一种多通道甲醇制丙烯催化剂评价装置制造方法

专利名称:一种多通道甲醇制丙烯催化剂评价装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种多通道甲醇制丙烯催化剂评价装置，所述评价装置包括一段反应器、第一预热器、至少两个二段反应器和检测分析系统；本实用新型提供的多通道甲醇制丙烯催化剂评价装置设有多个并联的二段反应器，从而可以在同一评价装置中同时评价多种不同催化剂，更有利于保证在相同条件下评价不同的催化剂，以获取科学的评价结论。
【专利说明】一种多通道甲醇制丙烯催化剂评价装置

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种多通道甲醇制丙烯催化剂评价装置。

【背景技术】
[0002]丙烯作为重要的石油化工基础原料，年需求量巨大，可用于生产聚丙烯、丙烯腈、环氧丙烷以及异丙醇等。近年来丙烯衍生物的快速发展带动了丙烯需求的快速增长，供需矛盾日趋明显，直到目前，丙烯仍主要来自于石油加工中的轻油裂解/裂化工艺，而且以联产物或副产物方式得到，但随着“石油危机”问题的出现，势必会使丙烯在原料以及产量上受到很大限制。烯烃生产原料的多元化已成为国家能源结构调整的重要方向。甲醇制丙烯(MTP)工艺是指以煤基或天然气基合成的甲醇为原料，在催化剂的作用下生产丙烯的化工工艺技术。针对我国富煤、贫油、少气的能源结构，MTP技术具有很好的应用前景和深远的战略意义。
[0003]催化剂是化工生产过程中一种重要的触媒，催化剂的优劣决定着一种生产过程能否实现，以及其经济性，对化工生产过程起着至关重要的作用。甲醇制丙烯技术的关键在于催化剂的活性和选择性以及相应的工艺流程设计，其研宄的重点主要集中在催化剂的制备和筛选，然而，由于反应温度控制难度大，以及在常采用的两段式反应器中二段反应器进料难以完全一致，导致难以获取科学的催化剂评价数据。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于提供一多通道甲醇制丙烯催化剂评价装置，以便科学地评价不同催化剂之间的性能差异。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0006]一种多通道甲醇制丙烯催化剂评价装置，其中，所述评价装置包括:
[0007]一段反应器，用于进行甲醇制二甲醚反应，以得到第一产物流；
[0008]第一预热器，用于对所述第一产物流的一部分进行预热，以送入二段反应器的顶部；
[0009]至少两个二段反应器，所述的至少两个二段反应器并联设置，分别用于进行第一产物流制丙烯反应，以得到第二产物流；所述二段反应器内沿纵向设有多个二段反应器格栅板，用于铺设催化剂床层，并且在相邻的二段反应器格栅板之间还分别设有二段反应器进料侧线，所述二段反应器进料侧线用于将所述第一产物流的其余部分送入所述二段反应器;
[0010]检测分析系统，用于对分别取自各二段反应器的第二产物流的样品进行检测分析。
[0011]本实用新型包括至少两个并联设置的二段反应器，这些并联设置的二段反应器中可以填装不同的催化剂，通过检测分析系统对分别取自各二段反应器的第二产物流的样品进行检测分析，从而实现对不同催化剂进行科学评价的目的。所述检测分析系统可以包括色谱仪以及其它本领域所熟知的那些可以对第二产物流中的成分进行检测分析的设备，这里不再赘述。在本实用新型中，所述并联设置是指各个二段反应器设置的进料管线和出料管线均一致。
[0012]根据本实用新型的评价装置，优选地，所述评价装置还包括:
[0013]低温冷却器，用于对来自所述二段反应器的第二产物流进行冷却；
[0014]分离器，用于对来自所述低温冷却器的第二产物流进行气液分离；
[0015]第二预热器，用于对来自所述分离器的液相产物进行预热，以送入所述二段反应器的顶部。
[0016]根据本实用新型的评价装置，优选地，所述评价装置还包括第三预热器，用于对所述一段反应器的甲醇进料的一部分进行预热，以送入所述一段反应器的顶部；所述一段反应器中沿纵向设有多个一段反应器格栅板，用于铺设催化剂床层，并且在相邻的一段反应器格栅板之间还设有一段反应器进料侧线，所述一段反应器进料侧线用于将所述一段反应器的甲醇进料的其余部分送入所述一段反应器。
[0017]根据本实用新型的评价装置，优选地，所述一段反应器中设有2-3层一段反应器格栅板；所述二段反应器中设有3-8层二段反应器格栅板，进一步优选设有4-6层二段反应器格栅板，比如设有4层、5层或6层二段反应器格栅板。
[0018]根据本实用新型的评价装置，优选地，所述评价装置还包括混合罐，所述混合罐用于混合经所述第一预热器和第二预热器预热后的物料，并将混合后的物料送入所述二段反应器的顶部。进一步优选地，所述评价装置还包括第四预热器，所述第四预热器用于向所述混合罐中补充水蒸气，以便对所述混合罐中的物料进行稀释。
[0019]根据本实用新型的评价装置，优选地，所述评价装置还包括蒸汽夹套，用于对引出所述一段反应器的第一产物流进行伴热，以防止所述二段反应器进料侧线以及所述一段反应器与所述第一预热器之间的连接管线中出现冷凝液、堵塞管线。
[0020]在本实用新型中，并联设置的二段反应器越多，可以同时评价的催化剂种类越多，优选地，所述评价装置中设有2-6个并联的二段反应器，进一步优选设有3-5个并联的二段反应器。
[0021]与现有技术相比，本实用新型提供的多通道甲醇制丙烯催化剂评价装置设有多个并联的二段反应器，各二段反应器之间并联设置，并且同时运行，通过在同一评价装置中同时评价多种不同催化剂，从而可以保证在基本相同的条件下评价不同的催化剂，以获取更为科学的评价结论。

【附图说明】

[0022]图1为本实用新型提供的多通道甲醇制丙烯催化剂评价装置。

【具体实施方式】
[0023]以下结合附图对本实用新型进行详细说明，但本实用新型并不仅限于此。
[0024]如图1所示，本实用新型提供的多通道甲醇制丙烯催化剂评价装置包括一段反应器1、第一预热器2、至少两个二段反应器3和检测分析系统(图中未示出)。
[0025]其中，所述一段反应器I用于进行甲醇制二甲醚反应，以得到第一产物流，本领域技术人员容易想到，所述第一产物流包括二甲醚、水和未反应的甲醇。在一种实施方式中，所述评价装置还包括第三预热器8，用于对所述一段反应器I的进料(即甲醇)的一部分进行预热，以送入所述一段反应器I的顶部，经所述第三预热器8预热的甲醇进料占所述一段反应器I总进料量的比例可以根据床层温度分布情况确定；所述一段反应器I中沿纵向设有多个一段反应器格栅板9，用于铺设催化剂床层；并且在相邻的一段反应器格栅板9之间还设有一段反应器进料侧线11，所述一段反应器进料侧线11用于将所述一段反应器I的甲醇进料的其余部分(即未经所述第三预热器8预热的甲醇进料)送入所述一段反应器I。从而，由于一段反应器I顶部进料温度较高，可以在催化剂的作用下顺利进行反应，同时由于甲醇制二甲醚反应为放热反应，经所述一段反应器进料侧线11进入所述一段反应器I的未经预热的甲醇进料可以帮助调整所述一段反应器I内的温度，防止飞温。优选地，所述一段反应器I中设有2-3层一段反应器格栅板9。
[0026]所述第一预热器2用于对所述第一产物流的一部分进行预热，以分别送入各二段反应器3的顶部，以便于从所述二段反应器3顶部进入的第一产物流可以顺利在所述二段反应器3的顶部进行反应，本领域技术人员可以理解，为了使反应结果更具可比性，各二段反应器3的进料应尽量保持一致。
[0027]所述的至少两个二段反应器3并联设置(即多个二段反应器3的进、出料设置完全相同，所述第一产物流分别进入所述的多个二段反应器3)，分别用于进行第一产物流制丙烯反应，以得到第二产物流，本领域技术人员可以理解，并联设置的二段反应器3越多，可以同时评价的催化剂种类越多，优选地，所述评价装置中设有2-6个并联的二段反应器3，进一步优选设有3-5个并联的二段反应器3，以在保证实用的同时减少操控的复杂性。
[0028]所述二段反应器3内沿纵向设有多个二段反应器格栅板10，用于铺设催化剂床层；并且在相邻的二段反应器格栅板10之间还设有二段反应器进料侧线12，所述二段反应器进料侧线12用于将所述第一产物流的其余部分(即未经所述第一预热器2预热的第一产物流)送入所述二段反应器3。从而，由于二段反应器3顶部进料温度较高，可以在催化剂的作用下顺利进行反应，同时由于所述二段反应器3中进行的反应同样为放热反应，经所述二段反应器进料侧线12进入所述二段反应器3的未经预热的第一产物流可以帮助调整所述二段反应器3内的温度，防止飞温。优选地，所述二段反应器3中设有3-8层二段反应器格栅板10，进一步优选为4-6层二段反应器格栅板10。
[0029]所述检测分析系统用于对分别取自各二段反应器3的第二产物流的样品进行检测分析，例如，在各个二段反应器3的产物出口处分别设置取样口(图中未示出)，以便于对所述第二产物流进行取样分析。所述检测分析系统可以包括色谱仪和/或其它本领域所熟知的那些可以对第二产物流中的成分进行检测分析的设备，这里不再赘述。
[0030]在本实用新型的一个优选的实施方式中，所述评价装置还包括低温冷却器4、分离器5和第二预热器6。其中，所述低温冷却器4用于对来自所述二段反应器3的第二产物流进行冷却。在本实用新型中，对所述第二产物流进行冷却的目的在于将所述第二产物流中C3+径被冷凝下来，其冷凝温度约为_22°C?_26°C，所述低温冷却器4可以选用液氨作为制冷剂。
[0031]所述分离器5用于对来自所述低温冷却器4的第二产物流进行气液分离，分离出的气体可以从所述分离器5的顶部引出，分离出的液体可以从所述分离器5的底部引出。在本实用新型中，所述分离器5的结构并无特殊要求，可以采用本领域任何常用的分离器，这里不再赘述。
[0032]所述第二预热器6用于对来自所述分离器5的液相产物进行预热，以送入所述二段反应器3的顶部，从而，可以将所述第二产物流中的C3+径循环利用，以提供丙烯收率。
[0033]本实用新型提供的评价装置运行时，如图1所示，其中两个二段反应器3中分别填装不同的待评价催化剂，甲醇进料分为两部分，其中第一部分(例如约占总甲醇进料的75wt%)首先经所述第三预热器8预热后(例如，预热至大约280°C)，从所述第一反应器I的顶部进入，进行甲醇脱水合成二甲醚的强放热反应；第二部分不经预热(例如保持20°C?40°C的温度)，经所述一段反应器进料侧线11送至所述一段反应器I内的催化剂床层之间，与所述第一部分进料的反应产物混合，吸收强放热反应所放出的热量，并继续进行甲醇合成二甲醚反应，得到第一产物流。
[0034]所述第一产物流从所述一段反应器I引出，分为两部分，其中第一部分(例如约占第一产物流总量的15wt% )经所述第一预热器2预热后(例如，预热至430-450°C )，分为两等份分别从两个并联设置的二段反应器3的顶部进料；第二部分经所述二段反应器进料侧线12 (例如，温度约为210°C?230°C )送入所述二段反应器3内的催化剂床层之间，以调节各催化剂床层温度，同时反应得到第二产物流。在两个并联设置的二段反应器3的产物出口处分别取样，并将样品送入所述检测分析系统，以便于对来自各二段反应器3的第二产物流进行取样分析，从而根据分析结果对两个二段反应器3中分别填装的不同催化剂的催化性能进行评价，例如根据样品中目标产物的含量对催化剂性能进行评价。
[0035]所述第二产物流从所述二段反应器3引出，进入所述低温冷却器4，进行低温冷凝(例如，在_22°C?_26°C进行低温冷凝)，然后进入所述分离器5进行气液分离，以得到C3+烃的冷凝液，所述冷凝液从所述分离器5引出后进一步经泵7送入所述第二预热器6进行预热(例如，预热至300-450°C )，并将预热后的物料送入所述二段反应器3的顶部，以实现第二产物流中C3+烃的循环利用。
[0036]在本实用新型的一种优选实施方式中，如图1所示，所述评价装置还包括混合罐13，所述混合罐13用于混合经所述第一预热器2和第二预热器6预热后的物料，并将混合后的物料送入所述二段反应器3的顶部，以使进入所述二段反应器3顶部的物料可以更为均匀。
[0037]在本实用新型的一种优选实施方式中，所述评价装置还包括第四预热器14，所述第四预热器14用于向所述混合罐13中补充水蒸气，比如将去离子水预热为水蒸气(例如，预热至280-400°C )，并送入所述混合罐13内，与来自所述第一预热器2和第二预热器6的物料混合，以稀释所述二段反应器3的顶部进料，降低单位进料在反应时的放热量，以便于温度控制。
[0038]在本实用新型的一种优选实施方式中，所述评价装置还包括蒸汽夹套15，所述蒸汽夹套15，用于对引出所述一段反应器I的第一产物流进行伴热，以防止所述二段反应器3进料侧线以及所述一段反应器I与所述第一预热器2之间的连接管线中出现冷凝液、堵塞管线。对管线进行蒸汽夹套伴热为本领域所熟知，这里不再赘述。
[0039]本领域技术人员可以理解，所述一段反应器I与二段反应器3内还可以设置多个温度传感器，以便与监控反应器的温度，这里不再赘述。
[0040]上述实施例仅供说明本实用新型之用，而非是对本实用新型的限制，有关【技术领域】的普通技术人员，在不脱离本实用新型的主旨和范围的前提下，还可以做出各种变化和变形，因此所用等同的技术方案也应属于本实用新型的范畴，本实用新型的保护范围应该由各权利要求限定。
【权利要求】
1.一种多通道甲醇制丙烯催化剂评价装置，其特征在于，所述评价装置包括: 一段反应器，用于进行甲醇制二甲醚反应，以得到第一产物流； 第一预热器，用于对所述第一产物流的一部分进行预热，以送入二段反应器的顶部； 至少两个二段反应器，所述的至少两个二段反应器并联设置，分别用于进行第一产物流制丙烯反应，以得到第二产物流；所述二段反应器内沿纵向设有多个二段反应器格栅板，用于铺设催化剂床层，并且在相邻的二段反应器格栅板之间还分别设有二段反应器进料侧线，所述二段反应器进料侧线用于将所述第一产物流的其余部分送入所述二段反应器； 检测分析系统，用于对分别取自各二段反应器的第二产物流的样品进行检测分析。2.如权利要求1所述的评价装置，其特征在于，所述评价装置还包括: 低温冷却器，用于对来自所述二段反应器的第二产物流进行冷却； 分离器，用于对来自所述低温冷却器的第二产物流进行气液分离； 第二预热器，用于对来自所述分离器的液相产物进行预热，以送入所述二段反应器的顶部。3.如权利要求2所述的评价装置，其特征在于，所述评价装置还包括第三预热器，用于对所述一段反应器的甲醇进料的一部分进行预热，以送入所述一段反应器的顶部；所述一段反应器中沿纵向设有多个一段反应器格栅板，用于铺设催化剂床层，并且在相邻的一段反应器格栅板之间还设有一段反应器进料侧线，所述一段反应器进料侧线用于将所述一段反应器的甲醇进料的其余部分送入所述一段反应器。4.如权利要求1所述的评价装置，其特征在于，所述一段反应器中设有2-3层一段反应器格栅板；所述二段反应器中设有3-8层二段反应器格栅板。5.如权利要求1所述的评价装置，其特征在于，所述评价装置还包括混合罐，所述混合罐用于混合经所述第一预热器和第二预热器预热后的物料，并将混合后的物料送入所述二段反应器的顶部。6.如权利要求4所述的评价装置，其特征在于，所述评价装置还包括第四预热器，所述第四预热器用于向所述混合罐中补充水蒸气。7.如权利要求4所述的评价装置，其特征在于，所述评价装置还包括蒸汽夹套，用于对引出所述一段反应器的第一产物流进行伴热。8.如权利要求4所述的评价装置，其特征在于，所述评价装置中设有2-6个并联的二段反应器。
【文档编号】G01N30-00GK204302246SQ201420711111
【发明者】张伟, 罗春桃, 雍晓静, 王峰, 张堃, 颜蜀雋, 任立军, 王亮, 刘素丽 [申请人]神华集团有限责任公司, 神华宁夏煤业集团有限责任公司