一种有机氧化物催化转化制芳烃反应取热系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种有机氧化物催化转化制芳烃反应取热系统。
【背景技术】
[0002]芳烃是一种重要的有机化工基础原料，其中苯、甲苯和二甲苯(包括邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯)用途十分广泛，其终端产品包括合成树脂、合成纤维、合成橡胶、涂料、染料、医药等领域。随着我国经济社会发展，对芳烃的需求也日益增长，目前我国每年芳烃消费量超过2000万吨，有一半需从国外进口。
[0003]苯、甲苯和二甲苯主要来源于石油化工工业，国内石油化工路线生产芳烃约占芳烃生产总量85%以上，生产技术主要包括:石脑油催化重整、乙烯裂解石脑油加氢抽提和低碳烃类芳构化等，其中石脑油催化重整芳烃产量约占石油化工路线芳烃产量80 %，乙烯裂解石脑油加氢抽提芳烃产量约占16%。随着石油资源的日益枯竭，原油价格居高不下，给石油化工路线制取芳烃带来了较大的成本压力。我国的能源现状是多煤少油缺气，20世纪90年代以来伴随经济的持续增长，我国对外石油依赖度不断增加，1993年至1996年，我国对外石油依赖度基本在10 %以内，到2000年首次超过30 %，2007年达到50.5 %，2013年达到57.39%，远超过国际上公认的30%警戒线。另一方面，我国煤炭资源丰富，近年来在国家政策支持下，煤制甲醇、二甲醚和乙二醇行业迅速发展，据统计2013年我国甲醇产量近2900万吨。因此，发展有机氧化物催化转化制芳烃技术以替代传统的石油化工路线，可以降低芳烃对石油原料的依赖度，对我国能源安全和芳烃生产行业有着重要的作用。
[0004]利用有机氧化物催化转化制芳烃的技术，早期由美国美孚石油公司提出，其1979年申请的专利US4156698 A公开了利用含有分子筛的复合催化剂将C1-C4醇类或醚类化合物转化为低碳烯烃和芳烃的方法；1985年申请的专利US4590321A中提出了利用ZSM-5或ZSM-1l等分子筛催化剂将C2-C12烧烃、C 2_C12烯烃、C「C5醇类和C 2_(:12醚类等非芳化合物转化为芳烃的工艺;美国专利 US4686312 A、US4724270 A、US4822939 A、US4822939 A、US4049573 A等也公开了在不同催化剂作用下甲醇或二甲醚制芳烃的方法。但这些美国专利的重点主要在于研宄催化剂组成以及反应操作条件对芳烃转化率和选择性的影响，个别专利提出甲醇或二甲醚制芳烃的反应流程，但均没有明确提出有机氧化物制芳烃技术的反应再生系统、反应再生方法以及反应器和再生器型式。
[0005]目前，国内也有多家研宄院所对有机氧化物制芳烃技术进行研发，主要包括清华大学、中国科学院山西煤炭化学研宄所、中国石化上海石油化工研宄院、中国科学院大连化学物理研宄所等。中国专利CN 1880288A公开了以甲醇为原料在改性ZSM-5分子筛催化剂作用下制芳烃的工艺，该专利将一段反应器甲醇芳构化气相产物冷却后分离出低碳烃类和液相产物，液相产物经萃取分离得到芳烃和非芳烃，低碳烃类进入二段反应器进一步芳构化，从而提高芳烃的总选择性。中国专利CN 101823929 B提出了一种甲醇或二甲醚制取芳烃的系统和工艺，甲醇或二甲醚先在芳构化反应器反应，反应产物中氢气、甲烷、混合(:8芳烃和部分C9+烃类作为产品，C 2+非芳烃和除混合C 8芳烃及部分C 9+烃类之外的芳烃则会循环进入另一个反应器进一步芳构化，提高芳烃的收率和选择性。中国专利CN 101607858 BXN102190546 BXN 102371176 BXN 102371177 B等也分别公开了有机氧化物催化转化制芳烃工艺、有机氧化物催化转化制芳烃催化剂及制备方法。上述专利同样着重于考察不同催化剂组成以及稀有金属、稀土金属改性对芳构化过程的影响，CN 1880288A和CN 101823929B主要提出反应产物循环芳构化对芳烃收率的影响。
[0006]中国专利CN 101244969 A公开了一种连续芳构化与催化剂再生的装置及其方法，该装置包括一个芳构化流化床与一个催化剂连续再生的流化床、及设置在两个流化床之间的用于催化剂输送的管道和固体输送装置，该专利提出需要对芳构化反应器提供热量，反应器供热采用反应器内盘管供热，但实际上有机氧化物催化转化制芳烃过程是一个放热反应，反应器应设置取热措施而不是供热措施；即便通过内盘管也可以实现反应取热，但仍存在内盘管破裂导致大量取热介质进入反应器的风险。
[0007]中国专利CN 102937386A公开了一种用于醇类原料制烯烃或芳烃，烃类原料催化反应的取热方法和设备，其特征为在反应器和反应取热设备中部或下部设置催化剂连通管，以该连通管为界热催化剂在反应取热设备内分成上下两个传热区，两个传热区内分别设置气体分布器，实现上传热区内的催化剂与下传热区的催化剂混合及热量传递，该部分流化气体经顶部的排气管排出反应取热设备；两传热区取热量可以通过进入各自区域内的流化气体量独立控制。该专利存在的问题是:为实现上下两个传热区催化剂混合及热量传递，反应取热设备中气速较大，对取热管、进气管和分布管等内构件磨蚀严重，不利于取热设备的长周期运行；要求进入换热设备的流化介质流速小于15m/s，虽然减少流化介质对催化剂的冲击，但会造成催化剂在取热设备内分布不均匀而导致换热管破裂；冷却后的催化剂只能和流化介质一起向上运动返回反应器，冷热催化剂返混严重，大大降低了传热温差和传热系数。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型的目的是提供一种有机氧化物催化转化制芳烃反应取热系统，该系统可以将有机氧化物芳构化反应产生的热量取走，控制反应温度，提高有机氧化物催化转化制芳烃的转化率和芳烃选择性，同时可以保证取热系统长周期稳定运行。
[0009]为了实现上述目的，本实用新型提供一种有机氧化物催化转化制芳烃反应取热系统，其特征在于，该反应取热系统包括外取热器2，所述外取热器2为密封容器且腔体内设置有与外取热器的壳体密封连接的至少一组取热管束22，所述取热管束22具有位于所述外取热器2的顶部壳体外的取热管束进水口 23和换热后介质出口 24 ;所述外取热器2的中上部的催化剂入口连接有可从反应器I提取热催化剂的外取热上斜管5，所述外取热器2的底部的催化剂出口连接有用于输出取热后的催化剂的外取热下斜管7，该外取热下斜管7的外端部连接有用于将取热后的催化剂提升至反应器I中的外取热提升管9 ;所述外取热器的腔体下部设置有与外部流化介质源11连通的流化介质分布管6 ;所述外取热器2的上部连通有可将汽提出的油气输送至反应器I中的油气返回管10。
[0010]优选地，其特征在于，所述取热管束22的底端低于所述外取热器2的催化剂入口，高于所述流化介质分布管6。
[0011]优选地，其特征在于，所述外取热下斜管7上设置有用于控制取热后催化剂的流出量的外取热下滑阀8。
[0012]优选地，其特征在于，所述外取热上斜管5不设置阀门。
[0013]优选地，其特征在于，所述外取热提升管9的底部具有提升介质源入口 25。
[0014]优选地，所述外取热器提升管9的催化剂出口与位于反应器I下端的密相床层反应段21上部的取热后催化剂入口连通。
[0015]优选地，其特征在于，该反应取热系统还包括汽包3和循环水泵4 ;所述汽包3具有除氧水入口 26、除氧水出口 27、换热后介质入口 28和饱和蒸汽出口 29 ;所述循环水泵的入口与所述除氧水出口 27通过管线连通，所述循环水泵的出口与所述取热管束进水口 23通过管线连通；所述取热管束的换热后介质出口 24与所述汽包的换热后介质入口 28通过管线连通。
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