[發明專利]一種液化氣芳構化制備芳烴的流化床反應裝置及使用方法

有效

• 申請號: 201410136947.5
• 申請日: 2014-04-04
• 公開（公告）號: CN103908931A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 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（專利權）人: 華電煤業集團有限公司;清華大學
• 主分類號: B01J8/24
• 分類號: B01J8/24;C10G50/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賈玉健

技術領域

本發明涉及芳烴的制備技術領域，特別涉及一種液化氣芳構化制備芳烴的流化床反應裝置及使用方法。

背景技術

芳烴是重要的基礎化學品之一，主要通過石油化工加工獲得。隨著石油資源日益短缺，芳烴的供應呈緊張趨勢，價格高居不下。目前，一些研究者也發展了甲醇、甲醇、甲烷和液化氣等芳構化技術，是對石油加工路線制備芳烴方法的有效補充，且其芳烴產品的品質高，不含硫、氮，將在未來的芳烴加工工業中占據越來越重要地位。

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，目前的液化氣芳構化技術主要轉化液化氣中的烯烴組分，無法轉化液化氣中的丙烷和丁烷等組分。雖然也有一些技術能夠將液化氣產品中的烷烴轉化為芳烴，但轉化反應溫度高達到580℃以上，此時液化氣中烯烴芳構化過程的積碳生成量大幅度增加，并且產品中干氣量也會增加，導致芳構收率和選擇性下降。另一方面，由于單段流化床反應器中氣固返混嚴重，液化氣中烷烴轉化的過程推動動力不高，使得轉化率和芳烴收率難以提高，過程循環量大，需要通過反應器的設計以抑制過程的返混，提高芳烴收率，同時強化傳熱提供反應器的熱量來源。

發明內容

為了解決現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種液化氣芳構化制備芳烴的流化床反應裝置及使用方法，通過在流化床反應器中設置橫向分布板將催化劑床層分成多個催化劑裝填段，并通過催化劑的逆流接觸及換熱管實現液化氣中的烷烴和烯烴的分溫分區反應，達到液化氣轉化效率高，芳烴收率高，積碳量少，干氣生成量低的效果，同時能夠提高流化床反應器的供熱能力，利于實現大型工業生產。

為了達到上述目的，本發明的技術方案為：

一種液化氣芳構化制備芳烴的流化床反應裝置，包括反應器殼體1，設置在反應器殼體1底部的氣體入口2和失活催化劑出口8，設置在反應器殼體1頂部的氣體出口11和催化劑加入口7，設置在反應器殼體1內、氣體入口2上方的氣體分布器3，設置在反應器殼體1內的催化劑回收系統9，所述催化劑回收系統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，還包括設置在反應器殼體1內和其相連的一個或多個橫向多孔分布板4，橫向多孔分布板4將密相床層分割為多個催化劑密相區5，氣體分布器3的上方為第一催化劑密相區，在每個催化劑密相區內均設置有換熱管10以及與反應器殼體1連接的內構件13，內構件13用于破碎氣泡，每個催化劑密相區均連通有外溢流管6，每個外溢流管6的頂部均與和催化劑稀相區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連通。

所述密相床層被橫向多孔分布板4分為2～4個催化劑密相區，第一催化劑密相區和第二催化劑密相區之間為第一橫向多孔分布板，相鄰兩個橫向多孔分布板4之間的安裝距離為反應器殼體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器殼體1直徑的5～10倍。

所述第一催化劑密相區和第二催化劑密相區之間的橫向多孔分布板的開孔率是第二催化劑密相區和第三催化劑密相區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和第四催化劑密相區之間的橫向多孔分布板的開孔率的50～100%。

所述每個催化劑密相區和外溢流管6的連通位置距離相應的橫向多孔分布板4的距離為反應器殼體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連通位置距離氣體分布器3的距離為反應器殼體1直徑的0.05～0.7倍；在含有3個或4個催化劑密相區流化床反應裝置中，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。

所述氣體分布器3結構為管式、多孔板式或錐帽式。

上述所述的液化氣芳構化制備芳烴的流化床反應裝置的使用方法，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進入上部床層，從底部失活催化劑出口8流出，同時通過在換熱管10中通入冷卻介質，維持不同床層位置的反應溫度；或通過換熱管10通入換熱介質，使反應器內部不同催化劑密相區的溫度為底部低，頂部高，并且達到反應溫度；所述進口熱催化劑床層溫度為580-700℃；所述冷卻介質為飽和水；所述換熱介質為氮氣、煙氣或干氣，溫度為700-900℃；

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發生反應，烷烴主要在頂部密相區發生反應，并得到氣體產品；

步驟3：分離氣體產品和催化劑，并回收催化劑；

步驟4：進行催化劑再生；