下方橫向多孔分布板間距離是裝置直徑的1.3倍。從外溢流管上部出口進(jìn)入的催化劑中所含氣體經(jīng)過管線引至裝置內(nèi)催化劑回收系統(tǒng)附近。外溢流管上部橫截面積是其下部橫截面積的1.5倍。外溢流管下部進(jìn)口的位置在第一催化劑床層內(nèi)。將催化劑從催化劑入口分別通入三個(gè)催化劑密相區(qū)中。
[0058]由氣體入口 2經(jīng)氣體分布器3通入600°C氮?dú)獾耐瑫r(shí)，將流態(tài)化型催化劑從催化劑入口裝入裝置，將催化劑加熱至300°C后，來自反應(yīng)器的催化劑溫度為600°C后，向加熱管通入150°C飽和水。通過控制催化劑循環(huán)量和飽和水的循環(huán)量，控制第一、第二、第三催化劑密相區(qū)的溫度分別為430 V、500 V、580 V。通入原料液化氣，其中丙烯、丙烷、丁烯、丁烷的摩爾比為O:0:0.5:5?？刂茪怏w入口液化氣的重量空速為3h-l，反應(yīng)壓力為0.5MPa，氣速0.5m/s。原料氣體經(jīng)過三個(gè)催化劑密相區(qū)后，其轉(zhuǎn)化率為66%，單程芳烴選擇性烴基為50%，再經(jīng)催化劑回收系統(tǒng)分離后，從裝置流出得到氣體產(chǎn)品。
[0059]將失活催化劑由失活催化劑出口連續(xù)移出進(jìn)行再生，再生后的催化劑經(jīng)催化劑入口連續(xù)返回裝置。第一、第二、第三催化劑密相區(qū)的催化劑質(zhì)量分別占催化劑總質(zhì)量的70%、20%、10%。重復(fù)上述過程，使過程連續(xù)進(jìn)行。
[0060]實(shí)施例9:
[0061]如圖3所示四段流化床裝置，第一與第二催化劑密相區(qū)間橫向多孔分布板的開孔率是第二與第三催化劑密相區(qū)間橫向多孔分布板的開孔率的I倍，是第三與第四催化劑密相區(qū)間橫向多孔分布板開孔率的2倍。外溢流管上部出口的位置與其相鄰下方分布板間距離是裝置直徑的0.2倍。從外溢流管上端出口進(jìn)入的催化劑中所含氣體經(jīng)過管線引至流化床頂部催化劑回收系統(tǒng)附近，進(jìn)入流化床內(nèi)部。上段的外溢流管的橫截面積是相鄰下段外溢流管橫截面積的1.5倍。外溢流管下端進(jìn)口的位置在第一催化劑密相區(qū)內(nèi)。將催化劑從催化劑入口分別通入三個(gè)催化劑密相區(qū)中。[0062]由氣體入口經(jīng)氣體分布器通入600°C空氣，將流態(tài)化型催化劑從催化劑入口裝入裝置。將催化劑加熱至300°C，向加熱管通入800°C干氣，通過控制干氣的量，控制第一、第二、第三、第四催化劑密相區(qū)的溫度分別為3800C，4300C、480°C、530°C。從氣體入口經(jīng)氣體分布器通入氮?dú)膺M(jìn)行置換，當(dāng)氣體出口的氣體中氧氣體積分?jǐn)?shù)小于0.5%時(shí)，通入原料液化氣，其中丙烯、丙烷、丁烯、丁烷的摩爾比為1:5:0.5:5:0.2:0.2:0:0?？刂茪怏w入口液化氣的重量空速為lh-Ι，反應(yīng)壓力為0.5MPa，氣速0.4m/s。
[0063]原料氣體經(jīng)過四個(gè)催化劑密相區(qū)后，其轉(zhuǎn)化率為75%，單程芳烴選擇性烴基為55%，再經(jīng)催化劑回收系統(tǒng)分離后，從裝置流出得到氣體產(chǎn)品。將失活催化劑由失活催化劑出口連續(xù)移出進(jìn)行再生，再生后的催化劑經(jīng)催化劑入口連續(xù)返回裝置。第一、第二、第三、第四催化劑密相區(qū)的催化劑質(zhì)量分別占催化劑總質(zhì)量的30%、10%,50%, 10%。重復(fù)上述過程，使過程連續(xù)進(jìn)行。
[0064]實(shí)施例10:
[0065]如圖3所示四段流化床裝置，第一與第二催化劑床層間分布板的開孔率是第二與第三催化劑床層間分布板的開孔率的I倍，是第三與第四催化劑床層間分布板開孔率的2倍。外溢流管上部出口的位置與其相鄰下方分布板間距離是裝置直徑的0.2倍。從外溢流管上端出口進(jìn)入的催化劑中所含氣體經(jīng)過管線引至流化床頂部催化劑回收系統(tǒng)附近，進(jìn)入流化床內(nèi)部。上段的外溢流管的橫截面積是相鄰下段外溢流管橫截面積的1.5倍。外溢流管下端進(jìn)口的位置在第一催化劑床層內(nèi)。將催化劑從催化劑入口分別通入三個(gè)催化劑床層中。
[0066]由氣體入口經(jīng)氣體分布器通入450°C空氣，將流態(tài)化型催化劑從催化劑入口裝入裝置。將催化劑加熱至300°C后，來自反應(yīng)器的催化劑溫度為650°C后，向加熱管通入200°C飽和水。通過控制催化劑循環(huán)量和飽和水的循環(huán)量，控制第一、第二、第三、第四催化劑床層的溫度分別為480°C，530°C、580°C、620°C。從氣體入口經(jīng)氣體分布器通入氮?dú)膺M(jìn)行置換，當(dāng)氣體出口的氣體中氧氣體積分?jǐn)?shù)小于0.5%時(shí)，通入原料液化氣，其中丙烯、丙烷、丁烯、丁烷的摩爾比為2:5:1:5控制氣體入口液化氣的重量空速為lh-Ι，反應(yīng)壓力為0.5MPa，氣速0.4m/s。
[0067]原料氣體經(jīng)過四個(gè)催化劑床層后，其轉(zhuǎn)化率為75%，單程芳烴選擇性烴基為55%，再經(jīng)催化劑回收系統(tǒng)分離后，從裝置流出得到氣體產(chǎn)品。
[0068]將失活催化劑由失活催化劑出口連續(xù)移出進(jìn)行再生，再生后的催化劑經(jīng)催化劑入口連續(xù)返回裝置。第一、第二、第三、第四催化劑床層占催化劑總質(zhì)量的50%、30%、10%，10%。重復(fù)上述過程，使過程連續(xù)進(jìn)行。
[0069]實(shí)施例11:
[0070]如圖3所示四段流化床裝置，第一與第二催化劑床層間分布板的開孔率是第二與第三催化劑床層間分布板的開孔率的0.9倍，是第三與第四催化劑床層間分布板的開孔率的1.4倍。外溢流管上部出口的位置與其相鄰下方分布板間距離是反應(yīng)器直徑的2倍。從外溢流管上端出口進(jìn)入的催化劑中所含氣體經(jīng)過管線引至流化床頂部催化劑回收系統(tǒng)附近，進(jìn)入流化床內(nèi)部。上段的外溢流管的橫截面積是相鄰下段外溢流管橫截面積的1.3倍。外溢流管下端進(jìn)口的位置在第一催化劑床層內(nèi)。將催化劑從催化劑入口分別通入三個(gè)催化劑床層中。[0071]由氣體入口經(jīng)氣體分布器通入450°C氮?dú)?，將流態(tài)化型催化劑從催化劑入口裝入裝置。將催化劑加熱至300°C后，來自反應(yīng)器的催化劑溫度為650°C后，向加熱管通入200°C飽和水。通過控制催化劑循環(huán)量和飽和水的循環(huán)量，控制第一、第二、第三、第四催化劑床層的溫度分別為450 V，500 V、550 V、600 V。通入原料液化氣，其中丙烯、丙烷、丁烯、丁烷的摩爾比為O:5:1:5，控制氣體入口液化氣的重量空速為lh-Ι，反應(yīng)壓力為l.0MPa，氣速0.2m/s。
[0072]原料氣體經(jīng)過四個(gè)催化劑床層后，其轉(zhuǎn)化率為70%，單程芳烴選擇性烴基為55%，再經(jīng)催化劑回收系統(tǒng)分離后，從裝置流出得到氣體產(chǎn)品。
[0073]將失活催化劑由失活催化劑出口連續(xù)移出進(jìn)行再生，再生后的催化劑經(jīng)催化劑入口連續(xù)返回裝置。第一、第二、第三、第四催化劑床層的催化劑分別占催化劑總質(zhì)量的30%、30%, 30%, 10%。重復(fù)上述過程，使過程連續(xù)進(jìn)行。
[0074]實(shí)施例12:
[0075]如圖3所示四段流化床裝置，第一與第二催化劑床層間分布板的開孔率是第二與第三催化劑床層間分布板的開孔率的1.0倍，是第三與第四催化劑床層間分布板的開孔率的1.4倍。外溢流管上部出口的位置與其相鄰下方分布板間距離是反應(yīng)器直徑的2倍。從外溢流管上端出口進(jìn)入的催化劑中所含氣體經(jīng)過管線引至流化床頂部催化劑回收系統(tǒng)附近，進(jìn)入流化床內(nèi)部。上段的外溢流管的橫截面積是相鄰下段外溢流管橫截面積的1.3倍。外溢流管下端進(jìn)口的位置在第一催化劑床層內(nèi)。將催化劑從催化劑入口分別通入三個(gè)催化劑床層中。
[0076]由氣體入口經(jīng)氣體分布器通入450°C氮?dú)?，將流態(tài)化型催化劑從催化劑入口裝入裝置，來自反應(yīng)器的催化劑溫度為650°C后，向加熱管通入200°C飽和水。，通過控制催化劑循環(huán)量和飽和水的循環(huán)量，控制第一、第二、第三、第四催化劑床層的溫度分別為450°C，500°C、550°C、60(rC。通入原料液化氣，其中丙烯、丙烷、丁烯、丁烷的摩爾比為O:5:1:5:
0.2:0.2:0:0。，控制氣體入口液化氣的重量空速為lh-Ι，反應(yīng)壓力為l.0MPa，氣速0.2m/S。
[0077]原料氣體經(jīng)過四個(gè)催化劑床層后，其轉(zhuǎn)化率為70%，單程芳烴選擇性烴基為55%，再經(jīng)催化劑回收系統(tǒng)分離后，從裝置流出得到氣體產(chǎn)品。
[0078]將失活催化劑由失活催化劑出口連續(xù)移出進(jìn)行再生，再生后的催化劑經(jīng)催化劑入口連續(xù)返回裝置。第一、第二、第三、第四催化劑床層的催化劑質(zhì)量分別占催化劑總質(zhì)量的30%、30%、30%, 10%。重復(fù)上述過程，使過程連續(xù)進(jìn)行。
【權(quán)利要求】
1.一種液化氣芳構(gòu)化制備芳烴的流化床反應(yīng)裝置，包括反應(yīng)器殼體(1)，設(shè)置在反應(yīng)器殼體(1)底部的氣體入口(2)和失活催化劑出口(8)，設(shè)置在反應(yīng)器殼體(1)頂部的氣體出口(11)和催化劑加入口(7)，設(shè)置在反應(yīng)器殼體(1)內(nèi)、氣體入口(2)上方的氣體分布器(3)，設(shè)置在反應(yīng)器殼體(1)內(nèi)的催化劑回收系統(tǒng)(9)，所述催化劑回收系統(tǒng)(9)的頂部和氣體出口(11)連通，下部與催化劑底部的密相床層接觸，其特征在于:還包括設(shè)置在反應(yīng)器殼體(1)內(nèi)和其相連的一個(gè)或多個(gè)橫向多孔分布板(4),橫向多孔分布板(4)將密相床層分割為多個(gè)催化劑密相區(qū)(5)，氣體分布器(3)的上方為第一催化劑密相區(qū)，在每個(gè)催化劑密相區(qū)內(nèi)均設(shè)置有換熱管(10)以及與反應(yīng)器殼體(1)連接的內(nèi)構(gòu)件(13)，內(nèi)構(gòu)件(13)用于破碎氣泡，每個(gè)催化劑密相區(qū)均連通有外溢流管(6 )，每個(gè)外溢流管(6 )的頂部均與和催化劑稀相區(qū)連通的外溢流管脫氣管(12)連通，底部與催化劑底部的密相床層即第一催化劑密相區(qū)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液化氣芳構(gòu)化制備芳烴的流化床反應(yīng)裝置，其特征在于:所述密相床層被橫向多孔分布板(4)分為2~4個(gè)催化劑密相區(qū),第一催化劑密相區(qū)和第二催化劑密相區(qū)之間為第一橫向多孔分布板,相鄰兩個(gè)橫向多孔分布板(4 )之間的安裝距離為反應(yīng)器殼體(1)直徑的0.5~3倍,所述氣體分布器(3)與第一橫向多孔分布板之間的安裝距離為反應(yīng)器殼體(1)直徑的5~10倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液化氣芳構(gòu)化制備芳烴的流化床反應(yīng)裝置，其特征在于:所述第一催化劑密相區(qū)和第二催化劑密相區(qū)之間的橫向多孔分布板的開孔率是第二催化劑密相區(qū)和第三催化劑密相區(qū)之間的橫向多孔分布板的開孔率的70~100%，是第三催化劑密相區(qū)和第四催化劑密相區(qū)之間的橫向多孔分布板的開孔率的50~100%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液化氣芳構(gòu)化制備芳烴的流化床反應(yīng)裝置，其特征在于:所述每個(gè)催化劑密相區(qū)和外溢流管(6)的連通位置距離相應(yīng)的橫向多孔分布板(4)的距離為反應(yīng)器殼體(1)直徑的0.2~3倍，外溢流管(6)底部與催化劑底部的密相床層即第一催化劑密相區(qū)連通位置距離氣體分布器(3)的距離為反應(yīng)器殼體(1)直徑的0.05~0.7倍；在含有3個(gè)或4個(gè)催化劑密相區(qū)流化床反應(yīng)裝置中，上段的外溢流管的橫截面積是相鄰下段外溢流管橫截面積的1-1.2倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液化氣芳構(gòu)化制備芳烴的流化床反應(yīng)裝置，其特征在于:所述氣體分布器(3)結(jié)構(gòu)為管式、多孔板式或錐帽式。
6.權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的液化氣芳構(gòu)化制備芳烴的流化床反應(yīng)裝置的使用方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟1:采用惰性氣體流化，從氣體入口(2)通入惰性氣體，再通過催化劑加入口(7)裝入催化劑，熱催化劑從催化劑加入口(7)進(jìn)入上部床層，從底部失活催化劑出口(8)流出，同時(shí)通過在換熱管(10)中通入冷卻介質(zhì)，維持不同床層位置的反應(yīng)溫度；或通過換熱管(10)通入換熱介質(zhì)，使反應(yīng)器內(nèi)部不同催化劑密相區(qū)的溫度為底部低，頂部高，并且達(dá)到反應(yīng)溫度；所述進(jìn)口熱催化劑床層溫度為580-700°C ;所述冷卻介質(zhì)為飽和水，所述換熱介質(zhì)為氮?dú)?、煙氣或干氣，溫度?00-900°C。 步驟2:通過氣體入口(2)通入原料液化氣氣體，采用逆流變溫控制方式，使烯烴主要在底部密相區(qū)發(fā)生反應(yīng)，烷烴主要在頂部密相區(qū)發(fā)生反應(yīng)，并得到氣體產(chǎn)品； 步驟3:分離氣體產(chǎn)品和催化劑，并回收催化劑；步驟4:進(jìn)行催化劑再生； 步驟5:循環(huán)上述過程。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的使用方法，其特征在于:步驟I在裝入催化劑的同時(shí)，由氣體入口(2)經(jīng)氣體分布器(3)通入300~600°C氮?dú)饣蛩魵狻?br> 8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的使用方法，其特征在于:步驟2所述原料液化氣氣體是丙烯、丙烷、丁烯、丁烷中一種或多種混合物，為多種混合物時(shí)，以任意比混合。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的使用方法，其特征在于:步驟2所述發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)壓力為0.1-1.0MPa，反應(yīng)器中的表觀氣速為0.1-0.8m/s。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的使用方法，其特征在于:步驟2所述逆流變溫控制方式，為從氣體入口( 2 )到氣體出口( 11 )，溫度沿流化床軸向遞增，具體如下: (1)在含有2個(gè)催化劑密相區(qū)流化床反應(yīng)裝置中，靠近流化床反應(yīng)裝置底部的第一催化劑密相區(qū)的溫度為380-520°C ;第二催化劑密相區(qū)的溫度為480-620°C ； (2)在含有3個(gè)催化劑密相區(qū)流化床反應(yīng)裝置中，靠近流化床反應(yīng)裝置底部的第一催化劑密相區(qū)的溫度為380-480°C ;第二催化劑密相區(qū)的溫度為450-550°C ;第三段催化劑的密相區(qū)的溫度為520-620°C ； (3)在含有4個(gè)催化劑密相區(qū)流化床反應(yīng)裝置中，靠近流化床反應(yīng)裝置底部的第一段催化劑密相區(qū)的溫度為380-480°C ;第二段催化劑密相區(qū)的溫度為430-530°C ;第三段催化劑的密相區(qū)的溫度為480-580°C ;第四段催化劑的密相區(qū)的溫度為530-620°C。
【文檔編號(hào)】B01J8/24GK103908931SQ201410136947
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月4日
【發(fā)明者】湯效平, 騫偉中, 王彤, 崔宇, 黃曉凡, 魏飛, 梁彥鴻, 高長平, 丁煥德 申請(qǐng)人:華電煤業(yè)集團(tuán)有限公司, 清華大學(xué)