一種有機氧化物催化轉化制芳烴反應取熱系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種有機氧化物催化轉化制芳烴反應取熱系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]芳烴是一種重要的有機化工基礎原料，其中苯、甲苯和二甲苯(包括鄰二甲苯、間二甲苯和對二甲苯)用途十分廣泛，其終端產(chǎn)品包括合成樹脂、合成纖維、合成橡膠、涂料、染料、醫(yī)藥等領域。隨著我國經(jīng)濟社會發(fā)展，對芳烴的需求也日益增長，目前我國每年芳烴消費量超過2000萬噸，有一半需從國外進口。
[0003]苯、甲苯和二甲苯主要來源于石油化工工業(yè)，國內(nèi)石油化工路線生產(chǎn)芳烴約占芳烴生產(chǎn)總量85%以上，生產(chǎn)技術主要包括:石腦油催化重整、乙烯裂解石腦油加氫抽提和低碳烴類芳構化等，其中石腦油催化重整芳烴產(chǎn)量約占石油化工路線芳烴產(chǎn)量80 %，乙烯裂解石腦油加氫抽提芳烴產(chǎn)量約占16%。隨著石油資源的日益枯竭，原油價格居高不下，給石油化工路線制取芳烴帶來了較大的成本壓力。我國的能源現(xiàn)狀是多煤少油缺氣，20世紀90年代以來伴隨經(jīng)濟的持續(xù)增長，我國對外石油依賴度不斷增加，1993年至1996年，我國對外石油依賴度基本在10 %以內(nèi)，到2000年首次超過30 %，2007年達到50.5 %，2013年達到57.39%，遠超過國際上公認的30%警戒線。另一方面，我國煤炭資源豐富，近年來在國家政策支持下，煤制甲醇、二甲醚和乙二醇行業(yè)迅速發(fā)展，據(jù)統(tǒng)計2013年我國甲醇產(chǎn)量近2900萬噸。因此，發(fā)展有機氧化物催化轉化制芳烴技術以替代傳統(tǒng)的石油化工路線，可以降低芳烴對石油原料的依賴度，對我國能源安全和芳烴生產(chǎn)行業(yè)有著重要的作用。
[0004]利用有機氧化物催化轉化制芳烴的技術，早期由美國美孚石油公司提出，其1979年申請的專利US4156698 A公開了利用含有分子篩的復合催化劑將C1-C4醇類或醚類化合物轉化為低碳烯烴和芳烴的方法；1985年申請的專利US4590321A中提出了利用ZSM-5或ZSM-1l等分子篩催化劑將C2-C12燒烴、C 2_C12烯烴、C「C5醇類和C 2_(:12醚類等非芳化合物轉化為芳烴的工藝;美國專利 US4686312 A、US4724270 A、US4822939 A、US4822939 A、US4049573 A等也公開了在不同催化劑作用下甲醇或二甲醚制芳烴的方法。但這些美國專利的重點主要在于研宄催化劑組成以及反應操作條件對芳烴轉化率和選擇性的影響，個別專利提出甲醇或二甲醚制芳烴的反應流程，但均沒有明確提出有機氧化物制芳烴技術的反應再生系統(tǒng)、反應再生方法以及反應器和再生器型式。
[0005]目前，國內(nèi)也有多家研宄院所對有機氧化物制芳烴技術進行研發(fā)，主要包括清華大學、中國科學院山西煤炭化學研宄所、中國石化上海石油化工研宄院、中國科學院大連化學物理研宄所等。中國專利CN 1880288A公開了以甲醇為原料在改性ZSM-5分子篩催化劑作用下制芳烴的工藝，該專利將一段反應器甲醇芳構化氣相產(chǎn)物冷卻后分離出低碳烴類和液相產(chǎn)物，液相產(chǎn)物經(jīng)萃取分離得到芳烴和非芳烴，低碳烴類進入二段反應器進一步芳構化，從而提高芳烴的總選擇性。中國專利CN 101823929 B提出了一種甲醇或二甲醚制取芳烴的系統(tǒng)和工藝，甲醇或二甲醚先在芳構化反應器反應，反應產(chǎn)物中氫氣、甲烷、混合(:8芳烴和部分C9+烴類作為產(chǎn)品，C 2+非芳烴和除混合C 8芳烴及部分C 9+烴類之外的芳烴則會循環(huán)進入另一個反應器進一步芳構化，提高芳烴的收率和選擇性。中國專利CN 101607858 BXN102190546 BXN 102371176 BXN 102371177 B等也分別公開了有機氧化物催化轉化制芳烴工藝、有機氧化物催化轉化制芳烴催化劑及制備方法。上述專利同樣著重于考察不同催化劑組成以及稀有金屬、稀土金屬改性對芳構化過程的影響，CN 1880288A和CN 101823929B主要提出反應產(chǎn)物循環(huán)芳構化對芳烴收率的影響。
[0006]中國專利CN 101244969 A公開了一種連續(xù)芳構化與催化劑再生的裝置及其方法，該裝置包括一個芳構化流化床與一個催化劑連續(xù)再生的流化床、及設置在兩個流化床之間的用于催化劑輸送的管道和固體輸送裝置，該專利提出需要對芳構化反應器提供熱量，反應器供熱采用反應器內(nèi)盤管供熱，但實際上有機氧化物催化轉化制芳烴過程是一個放熱反應，反應器應設置取熱措施而不是供熱措施；即便通過內(nèi)盤管也可以實現(xiàn)反應取熱，但仍存在內(nèi)盤管破裂導致大量取熱介質進入反應器的風險。
[0007]中國專利CN 102937386A公開了一種用于醇類原料制烯烴或芳烴，烴類原料催化反應的取熱方法和設備，其特征為在反應器和反應取熱設備中部或下部設置催化劑連通管，以該連通管為界熱催化劑在反應取熱設備內(nèi)分成上下兩個傳熱區(qū)，兩個傳熱區(qū)內(nèi)分別設置氣體分布器，實現(xiàn)上傳熱區(qū)內(nèi)的催化劑與下傳熱區(qū)的催化劑混合及熱量傳遞，該部分流化氣體經(jīng)頂部的排氣管排出反應取熱設備；兩傳熱區(qū)取熱量可以通過進入各自區(qū)域內(nèi)的流化氣體量獨立控制。該專利存在的問題是:為實現(xiàn)上下兩個傳熱區(qū)催化劑混合及熱量傳遞，反應取熱設備中氣速較大，對取熱管、進氣管和分布管等內(nèi)構件磨蝕嚴重，不利于取熱設備的長周期運行；要求進入換熱設備的流化介質流速小于15m/s，雖然減少流化介質對催化劑的沖擊，但會造成催化劑在取熱設備內(nèi)分布不均勻而導致?lián)Q熱管破裂；冷卻后的催化劑只能和流化介質一起向上運動返回反應器，冷熱催化劑返混嚴重，大大降低了傳熱溫差和傳熱系數(shù)。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]本實用新型的目的是提供一種有機氧化物催化轉化制芳烴反應取熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以將有機氧化物芳構化反應產(chǎn)生的熱量取走，控制反應溫度，提高有機氧化物催化轉化制芳烴的轉化率和芳烴選擇性，同時可以保證取熱系統(tǒng)長周期穩(wěn)定運行。
[0009]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種有機氧化物催化轉化制芳烴反應取熱系統(tǒng)，其特征在于，該反應取熱系統(tǒng)包括外取熱器2，所述外取熱器2為密封容器且腔體內(nèi)設置有與外取熱器的殼體密封連接的至少一組取熱管束22，所述取熱管束22具有位于所述外取熱器2的頂部殼體外的取熱管束進水口 23和換熱后介質出口 24 ;所述外取熱器2的中上部的催化劑入口連接有可從反應器I提取熱催化劑的外取熱上斜管5，所述外取熱器2的底部的催化劑出口連接有用于輸出取熱后的催化劑的外取熱下斜管7，該外取熱下斜管7的外端部連接有用于將取熱后的催化劑提升至反應器I中的外取熱提升管9 ;所述外取熱器的腔體下部設置有與外部流化介質源11連通的流化介質分布管6 ;所述外取熱器2的上部連通有可將汽提出的油氣輸送至反應器I中的油氣返回管10。
[0010]優(yōu)選地，其特征在于，所述取熱管束22的底端低于所述外取熱器2的催化劑入口，高于所述流化介質分布管6。
[0011]優(yōu)選地，其特征在于，所述外取熱下斜管7上設置有用于控制取熱后催化劑的流出量的外取熱下滑閥8。
[0012]優(yōu)選地，其特征在于，所述外取熱上斜管5不設置閥門。
[0013]優(yōu)選地，其特征在于，所述外取熱提升管9的底部具有提升介質源入口 25。
[0014]優(yōu)選地，所述外取熱器提升管9的催化劑出口與位于反應器I下端的密相床層反應段21上部的取熱后催化劑入口連通。
[0015]優(yōu)選地，其特征在于，該反應取熱系統(tǒng)還包括汽包3和循環(huán)水泵4 ;所述汽包3具有除氧水入口 26、除氧水出口 27、換熱后介質入口 28和飽和蒸汽出口 29 ;所述循環(huán)水泵的入口與所述除氧水出口 27通過管線連通，所述循環(huán)水泵的出口與所述取熱管束進水口 23通過管線連通；所述取熱管束的換熱后介質出口 24與所述汽包的換熱后介質入口 28通過管線連通。
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