一種有機(jī)氧化物催化轉(zhuǎn)化制芳烴催化劑的再生系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種有機(jī)氧化物催化轉(zhuǎn)化制芳烴催化劑的再生系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]芳烴是一種重要的有機(jī)化工基礎(chǔ)原料，其中苯、甲苯和二甲苯(包括鄰二甲苯、間二甲苯和對(duì)二甲苯)用途十分廣泛，其終端產(chǎn)品用于合成樹(shù)脂、合成纖維、合成橡膠、涂料、染料和醫(yī)藥等領(lǐng)域。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，對(duì)芳烴的需求也日益增長(zhǎng)，目前我國(guó)每年芳烴的消耗量超過(guò)2000萬(wàn)噸，但是有一半需從國(guó)外進(jìn)口。
[0003]苯、甲苯和二甲苯主要來(lái)源于石油化工工業(yè)，國(guó)內(nèi)石油化工路線生產(chǎn)的芳烴約占芳烴生產(chǎn)總量85 %以上，生產(chǎn)技術(shù)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(gòu)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)量的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(jià)格居高不下，給石油化工路線制取芳烴帶來(lái)了較大的成本壓力。我國(guó)的能源現(xiàn)狀是多煤少油缺氣，20世紀(jì)90年代以來(lái)伴隨經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)，我國(guó)對(duì)外石油依賴度不斷增加，1993年至1996年，我國(guó)對(duì)外石油依賴度基本在10%以內(nèi)，到2000年首次超過(guò)30%，2007年達(dá)到50.5%, 2013年達(dá)到57.39%，遠(yuǎn)超過(guò)國(guó)際上公認(rèn)的30%警戒線。然后，我國(guó)煤炭資源豐富，近年來(lái)在國(guó)家政策支持下，煤制甲醇、二甲醚和乙二醇等行業(yè)迅速發(fā)展，據(jù)統(tǒng)計(jì)2013年我國(guó)甲醇產(chǎn)量近2900萬(wàn)噸。因此，發(fā)展有機(jī)氧化物催化轉(zhuǎn)化制芳烴技術(shù)以替代傳統(tǒng)的石油化工路線，可以降低芳烴對(duì)石油原料的依賴度，對(duì)我國(guó)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(jī)氧化物催化轉(zhuǎn)化制芳烴的技術(shù)，最早由美國(guó)美孚石油公司提出，其1979年申請(qǐng)的專利US4156698A公開(kāi)了利用含有分子篩的復(fù)合催化劑將C1-Cjf類或醚類化合物轉(zhuǎn)化為低碳烯烴和芳烴的方法；1985年申請(qǐng)的專利US4590321A中公開(kāi)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_C12醚類等非芳烴化合物轉(zhuǎn)化為芳烴的工藝；美國(guó)專利 US4686312 A、US4724270 A、US4822939 A、US4822939 A 和US4049573 A等也公開(kāi)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(guó)專利的重點(diǎn)主要在于研宄催化劑組成以及反應(yīng)操作條件對(duì)芳烴轉(zhuǎn)化率和選擇性的影響，個(gè)別專利提出甲醇或二甲醚制芳烴的反應(yīng)流程，但均沒(méi)有明確提出有機(jī)氧化物制芳烴技術(shù)的反應(yīng)再生系統(tǒng)、反應(yīng)再生方法以及反應(yīng)器和再生器型式。
[0005]目前，國(guó)內(nèi)也有多家研宄院所對(duì)有機(jī)氧化物制芳烴技術(shù)進(jìn)行研發(fā)，主要包括清華大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研宄所、中國(guó)石化上海石油化工研宄院和中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研宄所等。中國(guó)專利CN 1880288A公開(kāi)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(yīng)器甲醇芳構(gòu)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(jìn)入二段反應(yīng)器進(jìn)一步芳構(gòu)化，從而提高芳烴的總選擇性。中國(guó)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(gòu)化反應(yīng)器反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物中氫氣、甲烷、混合C8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(huì)循環(huán)到另一個(gè)反應(yīng)器進(jìn)行進(jìn)一步芳構(gòu)化，提高芳烴的收率和選擇性。中國(guó)專利CN 101607858B、CN 102190546 B、CN 102371176 B和CN 102371177 B等也分別公開(kāi)了有機(jī)氧化物催化轉(zhuǎn)化制芳烴工藝和有機(jī)氧化物催化轉(zhuǎn)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(duì)芳構(gòu)化過(guò)程的影響，CN 1880288A和CN101823929 B主要提出反應(yīng)產(chǎn)物循環(huán)芳構(gòu)化對(duì)芳烴收率的影響，但這些專利仍未涉及有機(jī)氧化物制芳烴的反應(yīng)再生系統(tǒng)。
[0006]中國(guó)專利CN 101244969 A公開(kāi)了一種連續(xù)芳構(gòu)化與催化劑再生的裝置及其方法，該裝置包括一個(gè)芳構(gòu)化流化床與一個(gè)催化劑連續(xù)再生的流化床及設(shè)置在兩個(gè)流化床之間的用于催化劑輸送的管道和固體輸送裝置，但該專利并未提出再生系統(tǒng)的具體形式，并且存在一些問(wèn)題:再生器只設(shè)一級(jí)氣固分離系統(tǒng)，催化劑回收率低，造成昂貴的催化劑跑損嚴(yán)重；再生器型式為單段床層再生，為保證催化劑再生效率，再生溫度最高可達(dá)750°C，由于催化劑夾帶的焦炭中含有部分氫，燃燒后生成水，在高溫和水蒸汽作用下催化劑水熱失活嚴(yán)重，導(dǎo)致催化劑活性降低；再生器取熱方式為內(nèi)取熱，并且只設(shè)置一根取熱盤管，當(dāng)盤管爆裂時(shí)取熱介質(zhì)大量竄入再生器，會(huì)導(dǎo)致再生器壓力迅速升高，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)鸨ā?br>【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型的目的是提供一種有機(jī)氧化物催化轉(zhuǎn)化制芳烴催化劑的再生系統(tǒng)，該再生系統(tǒng)既能滿足有機(jī)氧化物催化轉(zhuǎn)化制芳烴催化劑的再生要求，提高芳烴產(chǎn)品收率和選擇性，同時(shí)可以大幅度降低催化劑水熱失活和跑損，降低工業(yè)有機(jī)氧化物催化轉(zhuǎn)化制芳烴裝置運(yùn)行成本。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種有機(jī)氧化物催化轉(zhuǎn)化制芳烴催化劑的再生系統(tǒng)，其特征在于，所述再生系統(tǒng)包括上下重疊布置且通過(guò)低壓降分布板9連接的第一再生器I和第二再生器2，且所述第一再生器I位于所述第二再生器2的上方；所述第一再生器I上部的待生催化劑入口連通有用于與有機(jī)氧化物催化轉(zhuǎn)化制芳烴反應(yīng)系統(tǒng)的待生催化劑出口連通的待生斜管11，所述第二再生器2上部的再生催化劑出口連通有用于與所述有機(jī)氧化物催化轉(zhuǎn)化制芳烴反應(yīng)系統(tǒng)的再生催化劑入口連通的再生斜管8 ;所述第一再生器I下部的半再生催化劑出口與所述第二再生器2下部的半再生催化劑入口連通。
[0009]優(yōu)選地，其特征在于，所述第一再生器I的上部設(shè)置為稀相床區(qū)段，下部設(shè)置為密相床區(qū)段；所述待生斜管11位于所述稀相床區(qū)段的下部或密相床區(qū)段的上部，所述第一再生器I下部的半再生催化劑出口位于所述密相床區(qū)段的中下部。
[0010]優(yōu)選地，其特征在于，所述第二再生器2的外部設(shè)置有用于預(yù)熱送入所述第二再生器2的再生含氧氣體的輔助燃燒室6。
[0011]優(yōu)選地，其特征在于，所述第一再生器I腔體內(nèi)的底部設(shè)置有用于均勻分布送入所述第一再生器I的再生含氧氣體的含氧氣體分布環(huán)10，和/或所述第二再生器2腔體內(nèi)的底部設(shè)置有用于均勻分布送入所述第二再生器2的再生含氧氣體的含氧氣體分布管7。
[0012]優(yōu)選地，其特征在于，所述第一再生器I的所述稀相床區(qū)段內(nèi)設(shè)置有相互串連的至少一組一級(jí)旋風(fēng)分離器12和二級(jí)旋風(fēng)分離器13。
[0013]優(yōu)選地，其特征在于，所述第一再生器I的所述密相床區(qū)段的中下部通過(guò)外取熱器上斜管22與外取熱器4的取熱催化劑入口連通；所述外取熱器4的取熱催化劑出口通過(guò)外取熱器下斜管24與所述第二再生器2的下部連通，或依次通過(guò)外取熱器下斜管24和外取熱器催化劑提升管30與所述第一再生器I的所述密相床區(qū)段連通。
[0014]優(yōu)選地，其特征在于，所述外取熱器4的底部設(shè)置有用于均勻分布送入所述外取熱器4的流化介質(zhì)的流化介質(zhì)分布管23，所述外取熱器下斜管24上設(shè)置有用于控制取熱后催化劑的流出量的外取熱器下滑閥25。
[0015]優(yōu)選地，其特征在于，所述第一再生器I的所述密相床區(qū)段中下部的所述半再生催化劑出口通過(guò)半再生上斜管26與半再生脫氣管3連通，所述半再生脫氣管3通過(guò)半再生下斜管28與所述第二再生器2下部的所述半再生催化劑入口連通。
[0016]優(yōu)選地，其特征在于，所述半再生脫氣管3內(nèi)腔的底部設(shè)置有用于均勻分布送入所述半再生脫氣管3的半再生脫氣介質(zhì)的半再生脫氣介質(zhì)分布環(huán)27，所述半再生下斜管28上設(shè)置有用于控制脫氣后催化劑的流出量的半再生滑閥29。
[0017]優(yōu)選地，其特征在于，所述第一再生器I頂部的煙氣出口與煙氣除塵器5連通。
[0018]本實(shí)用新型提供的有機(jī)氧化物催化轉(zhuǎn)化制芳烴催化劑的再生系統(tǒng)具有如下優(yōu)占.V.
[0019]1、滿足有機(jī)氧化物催化轉(zhuǎn)化制芳烴催化劑的再生要求，保證反應(yīng)要求再生催化劑含碳量和催化劑活性，以提高芳烴產(chǎn)品收率和選擇性，適合于有機(jī)氧化物催化轉(zhuǎn)化制芳烴工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)；
[0020]2、布置有第一再生器和第二再生器，且第一再生器為低溫貧氧操作，第二再生器為高溫富氧操作，可以最大程度降低催化劑水熱失活，同時(shí)還可以降低燒焦用含氧氣體用量和含氧氣體壓縮機(jī)耗功；
[0021]3、設(shè)置有至少兩級(jí)旋風(fēng)分離器以及煙氣除塵器，盡可能回收煙氣中夾帶的催化劑，可以降低催化劑損耗和操作成本，減少煙氣排放帶來(lái)的環(huán)境污染；
[0022]4、設(shè)置有外取熱系統(tǒng)，可以取走催化劑燒焦放出的熱量，控制第一再生器和第二再生器溫度在適宜范圍內(nèi)，確保燒焦效果的同時(shí)，減少催化劑的水熱失活；