一种有机氧化物催化转化制芳烃的反应系统的制作方法
【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的反应系统。
【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)的用途十分广泛，其终端产品的应用包括合成树脂、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，目前我国每年芳烃的消费量超过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-Cjf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US4590321 A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，但这些专利仍未涉及有机氧化物制芳烃反应系统。
[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，但该专利并未提出反应器的具体形式，并且存在一些问题:反应器只设一级气固分离系统，催化剂回收率低，造成昂贵的催化剂跑损严重；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。
【实用新型内容】
[0007]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的反应系统，该反应系统既能满足有机氧化物催化转化制芳烃的反应要求，提高芳烃产品收率和选择性，又适合于有机氧化物催化转化制芳烃工业化连续生产，同时可以大幅度降低催化剂跑损，降低工业化有机氧化物催化转化制芳烃装置的运行成本。
[0008]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的反应系统，其特征在于，所述反应系统包括上下连通的密相床层反应段I和反应器稀相段2 ;所述密相床层反应段I上部的待生催化剂出口设置有用于与有机氧化物催化转化制芳烃再生系统的待生催化剂入口连通的待生斜管6，所述密相床层反应段I的下部设置有用于与有机氧化物催化转化制芳烃再生系统的再生催化剂出口连通的再生催化剂入口 ；所述密相床层反应段I的底部设置有用于分布送入所述反应系统的所述有机氧化物的进料分布板4，所述密相床层反应段I下部的所述再生催化剂入口处设置有再生催化剂分布管5，所述再生催化剂分布管5位于所述进料分布板4的上方。
[0009]优选地，其特征在于，所述反应器稀相段2的腔体内设置有相互串连的至少一组一级旋风分离器7和二级旋风分离器8。
[0010]优选地，其特征在于，所述密相床层反应段I的上部通过反应外取热器上斜管16与反应外取热器3连通，所述反应外取热器3依次通过反应外取热器下斜管18和反应外取热器提升管20与所述密相床层反应段I的上部连通。
[0011]优选地，其特征在于，所述反应外取热器3的底部设置有用于均匀分布送入所述反应外取热器3的流化介质的反应外取热器流化介质分布管17，所述反应外取热器下斜管18上设置有用于控制取热后催化剂流出量的反应外取热器下滑阀19。
[0012]本实用新型提供的有机氧化物催化转化制芳烃的反应系统具有如下优点:
[0013]1、能够满足有机氧化物催化转化制芳烃反应要求，提高芳烃产品收率和选择性，适合于有机氧化物催化转化制芳烃工业化连续生产；
[0014]2、该反应系统设置有至少一组两级旋风分离器，尽可能回收工艺气中夹带的催化剂，不仅可以降低催化剂损耗和操作成本，还可以减少工艺气后续冷却分离系统的管线和设备磨损；
[0015]3、有外取热设施，能够取走有机氧化物芳构化反应放出的热量，控制反应温度在适宜范围内，可以达到良好的芳构化效果和BTX选择性；
[0016]4、经过反应外取热器冷却后的催化剂提升返回密相床层反应段的上部，而不直接自流至密相床层反应段下部，减少低温待生催化剂对芳构化反应的影响。
[0017]本实用新型的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0018]附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中:
[0019]图1是本实用新型的有机氧化物催化转化制芳烃反应系统的一种【具体实施方式】。
[0020]附图标记说明
[0021]I密相床层反应段 2反应器稀相段 3反应外取热器
[0022]4进料分布板5再生催化剂分布管6待生斜管
[0023]7 一级旋风分离器 8 二级旋风分离器 9反应器一级料腿
[0024]10反应器一级翼阀 11 一级升气管12反应器二级料腿
[0025]13反应器二级翼阀 14 二级升气管15集气室
[0026]16反应外取热器上斜管17反应外取热器流化介质分布管
[0027]18反应外取热器下斜管19反应外取热器下滑阀20反应外取热器提升管
【具体实施方式】
[0028]以下结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
[0029]本实用新型提供一种有机氧化物催化转化制芳烃的反应系统，其特征在于，所述反应系统包括上下连通的密相床层反应段I和反应器稀相段2 ;所述密相床层反应段I上部的待生催化剂出口设置有用于与有机氧化物催