生产芳烃和低碳烯烃的再生反应系统及反应方法技术方案

本发明专利技术涉及一种生产芳烃和低碳烯烃的再生反应系统及反应方法，主要解决现有技术中催化剂水热失活严重、使用寿命短、装置占地面积大的问题。本发明专利技术通过包括反应器、两段再生器同轴布置，原料从反应器下部进入反应器和催化剂接触反应，反应后的积炭催化剂经汽提器汽提后提升进入第一再生器气固旋风分离器进行气固分离，分离出催化剂进入第一再生器再生，半再生的催化剂经脱气罐进入第二再生器继续再生，再生完全的催化剂经催化剂立管返回反应器的技术方案，较好地解决了该问题，可用于芳烃和低碳烯烃的工业生产中。

Regeneration reaction system and method for producing aromatic hydrocarbon and low carbon olefin

The invention relates to a regeneration reaction system and a reaction method for producing aromatic hydrocarbon and low carbon olefin, which mainly solves the problems of the prior art that the catalyst has serious water and heat deactivation, short service life and large occupied area of the device. The invention comprises a reactor, through two stages coaxial arrangement of raw materials from the lower part of the reactor into the reactor and catalyst, catalyst coking reactions after stripper stripper after ascending into the first regenerator gas-solid cyclone separator for gas-solid separation, separating the catalyst into the first regenerator catalyst regeneration, regeneration into half the second regenerator degassing tank to complete the catalyst regeneration, regeneration catalyst technology scheme of pipe returning to the reactor, better solves the problem, can be used for low carbon olefin and aromatic hydrocarbons in the industrial production.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种生产芳烃和低碳烯烃的再生反应系统及其方法。
技术介绍
芳烃(尤其是三苯，苯Benzene、甲苯Toluene、二甲苯Xylene，即BTX)和低碳烯烃(即乙烯和丙烯)是重要的基础有机化工原料，其衍生物广泛地应用于化纤、塑料和橡胶等化工产品和精细化学品的生产。近年来，受下游衍生物需求的驱动，芳烃和乙烯、丙烯的市场需求量不断增长。目前，芳烃和低碳烯烃主要来自石油路线的生产技术，而我国石油资源相对匮乏，需要大量进口，2013年，我国的石油依存度已达到58％。近年来，国际原油价格一直高位运行，给石油路线的芳烃和低碳烯烃的生产技术带来很大的成本压力。其中，对于煤基甲醇、二甲醚原料，由于我国煤炭资源丰富，正逐渐成为一种重要的化工生产原料，成为石油原料的重要补充，可以实现资源多元化、优化产业结构、减轻对石油的过分依赖。因此，考虑以甲醇或二甲醚为原料制备芳烃和低碳烯烃。在各种现有的甲醇、二甲醚催化转化技术中，甲醇/二甲醚转化制芳烃的产物同时包括乙烯、丙烯和芳烃。该技术最初见于1977年Mobil公司的Chang等人(JournalofCatalysis，1977，47，249)报道了在ZSM-5分子筛催化剂上甲醇及其含氧化合物转化制备芳烃等碳氢化合物的方法。1985年，Mobil公司在其申请的美国专利US1590321中，首次公布了甲醇、二甲醚转化制芳烃的研究结果，该研究采用含磷为2.7重量％的ZSM-5分子筛为催化剂，反应温度为400～450℃，甲醇、二甲醚空速1.3(克/小时)/克催化剂。该领域的相关报道和专利较多，但是大多数技术的芳烃，乙烯、丙烯属于副产物，收率低。比如，关于甲醇制芳烃催化剂方面的专利：中国专利CN102372535、CN102371176、CN102371177、CN102372550、CN102372536、CN102371178、CN102416342、CN101550051，美国专利US4615995、US2002/0099249A1等。比如，关于甲醇制芳烃工艺方面的专利：美国专利US4686312，中国专利ZL101244969、ZL1880288、CN101602646、CN101823929、CN101671226、CN102199069、CN102199446、CN1880288等。其中专利CN101602646公开的是一种甲醇/二甲醚生产芳烃的方法及其专用反应装置，采用的工艺还是常见的并列式反应-再生工艺。另外，有些专利公开的技术路线是甲醇制芳烃的同时联产低碳烯烃、汽油等其他产物，如专利CN102775261、CN102146010、CN102531821、CN102190546、CN102372537等。其中，专利CN102775261公开的多功能甲醇加工方法及装置利用甲醇生产低碳烯烃、汽油、芳烃。该方法采用两步法生产工艺，第一步甲醇原料在专用催化剂1作用下生产低碳烯烃，第二步将含低碳烯烃的反应气经换热、急冷、洗涤处理后，在专用催化剂2的作用下合成芳烃和或汽油。两个反应过程的反应器可为固定床或流化床。该方法采用两步法，工艺流程复杂。专利CN102146010公开的是以甲醇为原料生产低碳烯烃及芳烃并联产汽油的工艺。以甲醇为原料并采用分子筛催化剂经甲醇烃化反应和芳构化反应生产低碳烯烃及芳烃并联产汽油。甲醇烃化反应和芳构化反应的反应器为各种类型的固定床反应器，压力0.01～0.5兆帕，温度180～600℃。总液收大于70重量％，三苯收率大于90重量％。该方法也采用两个反应器，工艺流程复杂。专利CN102531821公开的是甲醇和石脑油共进料生产低碳烯烃和/或芳烃的方法，采用负载2.2～6.0重量％La和1.0～2.8重量％P的ZSM-5催化剂，可采用固定床反应器或流化床反应器。反应温度为550～670℃，空速1.0～5(克/小时)/克催化剂。该方法的三烯收率较高，但BTX收率低，只有5～17重量％，如何解决催化剂水热失活问题也未提及。由上面分析可知，截至目前为止，现有专利技术主要集中在对催化剂的改性，也没有详细的催化剂再生方法，对于如何解决催化剂再生过程中水热失活的问题也未见报道；另外，大多数装置都采用高低并列式布局，占地面积较大。本专利技术针对性地提出了技术方案，解决了上述问题。上述现有的以甲醇或二甲醚为原料生产芳烃的流化床技术都采用单一再生器进行催化剂循环反应再生。为保证催化剂高活性，需要再生后催化剂的碳含量尽量低，在0.05～0.1重量％以下，因此不可避免需要高温再生，一般在650～730℃左右。催化剂反应生成的焦炭含氢元素，氢元素氧化反应会产生水蒸气，待生催化剂也会夹带一部份水进入再生器。对于分子筛催化剂，在这种水热氛围下会因分子筛骨架脱铝而损失活性，这种失活是永久性和不可逆的。对于单一再生器反应-再生装置，催化剂总量的绝大部分存在于再生器内，再生器内催化剂藏量过大，催化剂在再生器内的停留时间长，催化剂水热失活严重，使用寿命降低，生产成本增加。本专利技术针对性地提出了两段再生器，待生催化剂直接提升至旋风分离器，并设置半再生催化剂脱气罐的技术方案，解决了上述问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一是催化剂水热失活严重、使用寿命短、装置占地面积大的问题，提供一种新的甲醇或二甲醚生产芳烃和低碳烯烃的同轴式两段再生反应系统。该系统装置具有有效减轻催化剂水热失活，装置占地面积小等优点。本专利技术所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的方法。为解决上述问题之一，本专利技术采用的技术方案如下：一种甲醇或二甲醚生产芳烃和低碳烯烃的同轴式两段再生反应系统，主要包括反应器16、第一再生器2、第二再生器9、汽提器17、脱气罐6，第一再生器2内部设有气固旋风分离器3，上部设有烟气出口20；第二再生器9上部和第一再生器2底部相连，下部和内置下行管13相连，下行管13穿过反应器16，反应器16内部设有气固旋风分离器18，上部设有产品气出口19，反应器16通过斜管24和汽提器17上部相连，汽提器17通过斜管21和提升管5相连，提升管5和气固旋风分离器3直接相连；第二再生器9设置在反应器16上方，第一再生器2设置在第二再生器9上方；反应器16、第一再生器2、第二再生器9在同一轴线上。上述技术方案中，反应器16为湍动流化床反应器；第一再生器2与第二再生器9只有一个烟气出口；第一再生器2下行管13底部设有催化剂滑阀23；催化剂下行管13和反应器直径比为0.05～0.2；第一再生器2和第二再生器9均配置再生气体分布器，第一再生器2和第二再生器9之间设置气体分布板12。为解决上述问题之二，本专利技术采用的技术方案如下：一种甲醇或二甲醚生产芳烃和低碳烯烃的同轴式两段再生反应方法，采用权利要求1所述的装置，所述的方法包括以下几个步骤：a)原料1经原料气体分布器4从反应器16下部进入反应器16和催化剂接触反应，生成反应产物和积炭催化剂，反应产物经气固旋风分离器18分离出催化剂后由反应器出口19进入后续分离装置；b)积炭催化剂下行进入和反应器16下部相连的汽提器17，催化剂经汽提后再经提升立管5进入气固旋风分离器3进行气固分离；c)分离出的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产芳烃和低碳烯烃的再生反应系统，主要包括反应器(16)、第一再生器(2)、第二再生器(9)、汽提器(17)、脱气罐(6)，第一再生器(2)内部设有气固旋风分离器(3)，上部设有烟气出口(20)；第二再生器(9)上部和第一再生器(2)底部相连，下部和内置下行管(13)相连，下行管(13)穿过反应器(16)，反应器(16)内部设有气固旋风分离器(18)，上部设有产品气出口(19)，反应器(16)通过斜管(24)和汽提器(17)上部相连，汽提器(17)通过斜管(21)和提升管(5)相连，提升管(5)和气固旋风分离器(3)直接相连；第二再生器(9)设置在反应器(16)上方，第一再生器(2)设置在第二再生器(9)上方；反应器(16)、第一再生器(2)、第二再生器(9)在同一轴线上。

【技术特征摘要】
1.一种生产芳烃和低碳烯烃的再生反应系统，主要包括反应器(16)、第一再生器(2)、第二再生器(9)、汽提器(17)、脱气罐(6)，第一再生器(2)内部设有气固旋风分离器(3)，上部设有烟气出口(20)；第二再生器(9)上部和第一再生器(2)底部相连，下部和内置下行管(13)相连，下行管(13)穿过反应器(16)，反应器(16)内部设有气固旋风分离器(18)，上部设有产品气出口(19)，反应器(16)通过斜管(24)和汽提器(17)上部相连，汽提器(17)通过斜管(21)和提升管(5)相连，提升管(5)和气固旋风分离器(3)直接相连；第二再生器(9)设置在反应器(16)上方，第一再生器(2)设置在第二再生器(9)上方；反应器(16)、第一再生器(2)、第二再生器(9)在同一轴线上。2.根据权利要求1所述的生产芳烃和低碳烯烃的再生反应系统，其特征在反应器(16)为湍动流化床反应器。3.根据权利要求1所述的生产芳烃和低碳烯烃的再生反应系统，其特征在于第一再生器(2)与第二再生器(9)只有一个烟气出口。4.根据权利要求1所述的生产芳烃和低碳烯烃的再生反应系统，其特征在于第一再生器(2)下行管(13)底部设有催化剂滑阀(23)。5.根据权利要求1所述的生产芳烃和低碳烯烃的再生反应系统，其特征在于催化剂下行管(13)和反应器直径比为0.05～0.2。6.根据权利要求1所述的生产芳烃和低碳烯烃的再生反应系统，其特征在于第一再生器(2)和第二再生器(9)均配置再生气体分布器，第一再生器(2)和第二再生器(9)之间设置气体分布板(12)。7.一种生产芳烃和低碳烯烃的再生反应方法，采用权利要求1～6所述的任意一种反应系统，所述的方法包括以...

【专利技术属性】
技术研发人员：金永明，钟思青，齐国祯，李晓红，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11