一种MTO固定流化床评价装置及方法与流程

本发明涉及一种mto固定流化床评价装置及方法。

背景技术

乙烯、丙烯等低碳烯烃是重要的基本化工原料，随着我国国民经济的发展，特别是现代化学工业的发展对低碳烯烃的需求日渐攀升，供需矛盾也将日益突出。目前我国石脑油和轻柴油等原料资源短缺，如果还是以它们作为低碳烯烃生产唯一原料来源，来满足我国每年对低碳烯烃的增产需求显然不行，必须走出一条新路子。

如果在我国煤炭资源丰富的地区，加快煤基mto工艺的工业发展，实现以乙烯、丙烯为代表的低碳烯烃生产原料多元化，不失是解决我国石油资源紧张，促进我国低碳烯烃工业快速发展之最有效途径，也有利于实现我国内地产煤大省实现煤炭资源优势转化。另一方面，近几年，我国甲醇市场长时期维持在高位，使得社会大量投资甲醇的热情不减，人们已经担忧甲醇产品在未来数年的市场问题。而mto技术，也为根本解决甲醇市场出路提供保证。

甲醇制烯烃通常以sapo-34或zsm-5分子筛为催化剂，通过孔道的择形作用，高选择性地生成低碳烯烃。催化剂的研发过程中，采用高效准确的评价装置对催化剂的性能进行评价是不可或缺的实验方法。甲醇制烯烃反应的特点决定了传统的催化评价方法不仅耗费人力，效率较低，而且获得的数据不够精确，操作繁琐。

为了解决上述问题，提出一种新型的mto固定流化床评价装置使操作简单方便，评价结果准确、重复性高是必不可少的。

技术实现要素：

本发明提供一种mto固定流化床评价装置，装置设有两个气路和一个液路，所述气路分别为空气气路和氮气气路，所述空气气路、氮气气路汇合后同液路汇合与盘管式预热器12入口相连，盘管式预热器12出口与反应器18底部相连，反应器18上方设有出气口24，出气口24分别连接进入色谱管线a31-1和冷凝器29，冷凝器29与气液分离罐a30-1和气液分离罐b30-2串联在一起；气液分离罐a30-1上方与背压阀28入口相连，背压阀28出口一路依次连接针型阀b27-2和进入色谱管线b31-2，另一路依次连接针型阀c27-3和气体排空管线a32-1；气液分离罐b30-2上方依次连接针型阀d27-4和气体排空管线b32-2，气液分离罐b30-2下方依次连接两通球阀g1-7和液体排出管线33。

进一步地，在上述技术方案中，空气气路依次设有空气入口管线9、两通球阀a1-1、减压阀a2-1、两通球阀b1-2、质量流量计a3-1和单向阀a4-1，氮气气路依次设有氮气入口管线10、两通球阀c1-3、减压阀b2-2、两通球阀d1-4、质量流量计b3-2和单向阀b4-2；液路由液体原料罐6、两通球阀e1-5、精密计量泵8、单向阀c4-3依次连接；空气气路和氮气气路汇合管路上设有三通球阀5。

进一步地，在上述技术方案中，液体原料罐6下方设有天平7。

进一步地，在上述技术方案中，盘管式预热器12外部设有预热炉11，预热炉11上设有一个预热炉测温口13，预热炉11为筒式炉。

进一步地，在上述技术方案中，反应器18外部设有反应炉16，反应炉16上设有四个反应炉测温口19，反应炉16为开式炉。

进一步地，在上述技术方案中，反应器18下方设有气体分布器14，气体分布器14上方设有卸剂口15，反应器18设有一个扩大段测温口20和四个流化段测温口17，反应器18上方设有下法兰21和上法兰盖22，上法兰盖22上设有装剂口23和出气口24。

进一步地，在上述技术方案中，出气口24连接管线上设有安全泄压阀25和压力表26。

进一步地，在上述技术方案中，进入色谱管线a31-1上设有针型阀a27-1。

进一步地，在上述技术方案中，气液分离罐a30-1与气液分离罐b30-2之间设有两通球阀f1-6。

本发明提供一种mto固定流化床评价方法，采用上述装置，包括以下步骤：

①将催化剂由顶部装剂口23填装，在装置上接入氮气后，打开两通球阀c1-3和两通球阀d1-4，开启质量流量计b3-2，将氮气由氮气入口管线10通入预热系统和反应系统，调节背压阀28使压力表26为0.5mpa，关闭氮气1h后压力不变，说明装置气密性良好。打开氮气，打开针型阀c27-3，调节背压阀28使系统压力为0.3mpa。

②系统开始升温，设置预热炉11温度为370℃，由预热炉测温口13监测温度，设置反应炉16四段温度，由反应炉测温口19监测反应温度，待预热和反应温度稳定后，打开两通球阀e1-5、精密计量泵8和天平7，设定精密计量泵8使甲醇溶液进料量为200g/h，设定质量流量计b3-2流量为2l/min，经过计量的氮气和甲醇溶液进入预热器12预热后，进入反应器18底部通过气体分布器14进入反应器18主体进行反应，经过反应器18反应后的物料经过出气口24排出，一部分气体经过针型阀a27-1通入色谱进行检测分析，另一部分通过冷凝器29冷凝，冷凝后进入气液分离罐a30-1分离，液相组分留在气液分离罐a30-1中，气相组分通过背压阀28后可经过针型阀b27-2进入色谱进行检测分析，还可以经过针型阀c27-3排放。气液分离罐a30-1中的液体可排放到气液分离罐b30-2中，携带的气体可通过针型阀d27-4排放。

③当催化剂失活时，将精密计量泵8停止进料，关闭氮气，打开空气，打开两通球阀a1-1和两通球阀b1-2，开启质量流量计a3-1，设定其流量为3l/min，将空气由空气入口管线9通入预热系统和反应系统，将反应炉16升温至630℃，活化2h后，将反应炉16温度降至原反应温度，关闭空气开启氮气进行反应。

采用上述方案的积极效果：本装置设有安全泄压阀和报警系统确保实验的安全可靠；多个温度控制点，为反应提供稳定的温度；采用在线取样可随时监控反应状态；反应器设有装剂口和卸剂口，不用开反应炉便可实现催化剂的装卸；反应和再生两种状态可随时切换，操作简单方便，评价结果精准、高效。

附图说明

下面结合附图及实施例对本专利作进一步描述：

附图1是本发明所述的全流程示意图；

图中：1-1两通球阀a，1-2两通球阀b，1-3两通球阀c，1-4两通球阀d，1-5两通球阀e，1-6两通球阀f，1-7两通球阀g，2-1减压阀a，2-2减压阀b，3-1质量流量计a，3-2质量流量计b，4-1单向阀a，4-2单向阀b，4-3单向阀c，5三通球阀，6液体原料罐，7天平，8精密计量泵，9空气入口管线，10氮气入口管线，11预热炉，12盘管式预热器，13预热炉测温口，14气体分布器，15卸剂口，16反应炉，17流化段测温口，18反应器，19反应炉测温口，20扩大段测温口，21下法兰，22上法兰盖，23装剂口，24出气口，25安全泄压阀，26压力表，27-1针型阀a，27-2针型阀b，27-3针型阀c，27-4针型阀d，28背压阀，29冷凝器，30-1气液分离罐a，30-2气液分离罐b，31-1进入色谱管线a，31-2进入色谱管线b，32-1气体排空管线a，32-2气体排空管线b，33液体排出管线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于实施例所述的内容。

如图1所示，一种mto固定流化床评价装置，装置设有两个气路和一个液路，气路分别为空气气路和氮气气路，空气气路依次设有空气入口管线9、两通球阀a1-1、减压阀a2-1、两通球阀b1-2、质量流量计a3-1和单向阀a4-1，氮气气路依次设有氮气入口管线10、两通球阀c1-3、减压阀b2-2、两通球阀d1-4、质量流量计b3-2和单向阀b4-2；液路由液体原料罐6、两通球阀e1-5、精密计量泵8、单向阀c4-3依次连接。所述空气气路、氮气气路汇合后同液路汇合与盘管式预热器12入口相连，盘管式预热器12出口与反应器18底部相连，反应器18上方设有出气口24，出气口24分别连接进入色谱管线a31-1和冷凝器29，冷凝器29与气液分离罐a30-1和气液分离罐b30-2串联在一起。气液分离罐a30-1上方与背压阀28入口相连，背压阀28出口一路依次连接针型阀b27-2和进入色谱管线b31-2，另一路依次连接针型阀c27-3和气体排空管线a32-1；气液分离罐b30-2上方依次连接针型阀d27-4和气体排空管线b32-2，气液分离罐b30-2下方依次连接两通球阀g1-7和液体排出管线33。

所述空气气路和氮气气路汇合管路上设有三通球阀5。

所述液体原料罐6下方设有天平7。

所述盘管式预热器12外部设有预热炉11，预热炉11上设有一个预热炉测温口13，预热炉11为筒式炉。

所述反应器18外部设有反应炉16，反应炉16上设有四个反应炉测温口19，反应炉16为开式炉。

所述反应器18下方设有气体分布器14，气体分布器14上方设有卸剂口15，反应器18设有一个扩大段测温口20和四个流化段测温口17，反应器18上方设有下法兰21和上法兰盖22，上法兰盖22上设有装剂口23和出气口24。

所述出气口24连接管线上设有安全泄压阀25和压力表26。

所述进入色谱管线a31-1上设有针型阀a27-1。

所述气液分离罐a30-1与气液分离罐b30-2之间设有两通球阀f1-6。

为检测该装置评价结果的准确性和重复性，下面进行评价实验，将喷雾成球的改性sapo-34编号为催化剂1，将购自于天津南开催化剂厂的喷雾成球做的sapo-34分子筛催化剂编号为催化剂2，已知催化剂2的活性数据见表1；原料为40％的甲醇水溶液。

实施例1

利用上述一种mto固定流化床评价装置操作的过程如下：

将催化剂1由顶部装剂口23填装100g，在装置上接入氮气后，打开两通球阀c1-3和两通球阀d1-4，开启质量流量计b3-2，将氮气由氮气入口管线10通入预热系统和反应系统，调节背压阀28使压力表26为0.5mpa，关闭氮气1h后压力不变，说明装置气密性良好。打开氮气，打开针型阀c27-3，调节背压阀28使系统压力为0.3mpa。

系统开始升温，设置预热炉11温度为370℃，由预热炉测温口13监测温度，设置反应炉16四段温度为490℃，由反应炉测温口19监测反应温度，待预热和反应温度稳定后，打开两通球阀e1-5、精密计量泵8和天平7，设定精密计量泵8使甲醇溶液进料量为200g/h，设定质量流量计b3-2流量为2l/min，经过计量的氮气和甲醇溶液进入预热器12预热后，进入反应器18底部通过气体分布器14进入反应器18主体进行反应，经过反应器18反应后的物料经过出气口24排出，一部分气体经过针型阀a27-1通入色谱进行检测分析，另一部分通过冷凝器29冷凝，冷凝后进入气液分离罐a30-1分离，液相组分留在气液分离罐a30-1中，气相组分通过背压阀28后可经过针型阀b27-2进入色谱进行检测分析，还可以经过针型阀c27-3排放。气液分离罐a30-1中的液体可排放到气液分离罐b30-2中，携带的气体可通过针型阀d27-4排放。评价结果见表1。

实施例2

操作步骤与实施例1相同，区别在于反应温度为470℃，评价结果见表1。

实施例3

操作步骤与实施例1相同，区别在于反应温度为450℃，评价结果见表1。

实施例4

当实施例1催化剂失活时，将精密计量泵8停止进料，关闭氮气，打开空气，打开两通球阀a1-1和两通球阀b1-2，开启质量流量计a3-1，设定其流量为3l/min，将空气由空气入口管线9通入预热系统和反应系统，将反应炉16升温至630℃，活化2h后，反应温度降至490℃，关闭空气开启氮气进行反应，操作步骤同实施例1，评价结果见表1。

实施例5

当实施例2催化剂失活时，将精密计量泵8停止进料，关闭氮气，打开空气，打开两通球阀a1-1和两通球阀b1-2，开启质量流量计a3-1，设定其流量为3l/min，将空气由空气入口管线9通入预热系统和反应系统，将反应炉16升温至630℃，活化2h后，反应温度降至470℃，关闭空气开启氮气进行反应，操作步骤同实施例1，评价结果见表1。

实施例6

当实施例3催化剂失活时，将精密计量泵8停止进料，关闭氮气，打开空气，打开两通球阀a1-1和两通球阀b1-2，开启质量流量计a3-1，设定其流量为3l/min，将空气由空气入口管线9通入预热系统和反应系统，将反应炉16升温至630℃，活化2h后，反应温度降至450℃，关闭空气开启氮气进行反应，操作步骤同实施例1，评价结果见表1。

实施例7

操作步骤与实施例1相同，区别在于催化剂1改为催化剂2，评价结果见表1。

实施例8

当实施例7催化剂失活时，将精密计量泵8停止进料，关闭氮气，打开空气，打开两通球阀a1-1和两通球阀b1-2，开启质量流量计a3-1，设定其流量为3l/min，将空气由空气入口管线9通入预热系统和反应系统，将反应炉16升温至630℃，活化2h后，反应温度降至490℃，关闭空气开启氮气进行反应，操作步骤同实施例7，评价结果见表1。

表1

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。