[發(fā)明專利]一種合成氣制備芳烴的兩段流化床反應器及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711384742.9
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN108079913B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設計）人: 騫偉中;陳兆輝;宋文龍;侯一林;張晨曦;王垚;魏飛
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學
• 主分類號: B01J8/28
• 分類號: B01J8/28;C07C1/20;C07C29/152
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

1.一種合成氣制備芳烴的兩段流化床反應器，其特點在于，包括用橫向多孔板把流化床反應器從軸向上分為上下兩個區(qū)，在兩個區(qū)域內(nèi)均設置換熱管，且兩個區(qū)內(nèi)的換熱管相連通；下方區(qū)域為較低溫度的甲醇合成催化劑區(qū)，上方區(qū)域為較高溫度的甲醇芳構(gòu)化催化劑區(qū)；并在兩個區(qū)的下部分別設有氣體進口，在上方區(qū)域的頂部設有氣體出口。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種合成氣制備芳烴的兩段流化床反應器,其特征在于，所述上方區(qū)域的直徑是下方區(qū)域的直徑1-3倍。

3.一種利用權(quán)利要求1所述流化床反應器用合成氣制備芳烴的方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)將甲醇合成催化劑制成粒徑為150-450微米，密度為600-1200kg/m³的流態(tài)化催化劑，將甲醇芳構(gòu)化催化劑制成粒徑為15-80微米，密度為400-850kg/m³的流態(tài)化催化劑，將兩種催化劑均裝填在流化床反應器的下方區(qū)域；

(2)將流化床反應器的下方區(qū)域預熱至200-300℃，通入CO與氫氣的合成氣，控制壓力為1-5MPa，氣速為0.3-0.5m/s,將下方區(qū)域中的甲醇芳構(gòu)化催化劑吹至上方區(qū)域中；

(3)向下方區(qū)域的換熱器中通入冷卻水，通過冷卻水的汽化，將下方區(qū)域溫度控制在200-300℃；下方區(qū)域的換熱器中的飽和蒸汽進入上方區(qū)域的換熱器，控制上方區(qū)域的溫度在300-500℃,飽和蒸汽變?yōu)檫^飽和蒸汽后，出上方區(qū)域的換熱器；

(4)合成氣經(jīng)過下方區(qū)域的甲醇合成催化劑區(qū)，生成甲醇；甲醇在上方區(qū)域的甲醇芳構(gòu)化催化劑區(qū)生成芳烴與輕烴以及水，與未反應的合成氣一起出流化床反應器；

(5)將出流化床反應器的氣體經(jīng)過換熱，冷卻后，將水、芳烴、輕烴與合成氣依次分離，輕烴中C3-C6組分循環(huán)回流化床反應器的上方區(qū)域繼續(xù)反應；合成氣循環(huán)回流化床反應器的下方區(qū)域繼續(xù)反應。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用合成氣制備芳烴的方法，其特征在于，所述的甲醇合成催化劑的主要活性成分為Cu、Zn、Cr、Fe、Co和Ni中的一種或多種，載體為三氧化二鋁、氧化鋯、氧化硅中的一種或多種，活性成分占甲醇合成催化劑總質(zhì)量的質(zhì)量分數(shù)為1-30％,其余為載體。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用合成氣制備芳烴的方法，其特征在于，所述的甲醇芳構(gòu)化催化劑為金屬或金屬氧化物-分子篩+載體三功能催化劑，金屬或金屬氧化物為Cu、Zn、Cr、Fe、Co、Ni、ZnO、Ga₂O₃、Fe₂O₃和MoO₃中的一種或多種，分子篩為ZSM-5、Y分子型和β分子篩中的一種或多種，載體為三氧化二鋁、高嶺土和氧化硅中的一種或多種；其中：分子篩占甲醇芳構(gòu)化催化劑總質(zhì)量的質(zhì)量分數(shù)為20-40％,載體占甲醇芳構(gòu)化催化劑總質(zhì)量的質(zhì)量分數(shù)為20-60％，金屬或金屬氧化物占甲醇芳構(gòu)化催化劑總質(zhì)量的質(zhì)量分數(shù)為1-15％。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用合成氣制備芳烴的方法，其特征在于，步驟(5)所述的換熱方法為冷卻水的自然蒸發(fā)法，根據(jù)出上方區(qū)域換熱器的蒸汽的質(zhì)量，向下方區(qū)域換熱器補加同樣質(zhì)量的冷卻水。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用合成氣制備芳烴的方法，其特征在于，所述下方區(qū)域和上方區(qū)域裝填的催化劑的高度分別是此區(qū)域反應器直徑的0.5-3倍。