专利名称：一种甲胺触媒的再生方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种催化剂的再生循环使用技术与装置，尤其涉及一种甲胺生产用的甲胺触媒再生方法及其装置。
背景技术：
目前，甲胺生产方法较多，比较成熟的工艺是“甲醇连续气相催化氨化法”，即利用甲醇和液氨为原料，按一定比例，在一定温度和压力下，通过触媒层，与甲胺触媒(催化剂)充分接触，在气相催化反应得到一、二、三甲胺。甲胺触媒主要是以Y — AL2O3为主，再添加镁、硅、锌、钛、钨、铬等元素的化合物制成。目前，甲胺触媒一般采用一次催化后即废弃处理，不能循环使用，消耗较大。国内普遍采用的甲胺触媒使用期为一年左右，进口 BASF (公司)SI — 1221T触媒使用两年。甲胺触媒的使用时间达到期限后，需废弃处理并重新购买更换。由于甲胺触媒的价格昂贵，如果能使得甲胺触媒再生，延长甲胺触媒的使用寿命，将会大大降低生产成本，增加甲胺产品的市场竞争力。由于甲胺触媒是在甲醇胺化中使用，其受到下面三方面原因的影响而使其活性下降:
一、是甲胺触媒的表面容易积碳而阻碍触媒的活性产生；
二、是大分子量的碳氢化合物堵塞了甲胺触媒中的微孔，使其活性下降；
三、甲胺触媒在长期使用中，由于反应原料甲醇和液氨中不同程度的含有水份，在生产过程中，大部分随着反应中温度上升而释放，但仍有少部分与甲胺触媒结合生成水合物AL2O3.3H20 ;而该水合物需要在400-45(TC条件下才会转化成Y — AL2O3,从而使甲胺触媒完全再生，恢复其作为催化剂的活性。四、其他化合物引起的甲胺触媒的中毒。其中前三个方面原因造成的甲胺触媒活性下降，是可以再生而继续使用的，第四种是永久性失去活性，一般无法再生。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述不足，提供一种甲胺触媒的再生方法，使失去活性的甲胺触媒通过再生还理原过程脱水再生，达到延长其使用寿命、降低使用成本的目的。本发明的另一个目的是提供一种实现该方法的再生装置。为了达到上述目的，本发明提供一种甲胺触媒的再生方法，包括以下步骤:
(1)将失去活性的甲胺触媒堆放在反应器内，打开位于反应器底部的蒸汽，蒸汽将甲胺触媒中残留的氨、甲胺和甲醇吹入吸收塔中；
(2)将吸收塔内的废气用碱液吸收，然后分别排放废气、废液；(3)开启压缩机与加热炉，空气经加热炉通入反应器中，同时向反应器中通入氮气；
(4)反应器内甲胺触媒的温度按小于25°C/h进行升温，温度升至550°C时保持5-6h，当排放的废气中氧的含量为20-22%时关闭加热炉，继续通入空气对甲胺触媒进行降温。上述方案的优选方案是，所述步骤(I)中蒸汽为120-160°C、0.3MPa饱和蒸汽，蒸汽通入的时间为5-6小时。所述步骤(4)中甲胺触媒的升温阶段分为五个阶段:
a、脱游离水阶段:在30-110°C内按升温速率小于5°C/h，升温5-7h ；
b、过渡阶段:在110-220°C内按升温速率小于15°C/h，升温8-10h ；
C、甲胺触媒脱水阶段:在220-450°C内按升温速率小于15°C /h，升温15_17h ；
d、甲胺触媒再生阶段:在450-550°C内按升温速率小于10°C/h,升温10_12h ；
e、燃烧碳阶段:温度为550°C恒温保持6-8h。所述步骤(4)中甲胺触媒降温至200°C以下。为了实现上述再生方法，本发明采用的装置，包括反应器、吸收塔，所述反应器底部设有蒸汽进口、空气进口与氮气进口，所述空气进口依次连接有加热炉与压缩机；所述反应器的顶端通过管道与吸收塔的底端连接，所述吸收塔的顶端设有排气口、底端设有排液口，吸收塔的中部设有碱液入口。为了控制反应器中的反应温度，调节氮气的进入量，所述氮气进口上设有调节阀。为了控制空气均匀地加入，所述连接反应器与吸收塔的管道中间设有压力控制阀。本发明对甲胺触媒进行再生时，先要将甲胺触媒中残留的氨、甲胺和甲醇经蒸汽吹入吸收塔中，然后被碱液吸收，废气与废液分别从吸收塔的顶端出气口与底端的排液口进行排放。吹完后开启压缩机、加热炉，空气经压缩机压缩后再经加热炉加热向反应器中的触媒床层通入，并同时通入氮气，甲胺触媒表面和内部的积碳(C)、碳氢化合物(CnHm)与空气中的氧逐步发生反应，其反应过程为放热反应，使触媒层的温度逐渐升高，当达到550°C高温下，维持6小时将积存在甲胺触媒上的碳和碳氢化合物完全烧掉，恢复甲胺触媒的催化剂活性。其加热氧化还原反应有五个反应过程:
甲胺触媒积碳的完全燃烧反应:C + O2 — - CO2 (完全燃烧)
甲胺触媒积碳的不完全燃烧反应:C + O2 - — CO (不完全燃烧)
甲胺触媒内部碳氢化合物的燃烧反应:CnHm + 02—— CO2 + H2O 甲胺触媒脱水反应=AL2O3 3H20 — — AL2O3 H2O (225°C )
甲胺触媒再生反应=AL2O3^H2O—- Y-AL2O3 (400—450°C)
说明反应器中通入空气后，空气中的氧气与甲胺触媒中的积碳进行燃烧反应生成CO、CO2等碳氢化合物，放热升高温度，其气体继续进入吸收塔中进行排放。当反应器内的温度达到225°C时，甲胺触媒水合物开始脱水反应，脱去大部分水；继续通入空气，继续产生热量升温至400°C-45(TC时，甲胺触媒完全再生再生成Y — AL2O3而继续做为甲胺生产中甲胺触媒使用。甲胺触媒再生还原过程为放热反应，其再生的关键是控制反应的速度，要求升温平稳、出水均匀，防止温度猛升和出水太快，否则会影响催化剂的活性、强度和寿命。而反应速度的快慢与氧气的浓度和反应温度有密切关系，故要适当控制空气加入量，即均匀通入空气，同时通过调节氮气进口的调节阀来调节氮气的进入量，防止触媒层各点温度温差过大。氮气的加入主要是控制空气中的氧含量，以便控制升温速度，氮气的作用是降低空气中的氧浓度，在温度突然升高情况下迅速加入氮气来达到降低反应温度，防止甲胺超温损坏。这是因为甲胺触媒是多孔性吸附剂，其内部孔表面的水份及其他成分，如果升温太快，水份的迅速逸出会损坏甲胺触媒的孔结构，使其活性下降。如果反应器内的温度上升过快，应立减小空气进入量；或将压力控制阀将系统卸压并加大氮气的进入量，同时还可关阀加热炉停止加热。所以在甲胺触媒再生过程中需要缓慢提高反应器内的温度，按照甲胺触媒升温曲线进行升温(见图2)，图中:
a、脱游离水阶段:在30-110°C内按升温速率小于5°C/h，升温5h ；
b、过渡阶段:在110-220°C内按升温速率小于15°C/h，升温8h ；
C、甲胺触媒脱水阶段:在220-450°C内按升温速率小于15°C /h,升温15h ；
d、甲胺触媒再生阶段:在450-550°C内按升温速率小于10°C/h，升温IOh ；
e、燃烧碳阶段:温度为550°C恒温保持6h。其升温速率具体见下表:
权利要求
1.一种甲胺触媒的再生方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)将失去活性的甲胺触媒堆放在反应器内，打开位于反应器底部的蒸汽，蒸汽将甲胺触媒中残留的氨、甲胺和甲醇吹入吸收塔中； (2)将吸收塔内的废气用碱液吸收，然后分别排放废气、废液； (3)开启压缩机与加热炉，空气经加热炉通入反应器中，同时向反应器中通入氮气； (4)反应器内甲胺触媒的温度按小于25°C/h进行升温，温度升至550°C时保持5-6h，当排放的废气中氧的含量为20-22%时关闭加热炉，继续通入空气对甲胺触媒进行降温。
2.根据权利要求1所述的一种甲胺触媒的再生方法，其特征在于:所述步骤(I)中蒸汽为120-160°C、0.3MPa饱和蒸汽，蒸汽通入的时间为5_6小时。
3.根据权利要求1所述的一种甲胺触媒的再生方法，其特征在于:所述步骤(4)中甲胺触媒的升温阶段分为五个阶段: a、脱游离水阶段:在30-110°C内按升温速率小于5°C/h，升温5-7h ； b、过渡阶段:在110-220°C内按升温速率小于15°C/h，升温8-10h ； C、甲胺触媒脱水阶段:在220-450°C内按升温速率小于15°C /h，升温15_17h ； d、甲胺触媒再生阶段:在450-550°C内按升温速率小于10°C/h,升温10_12h ； e、燃烧碳阶段:温度为550°C恒温保持6-8h。
4.根据权利要求1所述的一种甲胺触媒的再生方法，其特征在于:所述步骤(4)中甲胺触媒降温至200°C以下。
5.一种实现上述权利要求1所述方法的装置，包括反应器、吸收塔，其特征在于:所述反应器底部设有蒸汽进口、空气进口与氮气进口，所述空气进口依次连接有加热炉与压缩机；所述反应器的顶端通过管道与吸收塔的底端连接，所述吸收塔的顶端设有排气口、底端设有排液口，吸收塔的中部设有碱液入口。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于:所述氮气进口上设有调节阀。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于:所述连接反应器与吸收塔的管道中间设有压力控制阀。
全文摘要
本发明涉及一种甲胺触媒再生方法，包括以下步骤将失去活性的甲胺触媒堆放在反应器内，打开位于反应器底部的蒸汽，蒸汽将甲胺触媒中残留的氨、甲胺和甲醇吹入吸收塔中用碱液吸收、排放；然后开启压缩机与加热炉，将空气通过加热炉通入反应器中，同时向反应器中通入氮气；按小于25℃/h进行升温，温度升至550℃时保持5-6h，当排放气体中氧的含量为20-22%时，关闭加热炉继续通入空气对甲胺触媒进行降温。本发明还公开了一种实现上述方法的装置。本发明将甲胺触媒中残留物与积碳清除，并使其中结合的水完全释放，使甲胺触媒再生，延长了甲胺触媒的使用寿命、并降低了甲胺生产成本。
文档编号B01J38/14GK103203254SQ201310120770
公开日2013年7月17日 申请日期2013年4月9日 优先权日2013年4月9日
发明者高玉华 申请人:高玉华