连续反应－再生的催化转化系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种在有流体和固体颗粒的情况下进行的一般化学方法及该方法所用装置。所述系统包括通过管路依次首尾相连的预处理器、提升管反应器、沉降器和再生器，提升管导出口设于沉降器内上部，沉降器导出口与再生器导入口相连，再生器导出口与预处理器导入口相连，预处理器导出口与提升管导入口相连；提升管反应器还设有原料导入口，该原料导入口的高度＞提升管的导入口。所述方法包括：向预处理器中加入新鲜催化剂，再将反应原料通入提升管反应器的原料导入口，然后向再生器中通入再生气。本发明专利技术创造性地将提升管反应器与多级流化床再生器结合用于催化转化反应，有效解决了催化转化反应中催化剂快速失活的问题，实现了反应和再生的连续进行。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种在有流体和固体颗粒的情况下进行的一般化学方法及该方法所用装置。所述系统包括通过管路依次首尾相连的预处理器、提升管反应器、沉降器和再生器，提升管导出口设于沉降器内上部，沉降器导出口与再生器导入口相连，再生器导出口与预处理器导入口相连，预处理器导出口与提升管导入口相连；提升管反应器还设有原料导入口，该原料导入口的高度＞提升管的导入口。所述方法包括：向预处理器中加入新鲜催化剂，再将反应原料通入提升管反应器的原料导入口，然后向再生器中通入再生气。本专利技术创造性地将提升管反应器与多级流化床再生器结合用于催化转化反应，有效解决了催化转化反应中催化剂快速失活的问题，实现了反应和再生的连续进行。【专利说明】
本专利技术涉及一种在有流体和固体颗粒的情况下所进行的一般化学方法及该方法 所用的装置。 连续反应一再生的催化转化系统及方法
技术介绍
催化反应是化学工业中最常用的转化方式，大部分工业反应都是催化反应。催化 反应必须要有合适的反应体系及工艺与之匹配，使反应能够在最佳反应条件下，朝着人们 所希望的方向进行，得到更多的目标产物，否则，会使反应的经济性受到严重影响，甚至失 去工业应用价值。 以甲烷无氧催化转化为例，利用甲烷无氧芳构化制取芳烃，是近年来新开发的芳 烃制取路线，该路线自1993年中国科学院大连化物所首次报道以来，因其独特优势和巨大 的诱惑力，受到业界的普遍关注和高度重视，然而，该路线需要在高温下通过金属与分子筛 复合催化剂进行转化，催化剂的快速积碳失活，使反应无法连续进行，严重影响了该技术的 工业化进程。固定床实验研究中，采用原位再生法来恢复催化剂的活性，但需要耗费大量的 时间，辅助的操作时间远大于芳构化反应时间，很不经济，而且操作复杂，切换频繁。近几年 有研究人员建立了连续流化床实验装置进行研究，但其反应和再生效果均不够理想。到目 前为止，国内外尚没有关于甲烷无氧芳构化的工业化应用报道，改善催化剂性能和探索合 适的工艺，仍然是甲烷无氧芳构化技术工业化道路上要解决的重点和难点问题。另外，甲烷 无氧转化制烯烃近年来也一直受到全世界广泛的关注，其研究难点也主要集中在催化剂优 化和工艺研究方面。本专利就是在探索过程中开发出来的一种连续反应一再生的催化转化 系统和方法，有针对性解决目前的甲烷无氧转化过程中存在的工艺难题。 国际专利W0 2007/123523 A1提供了一种甲烷制芳烃转化工艺。该工艺主要由反应区、 加热区、再生区组成，原料与催化剂在移动床反应区接触转化，反应区出来的催化剂分两路 分别到再生区和加热区进行再生和加热，然后再回到反应区进行循环利用。再生过程是用 含氧的气体在低温下烧碳。加热过程是用含氧和烃类的混合气体在加热区内进行控制性燃 烧，利用燃烧放出的热量加热催化剂。加热后催化剂直接回到反应区使用，再生后催化剂先 通过渗碳处理后回到反应区使用。该专利中从加热区回到反应区的催化剂，没有经过再生， 对反应区催化剂的总体活性会有一定影响。 国际专利W0 2008/124224 A1提供了一种甲烷制芳烃转化工艺。该工艺也主要 由反应区、加热区、再生区组成，原料气与催化剂在移动床反应区接触转化后，一部分催化 剂与燃烧气接触加热，燃烧气由补充燃料燃烧产生，在第一再生区用含氢气体再生已经加 热的催化剂，除去部分积碳，移动反应区的另一部分催化剂或第一再生出来的催化剂，到第 二再生区，在与第一再生不同的再生压力下，用含氢气体再生，除去剩余一部分积碳。将部 分第一再生区和部分第二再生区的催化剂送回到反应器循环使用。该专利中再生后的催化 剂没有渗碳处理，未消除催化剂的诱导期，进入反应区的催化剂不是处于最佳活性状态。 以上两专利均采用移动床，气体线速低，与催化剂接触时间长，反应器效率相对较 低。 中国专利CN 101244969 A提供了一种连续芳构化与催化剂再生的装置及其方法， 原料气体在流化床反应器内与催化剂接触并转化，反应器内设置换热管通过气体热载体对 催化剂进行间接加热提供反应所需热量。反应后催化剂进入再生器，用含氧气的惰性气体 (如氮气、氩气、氦气、氖气）再生，再生器内设置换热管通过低温气体或水或溶剂油撤走多 余热量。该专利中反应器和再生器内设置了换热管，结构复杂，不利于检修，再生后的催化 剂没有渗碳处理，未消除催化剂的诱导期，进入反应区的催化剂不是处于最佳活性状态。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种能提高催化转化效率的连续反应一再生的催化转化系统。 本专利技术还提供了使用上述系统进行连续反应一再生的催化转化方法。 本专利技术所述的一种连续反应一再生的催化转化系统，包括通过管路依次首尾相连 的预处理器、提升管反应器、沉降器和再生器，它们均设有导出口和导入口，其中提升管导 出口高度>沉降器导出口高度>再生器导入口高度>再生器导出口高度>预处理器导入 口高度 > 预处理器导出口高度 > 提升管导入口高度，提升管导出口设于沉降器内上部，沉 降器导出口与再生器导入口相连，再生器导出口与预处理器导入口相连，预处理器导出口 与提升管导入口相连，形成催化剂的闭路循环；提升管反应器还设有原料导入口，该原料导 入口的高度 > 提升管的导入口。 优选地，再生器至少设有二级，分别为一级再生器、……、N级再生器；它们通过管 路依次相连，一级再生器与沉降器相连，N级再生器与预处理器相连；并且一级再生器导出 口的高度>……> η级再生器导入口的高度> η级再生器导出口的高度；同时每级再生器 均设有再生气入口。 更优选地，再生器设有二级，分别为一级再生器和二级再生器。 进一步优选地，一级再生器设有高度依次降低的再生气入口、稀释氧气入口和轻 烃燃料入口。 或者优选地，预处理器还设有高度依次降低的新鲜催化剂入口和预处理气入口。 本专利技术所述的一种连续反应一再生的催化转化方法，它使用了上述连续反应一再 生的催化转化系统，包括：先向预处理器中加入新鲜催化剂，再将反应原料通入到提升管反 应器的原料导入口，然后向再生器中通入再生气即可。 或者包括：将反应气体通入到提升管反应器的原料导入口中，然后分别向一级再 生器中的再生气入口、二级再生器的再生气入口和三级再生器的再生气入口通入再生气 体；向一级再生器的稀释氧气入口通入稀释氧气；向一级再生器的轻烃燃料入口通入轻烃 燃料。 优选地，所述的稀释氧气的体积浓度是2% - 50%。 更优选地，所述的稀释氧气的体积浓度是5%_10%。 上述反应气体可以是甲烷，也可以是C1 一 C11烃类中的任何一种纯物质，或是以 C1 一 C11烃类中的至少一种为主要成分的混合物料，特别地包括天然气及其类似物、炼油 干气、混合轻烃、液化石油气、轻汽油等。 本专利技术创造性地将提升管反应器与多级流化床再生器结合用于催化转化反应，有 效解决了催化转化反应中催化剂快速失活的问题，实现了反应和再生的连续进行。 在优选的实施例中还通过分级再生，进一步提高了催化剂再生效率，并通过在预 处理器中使用预处理气对催化剂进行预处理，使进入提升管反应器的催化剂处于最佳活性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续反应－再生的催化转化系统，其特征在于包括通过管路依次首尾相连的预处理器（10）、提升管反应器（2）、沉降器（3）和再生器，它们均设有导出口和导入口，其中提升管导出口高度＞沉降器导出口高度＞再生器导入口高度＞再生器导出口高度＞预处理器导入口高度＞预处理器导出口高度＞提升管导入口高度，提升管导出口设于沉降器（3）内上部，沉降器导出口与再生器导入口相连，再生器导出口与预处理器（10）导入口相连，预处理器导出口与提升管导入口相连，形成催化剂的闭路循环；提升管反应器（2）还设有原料导入口（1），该原料导入口的高度＞提升管的导入口。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨天华，张书勤，张娟利，韩洁，
申请(专利权)人：陕西延长石油集团有限责任公司研究院，
类型：发明
国别省市：陕西;61