[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）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)權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

本發(fā)明公開了一種合成氣制備芳烴的兩段流化床反應器及方法。該兩段反應器下方區(qū)域為低溫的合成氣制甲醇區(qū)域，上方區(qū)域為高溫的甲醇芳構化區(qū)域；下方區(qū)域的換熱器與上方區(qū)域的換熱器相連，實現(xiàn)冷卻水在下方區(qū)域中換熱變?yōu)轱柡驼羝铱刂葡路絽^(qū)域的溫度；飽和蒸汽在上方區(qū)域換熱變?yōu)檫^熱蒸汽，且控制上方區(qū)域的溫度；本發(fā)明還公布了該裝置的使用方法，將甲醇合成催化劑與芳構化催化劑分別制備成較大粒徑與較小粒徑的流態(tài)化催化劑；在氣速作用下，甲醇合成催化劑主要停留在下方區(qū)域，芳構化催化劑主要停留在上方區(qū)域；該反應器具有原料氣轉化率高，壓力條件溫和，溫度易控等優(yōu)點。

技術領域

本明屬于化學工藝過程及設備技術領域,具體涉及一種甲醇制芳烴的催化劑的再生方法及再生器的構造.

背景技術

合成氣芳構化技術是新興的芳烴的生產(chǎn)工藝，它是在合成氣制備甲醇技術，與甲醇制備芳烴技術基本成熟以后，將兩個反應合在一個反應器里進行的新過程。其顯見優(yōu)勢是不用將生成的甲醇分離與制備成高純的產(chǎn)品，從而可以將原來獨立進行的兩個過程的分離單元可以有效合并。其技術挑戰(zhàn)在于，原來的甲醇合成催化劑在200-300℃起作用，甲醇制備芳烴催化劑在350-500℃起作用。目前有報道制備多功能的復合型催化劑，企望不生成甲醇產(chǎn)品，而直接制備芳烴。但目前此類催化劑受化學平衡制約，合成氣轉化率不高，且生成CO2的選擇性比較高。同時，由于合成氣制芳烴反應在很高的溫度與壓力下進行，目前尚不明確其失活快慢，是否需要燒碳再生。但原來的合成氣制備甲醇的反應器均為固定床，如果沿用固定床反應器進行合成氣制備芳烴，將有可能出現(xiàn)催化劑壽命過短，被迫頻繁停車再生。也有利用多段流化床制備甲醇的報道，但甲醇合成的反應空速高，芳構化的反應空速低，其結構不一定適用于制備芳烴的需要。同時，以前沒有報道兩個溫度不同的放熱反應的換熱方式控制與集成。

發(fā)明內容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種一種合成氣制備芳烴的兩段流化床反應器及方法，在反應器軸向引入橫向多孔擋板的方式，實現(xiàn)“先生成甲醇，再生成芳烴”的流化床反應器結構，同時在流化床反應器的上下段之間建立起合理的換熱方式，且可以在不同溫度區(qū)域內引入循環(huán)反應的物料。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種合成氣制備芳烴的兩段流化床反應器，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)域內均設置換熱管，且兩個區(qū)內的換熱管相連通；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。

所述上方區(qū)域的直徑是下方區(qū)域的直徑1-3倍。

利用所述流化床反應器用合成氣制備芳烴的方法，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；