制备乙烯和BTX的系统和方法技术方案

技术编号:17793511 阅读:34 留言:0更新日期:2018-04-25 17:02
本发明专利技术公开了制备乙烯和BTX的系统和方法,其中系统包括预热混合器、固定床反应器和冷凝分离系统,预热混合器具有气体入口和预热混合气出口,预热混合器内的上部设置有多个气体分散管;固定床反应器包括加热炉和反应管,反应管竖直贯穿设置在加热炉内,反应管包括陶瓷反应管、填充在陶瓷反应管内的蓄热球和套设在陶瓷反应管外的不锈钢管套,陶瓷反应管的顶端具有预热混合气入口,底端具有反应产物出口,陶瓷反应管内由上至下依次限定有预热区、热反应区和低温区,且所述陶瓷反应管的内壁具有硅烷化涂层;冷凝分离系统具有反应产物入口、乙烯出口、BTX出口和焦炭出口,反应产物入口与反应产物出口相连。采用该系统可以利用热反应制备乙烯和BTX。

Systems and methods for the preparation of ethylene and BTX

The invention discloses a system and method for preparing ethylene and BTX, in which the system includes a preheating mixer, a fixed bed reactor and a condensing separation system. The preheating mixer has a gas inlet and a preheating mixture outlet, and a plurality of gas dispersing tubes are arranged on the upper part of the preheating mixer, and the fixed bed reactor includes a reheating furnace and a reaction. The vertical penetration of the reaction tube is arranged in the heating furnace. The reaction tube includes a ceramic reaction tube, a heat storage ball filled with a ceramic reaction tube and a stainless steel tube set outside the ceramic reaction tube. The top of the ceramic reaction tube has a preheated mixture inlet, the bottom end has the reaction product outlet and the ceramic reaction tube is in turn from top to bottom. A preheated zone, a thermal reaction zone and a low temperature zone are limited, and the inner wall of the ceramic reactor has a silane coating; the condensation separation system has the reaction product entrance, ethylene exit, BTX outlet and coke exit, and the reaction product entrance is connected with the reaction product outlet. Ethylene and BTX can be prepared by thermal reaction using this system.

【技术实现步骤摘要】
制备乙烯和BTX的系统和方法
本专利技术属于化工领域,具体而言,本专利技术涉及制备乙烯和BTX的系统和方法。
技术介绍
我国煤炭储量丰富,已探明储量仅次于美国和俄罗斯,排名世界第三位,但石油的储量却十分有限,对外依存度逐渐提高,基于国家能源安全、经济发展等因素考虑,利用我国储量相对丰富的煤炭来满足日益增长的能源需求,加快煤炭的深度清洁和高效利用,具有重要的战略意义,得到了广泛的关注。BTX即苯、甲苯和二甲苯,是重要的中间体和有机化工原料,应用广泛,如合成材料、洗涤剂、农药等领域。目前BTX的主要来源是石油馏分的催化重整工艺和烃类裂解工艺,但是随着石油资源的紧缺,如何获得一种新的稳定高效的生产路径十分必要。乙烯作为化工生产的重要原料,广泛应用于合成纤维、合成乙醇、氯乙烯、环氧乙烷等。工业上乙烯的主要来源是石油产品的裂解。利用以煤为原料的电石工艺制备乙炔,进而制备乙烯和BTX可以充分利用我国丰富的煤炭资源,同时降低生产成本,具有重要战略意义。目前多采用钯、钌、铑等元素作为活性金属催化乙炔聚合来制备轻质芳烃,不仅成本高、催化剂制备过程复杂,且在反应过程中催化剂还容易失活,需要不断再生,增加了工艺生产的难度及成本。因此,采用乙炔制备轻质芳烃的方法还有待进一步研究。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此,本专利技术的一个目的在于提出制备乙烯和BTX的系统和方法。本专利技术提出的制备乙烯和BTX的系统结构简单、运行稳定,且采用该系统不仅可以利用热反应制备乙烯和BTX,还能使乙炔等原料气均匀混合并在反应过程中具有较高的热传导效率以及较好的热稳定性和反应稳定性,进而能够显著提高制备乙烯和BTX的反应效率以及乙烯和BTX的收率。根据本专利技术的一个方面,本专利技术提出了一种制备乙烯和BTX的系统,包括:预热混合器,所述预热混合器具有气体入口和预热混合气出口,所述预热混合器内的上部设置有多个气体分散管,所述气体入口分别与乙炔供给装置、二氧化碳供给装置、氢气供给装置、甲烷供给装置和乙烷供给装置相连;固定床反应器,所述固定床反应器包括:加热炉,反应管,所述反应管竖直贯穿设置在所述加热炉内,所述反应管包括陶瓷反应管、填充在所述陶瓷反应管内的蓄热球和套设在所述陶瓷反应管外的不锈钢管套,所述陶瓷反应管的顶端具有预热混合气入口,底端具有反应产物出口,所述预热混合气入口与所述预热混合气出口相连,所述陶瓷反应管内由上至下依次限定有预热区、热反应区和低温区,且所述陶瓷反应管的内壁具有硅烷化涂层;冷凝分离系统,所述冷凝分离系统具有反应产物入口、乙烯出口、BTX出口和焦炭出口,所述反应产物入口与所述反应产物出口相连。根据本专利技术上述实施例的制备乙烯和BTX的系统,不仅结构简单、运行稳定,且预热混合器适于对乙烯等原料气进行混合并预热,以便得到预热混合气;固定床反应器适于将预热混合气在高温下进行热反应,以便得到反应产物;冷凝分离系统适于对反应产物进行冷凝和分离处理,以便分别得到乙烯和BTX。由此,采用本专利技术上述实施例的制备乙烯和BTX的系统不仅可以利用热反应制备乙烯和BTX,还可以使乙炔等原料气能够充分混合并在反应过程中具有较高的热传导效率以及较好的热稳定性和反应稳定性,同时能够有效屏蔽陶瓷反应管内表面对乙炔等原料气制乙烯和BTX反应的干扰,进而显著提高制备乙烯和BTX的反应效率以及乙烯和BTX的收率;此外,相对于催化反应制备乙烯和BTX,采用本专利技术上述实施例的系统制备乙烯和BTX不仅方法简单、成本低,还能有效避免复杂的催化剂制备过程以及催化反应制芳烃过程中催化剂酸性较强和易积炭等问题。另外,根据本专利技术上述实施例的制备乙烯和BTX的系统还可以具有如下附加的技术特征:在本专利技术的一些实施例中,所述气体分散管的长度为所述预热混合器的长度的1/5-1/2。由此,不仅可以使乙炔等原料气充分混合,还能显著提高对乙炔等原料气的预热效率。在本专利技术的一些实施例中,所述气体分散管内径为所述预热混合器的内径的1/150-1/50。不仅可以显著提高乙炔等原料气的混合均匀度,还能进一步提高对乙炔等原料气的预热效率。在本专利技术的一些实施例中,所述气体分散管为刚玉管、不锈钢管或碳化硅管。由此,可以使气体分散管能够耐受足够高的温度并具有较为简单的结构。在本专利技术的一些实施例中,所述陶瓷反应管的长径比为(70-90):(4-15)。由此,可以显著提高乙炔等原料气制备乙烯和BTX的效率以及乙烯和BTX的收率。在本专利技术的一些实施例中,所述预热区、热反应区和低温区的长度比为(25-35):(10-15):(30-45)。由此,可以进一步提高乙炔等原料气制备乙烯和BTX的效率以及乙烯和BTX的收率。在本专利技术的一些实施例中,所述蓄热球表面具有硅烷化涂层。由此,可以进一步提高制备乙烯和BTX的反应效率以及乙烯和BTX的收率。在本专利技术的一些实施例中,所述硅烷化涂层的厚度为0.05-0.3mm。由此,可以有效屏蔽陶瓷反应管内表面对乙炔等原料气制乙烯和BTX反应的干扰。在本专利技术的一些实施例中,所述预热混合气入口与所述预热混合气出口通过保温管相连。由此,不仅可以有效避免预热混合气的能量损失,还能提高制备乙烯和BTX的效率。在本专利技术的一些实施例中,所述陶瓷反应管内壁的硅烷化涂层由以下方法制备得到:(1)采用丙酮和甲醇对陶瓷反应管的内表面进行清洗,然后进行水洗并干燥;(2)依次采用碱液、酸液和水对步骤(1)干燥后的陶瓷反应管的内表面进行清洗,然后进行干燥和焙烧;(3)采用硅烷化溶液对步骤(2)焙烧后的陶瓷反应管内表面进行刷涂或浸涂,以便在所述陶瓷反应管的内表面形成湿膜;(4)将步骤(3)中形成有所述湿膜的陶瓷反应管于惰性气体保护下进行干燥和焙烧;(5)重复步骤(3)和步骤(4)1-5次。由此,可以在陶瓷反应管内壁顺利形成硅烷化涂层。在本专利技术的一些实施例中,所述蓄热球表面的硅烷化涂层由以下方法制备得到:(I)采用丙酮和甲醇对蓄热球进行清洗,然后进行水洗并干燥;(II)依次采用碱液、酸液和水对步骤(I)干燥后的蓄热球进行清洗,然后进行干燥和焙烧;(III)采用硅烷化溶液对步骤(II)焙烧后的蓄热球进行浸涂,以便在所述蓄热球的表面形成湿膜;(IV)将步骤(III)中形成有所述湿膜的蓄热球于惰性气体保护下进行干燥和焙烧;(V)重复步骤(III)和步骤(IV)1-5次。由此,可以在蓄热球表面顺利形成硅烷化涂层。在本专利技术的一些实施例中,所述硅烷化溶液是将硅烷化试剂溶于有机溶剂得到的,所述硅烷化试剂为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯或四氯化硅,所述有机溶剂为正己烷或环己烷。在本专利技术的一些实施例中,所述硅烷化溶液的浓度为0.5-3mol/L。由此,可以进一步有利于在陶瓷反应管内壁和/或蓄热球表面形成硅烷化涂层,并使形成的硅烷化涂层具有更高的强度、适宜的厚度和均匀度的等优点。在本专利技术的一些实施例中,所述浸涂的时间为10-60min。由此,可以进一步使形成的硅烷化涂层具有更高的强度、适宜的厚度和均匀度的等优点。根据本专利技术的第二个方面,本专利技术还提出了一种利用上述制备乙烯和BTX的系统来制备乙烯和BTX的方法,包括:(1)将乙炔、二氧化碳、氢气、甲烷和乙烷按照(1-2):(1-2):(1-3.5):(1-2.5):(0本文档来自技高网...
制备乙烯和BTX的系统和方法

【技术保护点】
一种制备乙烯和BTX的系统,其特征在于,包括:预热混合器,所述预热混合器具有气体入口和预热混合气出口,所述预热混合器内的上部设置有多个气体分散管,所述气体入口分别与乙炔供给装置、二氧化碳供给装置、氢气供给装置、甲烷供给装置和乙烷供给装置相连;固定床反应器,所述固定床反应器包括:加热炉,反应管,所述反应管竖直贯穿设置在所述加热炉内,所述反应管包括陶瓷反应管、填充在所述陶瓷反应管内的蓄热球和套设在所述陶瓷反应管外的不锈钢管套,所述陶瓷反应管的顶端具有预热混合气入口,底端具有反应产物出口,所述预热混合气入口与所述预热混合气出口相连,所述陶瓷反应管内由上至下依次限定有预热区、热反应区和低温区,且所述陶瓷反应管的内壁具有硅烷化涂层;冷凝分离系统,所述冷凝分离系统具有反应产物入口、乙烯出口、BTX出口和焦炭出口,所述反应产物入口与所述反应产物出口相连。

【技术特征摘要】
1.一种制备乙烯和BTX的系统,其特征在于,包括:预热混合器,所述预热混合器具有气体入口和预热混合气出口,所述预热混合器内的上部设置有多个气体分散管,所述气体入口分别与乙炔供给装置、二氧化碳供给装置、氢气供给装置、甲烷供给装置和乙烷供给装置相连;固定床反应器,所述固定床反应器包括:加热炉,反应管,所述反应管竖直贯穿设置在所述加热炉内,所述反应管包括陶瓷反应管、填充在所述陶瓷反应管内的蓄热球和套设在所述陶瓷反应管外的不锈钢管套,所述陶瓷反应管的顶端具有预热混合气入口,底端具有反应产物出口,所述预热混合气入口与所述预热混合气出口相连,所述陶瓷反应管内由上至下依次限定有预热区、热反应区和低温区,且所述陶瓷反应管的内壁具有硅烷化涂层;冷凝分离系统,所述冷凝分离系统具有反应产物入口、乙烯出口、BTX出口和焦炭出口,所述反应产物入口与所述反应产物出口相连。2.根据权利要求1所述的制备乙烯和BTX的系统,其特征在于,所述气体分散管的长度为所述预热混合器的长度的1/5-1/2,任选地,所述气体分散管内径为所述预热混合器的内径的1/150-1/50,任选地,所述气体分散管为刚玉管、不锈钢管或碳化硅管。3.根据权利要求1所述的制备乙烯和BTX的系统,其特征在于,所述陶瓷反应管的长径比为(70-90):(4-15),任选地,所述预热区、热反应区和低温区的长度比为(25-35):(10-15):(30-45)。4.根据权利要求1所述的制备乙烯和BTX的系统,其特征在于,所述蓄热球表面具有硅烷化涂层。5.根据权利要求1-4任一项所述的制备乙烯和BTX的系统,其特征在于,所述硅烷化涂层的厚度为0.05-0.3mm。6.根据权利要求1所述的制备乙烯和BTX的系统,其特征在于,所述预热混合气入口与所述预热混合气出口通过保温管相连。7.根据权利要求1所述的制备乙烯和BTX的系统,其特征在于,所述陶瓷反应管内壁的硅烷化涂...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘权闫琛洋许梅梅吴道洪
申请(专利权)人:北京华福工程有限公司
类型:发明
国别省市:北京,11

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1