甲醇或二甲醚转化制低碳烯烃和芳烃的双再生器反应装置及其反应方法_2

文档序号:9697977阅读:来源:国知局
入后续烟气能量回收装置或作为快床再生器2的再生介质,脱气后的再生 催化剂下行经再生斜管12返回反应器1。
[0029] 上述技术方案中,快床再生器2的再生温度为500~600 °C,优选530~570 °C;平 均空塔气速为1~8米/秒,优选1. 5~5米/秒,
[0030] 上述技术方案中,快床再生器2的再生介质17中氧气的含量为2~21体积%,优 选3~15体积% ;可为空气或者湍动床再生器3得到的烟气20和/或脱气罐6得到的烟 气22的混合物或者空气和湍动床再生器3得到的烟气20和/或脱气罐6得到的烟气22 的混合物。
[0031] 上述技术方案中,湍动床再生器3的再生温度为580~750 °C,优选630~700 °C; 平均空塔气速为0. 5~2米/秒,优选0. 8~1. 5米/秒。
[0032] 上述技术方案中,湍动床再生器3的再生介质19中氧气的含量为21~30体积%, 优选21~25体积% ;可为空气或空气和02的混合物。
[0033] 上述技术方案中,湍动床再生器3得到的再生催化剂上的炭,以催化剂的质量百 分比计,含量低于0. 1重量%,进一步优选低于0. 08重量%。
[0034] 上述技术方案中,反应器1的反应温度为400~550°C,原料14的重量空速为 〇. 1~10 (克/小时)/克催化剂,以表压计反应压力为〇~〇. 5兆帕,催化剂循环量和原 料14进料量的质量比为3~40 : 1,催化剂密度为50~200千克/米3,平均空塔气速 0· 01~1米/秒。
[0035] 上述技术方案中,催化剂活性组分为ZSM-5、ZSM-23、ZSM-11、β分子筛、Y分子筛 或相互间形成的复合分子筛,优选ZSM-5 ;载体为高岭土、氧化铝、二氧化硅;活性组分和载 体的质量比为(10~50) : (50~90),优选(20~40) : (60~80)。
[0036] 上述技术方案中,催化剂负载有Zn、Ag、P、Ga、Cu、Mn、Mg中一种或多种元素或氧 化物,优选Zn、P ;以催化剂的质量百分比计,负载的元素在催化剂上的含量为0. 01~15重 量%,优选0.02~8重量%。
[0037] 上述技术方案中,催化剂的活性组分选自ZSM-5分子筛,以催化剂的重量百分比 计,催化剂上负载〇. 01~5重量%的Zn元素或氧化物,0. 1~8重量%的P元素或氧化物。
[0038] 上述技术方案中,原料14为甲醇或二甲醚或两者的混合物,优选甲醇。
[0039] 上述技术方案中,原料14中水的质量百分含量为0.01~30重量%,优选低于10 重量%。
[0040] 上述技术方案中,汽提介质15为水蒸汽或N2或水蒸汽和N 2的混合物,提升介质 23为水蒸汽或N2或水蒸汽和N 2的混合物,脱气介质21为水蒸汽或N 2或水蒸汽和N 2的混 合物。
[0041] 本发明提供的技术方案,采用双再生器再生,待生催化剂在快床再生器中在低温、 贫氧、较短时间内快速烧氢,烧氢后的半再生催化剂进入湍流床再生器在高温、富氧、较长 时间内彻底烧碳,最终得到碳含量较低的高活性再生催化剂。已烧掉氢的半再生催化剂在 580~750°C的高温条件下继续烧碳时由于不会生成大量的水,催化剂水热脱铝现象明显 减弱。
[0042] 本发明提供的技术方案,采用催化剂和反应物料逆流运动的流化床反应器,可有 效促进反应物料和催化剂活性中心的接触,减少扩散影响,提高传质效率;同时还可以扩大 空速调节范围,方便地实现最大量生产烯烃和芳烃的目的。
[0043] 采用本发明的技术方案,以甲醇为原料,水含量为5重量% ;快床再生器再生温度 为560°C,平均空塔气速为2米/秒,再生介质为空气;湍动床再生器再生温度为650°C,平 均空塔气速为0. 8米/秒,再生介质为空气;反应器的反应温度为480°C,以表压计反应压 力为0. 2兆帕,重量空速为2 (克/小时)/克催化剂,催化剂循环量和原料进料量的质量比 为12 : 1,反应器内反应区的催化剂密度为100千克/米3,平均空塔气速0.2米/秒;采 用Cu-ZSM-5催化剂;乙烯碳基收率为21. 7重量%、丙烯碳基收率为18. 3重量%、芳烃碳基 收率为41. 0重量%,BTX碳基收率为32. 8重量%。
【附图说明】
[0044] 图1为本发明所述技术方案的装置示意图,图2为快床再生器的示意图,图3为湍 动床再生器的示意图。
[0045] 图中1~2中1为反应器;2为快床再生器;3为湍动床再生器;4为汽提器;5为 沉降器;6为脱气罐;7为汽提斜管;8为汽提立管;9为湍动床待生斜管;10为半再生剂输 送管;11为脱气罐斜管;12为再生斜管;13为快床待生斜管;14为原料;15为汽提介质; 16为汽提产物;17为快床再生器再生介质;18为快床再生器烟气;19为湍动床再生器再生 介质;20为湍动床再生器烟气;21为脱气介质;22为脱气罐烟气;23为提升介质;24为反 应产物;25为快床再生器第一再生段;26为快床再生器过渡段;27为快床再生器第二再生 段;28为湍动床再生器密相段;29为湍动床再生器过渡段;30为湍动床再生器稀相段。
[0046] 图1中原料14从反应器1下部进入反应器1和催化剂接触反应,生成反应产物24 和积炭催化剂,反应产物24经气固旋风分离器分离积炭催化剂后进入后续分离装置;积炭 催化剂下行进入和反应器1底部相连的汽提斜管7,再进入汽提立管8,经提升介质23提升 至汽提器4,和汽提介质15接触汽提,得到的汽提产物16和汽提后的积炭催化剂,汽提产 物16经气固旋风分离器分离积炭催化剂后进入后续分离装置;汽提后的积炭催化剂部分 经快床待生斜管13进入快床再生器2第一再生段25,部分经湍动床待生斜管9进入湍动 床再生器3密相段28,或者只经湍动床待生斜管9进入湍动床再生器3密相段28 ;汽提后 的积炭催化剂在快床再生器2中和再生介质17接触烧氢、烧碳得到半再生催化剂和烟气 18,上行进入沉降器5,半再生催化剂沉降,烟气18经气固旋风分离器分离半再生催化剂后 进入后续烟气能量回收装置,沉降的半再生催化剂经半再生剂输送管10进入湍动床再生 器3密相段28 ;半再生催化剂和/或汽提后的积炭催化剂在湍动床再生器3中和再生介质 19接触烧炭得到再生催化剂和烟气20,烟气20经气固旋风分离器分离再生催化剂后进入 后续烟气能量回收装置或作为快床再生器2的再生介质;再生催化剂经脱气罐斜管11进入 脱气罐6和脱气介质21接触,进一步脱除烟气22,烟气22进入后续烟气能量回收装置或作 为快床再生器2的再生介质,脱气后的再生催化剂下行经再生斜管12返回反应器1。
[0047] 下面通过实施例对本发明作进一步的阐述,但不仅限于本实施例。
【具体实施方式】
[0048] 【实施例1】
[0049] 采用如图1所示装置。快床再生器第一再生段直径为1.5米,其高度占快床再生 器高度的80%,第二再生段直径和第一再生段的直径之比为0.8:1,其高度占快床再生器 高度的15%。再生温度为560°C,平均空塔气速为2米/秒。再生介质为空气,氧气含量为 21体积%。
[0050] 湍动床再生器密相段直径为3米,其高度占湍动床再生器高度的70%,稀相段直 径和密相段直径之比为1. 3:1,其高度占湍动床再生器高度的27%。外置取热器的高度占 再生器高度的70%。再生温度为650°C,平均空塔气速为0.8米/秒。再生介质为空气,氧 气含量为21体积%。再生后的催化剂上的炭,以催化剂的质量百分比计,含量为0. 04重 量%。
[0051] 反应器的反应条件为:温度为480°C,以表压计反应压力为0. 2兆帕,重量空速为 2(克/小时)/克催化剂,催化剂循环量和原料进料量的质量比为12 : 1,反应器内反应区 的催化剂密度为100千克/米3,平均空塔气速〇. 2米/秒。以甲醇为原料,水含量为5重 量%。
[0052] 汽提介质为水蒸汽。提升介质为水蒸气。脱气介质为N2。
[0053] 采用Cu-ZSM-5催化剂。
[0054] Cu-ZSM-5催化剂的制备步骤:将ZSM-5分子筛、载体和粘结剂机械混合,加入适量 水、HC1,控制PH值不小于3,浆液搅拌均匀后于500°C下喷雾成型,制成60~300目的ZSM-5 催化剂中间体。ZSM-5分子筛和基质的质量比为4:6 ;ZSM-5分子筛的硅铝分子比为25 ;基 质为高岭土和三氧化二铝的混合物,两者的质量比为7:3。将Cu离子质量百分含量为5% 的溶液,以溶液和催化剂的重量比为1. 74:1进行浸渍,在120°C下干燥5小时,再放入马弗 炉于550 °C下焙烧6小时制备成Cu元素含量为8重量%的Cu-ZSM-5催化剂。
[0055] 【实施例2】
[0056] 采用如图1所示的装置。快床再生器第一再生段直径为1. 8米,其高度占快床再 生器高度的90%,第二再生段直径和第一再生段的直径之比为0.3:1,其高度占快床再生 器高度的9%。再生温度为500°C,平均空塔气速为1米/秒。再生介质为空气,氧气含量 为21体积%。
[0057] 湍动床再生器密相段直径为2. 6米,其高度占湍动床再生器高度的90%,稀相段 直径和密相段直径之比为3:1,其高度占湍动床再生器高度的9%。外置取热器的高度占再 生器高度的80%。再生温度为580°C,平均空塔气速为0.5米/秒。再生介质为空气和氧 气的混合物,氧气含量为30体积%。再生后的催化剂上的炭,以催化剂的质量百分比计,含 量为0. 1重量%。
[0058] 反应器的反应条件为:温度为400°C,以表压计反应压力为0· 5兆帕,重量空速为 1〇(克/小时)/克催化剂,催化剂循环量和原料进料量的质量比为3 : 1,反应器内反应区 的催化剂密度为90千克/米3,平均空塔气速0. 17米/秒。以甲醇为原料,水含量为30重 量%。
[0059] 汽提介质为N2。提升介质为N2。脱气介质为水蒸气。
[0060] 采用 Ag-Y-ZSM-23 催化剂。
[0061] Ag-Y-ZSM-23催化剂的制备步骤:将Y分子筛、ZSM-23分子筛、载体和粘结剂机 械混合,加入适量水、HC1,控制PH值不小于3,浆液搅拌均匀后于500°C下喷雾成型,制成 60~300目的Y-ZSM-23催化剂中间体。分子筛和基质的质量比为1:9 ;Y分子筛和ZSM-23 分子
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