用于乙炔制轻质芳烃的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了用于乙炔制轻质芳烃的系统和方法，其中，系统包括：预热炉、提升管反应器、沉降罐、气液分离罐和分馏塔，预热炉具有乙炔入口和低温乙炔出口；提升管反应器由上下布置的反应段和预热段组成，提升管反应器的外周壁设置有夹套，夹套内设置有加热盘管，预热段的底部具有低温乙炔入口、氮气入口和催化剂粉末入口，反应段的顶部具有反应产物出口；沉降罐具有反应产物入口、积炭催化剂出口和混合产物出口；气液分离罐具有混合产物入口、气相产物出口和液相产物出口；分馏塔具有液相产物入口、重质芳烃出口和轻质芳烃出口。采用该系统可实现乙炔制轻质芳烃反应过程的连续操作，并能显著提高乙炔的转化率和轻质芳烃的收率。

Systems and methods for the use of acetylene for light aromatics

【技术实现步骤摘要】
用于乙炔制轻质芳烃的系统和方法
本专利技术属于材料化工领域，具体而言，本专利技术涉及用于乙炔制轻质芳烃的系统和方法。
技术介绍
苯、甲苯和二甲苯等轻质芳烃为最重要的化工基础原料之一，广泛应用于生产橡胶、纤维、塑料和染料等化工产品。目前，芳烃主要来源于石油化工中的催化重整和烃类热解，但是目前石油资源越来越匮乏，因此，开发其他路径生产轻质芳烃势在必行。
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用于乙炔制轻质芳烃的系统和方法。采用本专利技术提出的用于乙炔制轻质芳烃的系统，不仅可以实现乙炔制芳烃反应过程的连续操作，使反应具有较高的活性，还能够显著提高乙炔的转化率和轻质芳烃的收率。本专利技术是基于以下发现完成的：乙炔具有很高的反应活性，易深度反应聚合生成链状聚合物或稠环芳烃，产生积炭，导致轻质芳烃收率低。采用固定床方式进行催化反应，催化剂会由于积炭过多而快速失活，造成反应活性过低，并需停工卸载催化剂进行烧炭再生，无法长周期连续操作，经济效益较差。为此，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种用于乙炔制轻质芳烃的系统，包括：预热炉，所述预热炉具有乙炔入口和低温乙炔出口；提升管反应器，所述提升管反应器由上下布置的反应段和预热段组成，所述提升管反应器的外周壁设置有夹套，所述夹套内设置有加热盘管，所述预热段的底部具有低温乙炔入口、氮气入口和催化剂粉末入口，所述反应段的顶部具有反应产物出口，所述低温乙炔入口与所述低温乙炔出口相连；沉降罐，所述沉降罐具有反应产物入口、积炭催化剂出口和混合产物出口，所述反应产物入口与所述反应产物出口相连；气液分离罐，所述气液分离罐具有混合产物入口、气相产物出口和液相产物出口，所述混合产物入口与所述混合产物出口相连；分馏塔，所述分馏塔具有液相产物入口、重质芳烃出口和轻质芳烃出口，所述液相产物入口与所述液相产物出口相连。根据本专利技术上述实施例的用于乙炔制轻质芳烃的系统，可以利用预热炉对乙炔进行预热得到低温乙炔，并将催化剂、氮气和低温乙炔通入提升管反应器的预热段进行预热后进入反应段发生聚合反应，将得到的含有芳烃的反应产物同催化剂通入沉降罐内使催化剂沉降，得到积炭催化剂和混合产物，再将分离积炭催化剂后得到的混合产物通入气液分离罐进行分离处理，得到气相产物和液相产物，然后进一步利用分馏塔对液相产物进行分离，得到重质芳烃和轻质芳烃。由此，通过采用本专利技术上述实施例的用于乙炔制轻质芳烃的系统，可以有效解决催化剂积炭过快易失活带来的反应活性过低问题，以及频繁停开工带来的经济损失问题，实现乙炔制芳烃反应过程的连续操作，并使乙炔制芳烃反应具有较高的活性，进而显著提高乙炔的转化率和轻质芳烃的收率。另外，根据本专利技术上述实施例的用于乙炔制轻质芳烃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，乙炔制轻质芳烃的系统进一步包括：再生器，所述再生器具有积炭催化剂入口、空气入口、烟气出口和氧化催化剂出口，所述积炭催化剂入口与所述积炭催化剂出口相连；还原罐，所述还原罐具有氧化催化剂入口、氢气入口、尾气出口和再生催化剂出口，所述氧化催化剂入口与所述氧化催化剂出口相连，所述再生催化剂出口与所述提升管反应器的催化剂粉末入口相连。由此，可以有效实现催化剂的再生以及再生过程的连续操作，进而实现催化剂的循环利用，并降低生产成本。在本专利技术的一些实施例中，所述反应段的横截面由下至上逐渐变小，所述反应段的高度与所述反应段的内径比为(150-800)：1。由此，可以使反应段中混合气体的流速保持在一个适宜的范围，实现对催化剂的输送，显著提高乙炔制轻质芳烃的效率。在本专利技术的一些实施例中，所述反应段底端与顶端内径比为(1.25-2)：1。由此，可以有效避免催化剂在反应段发生沉降。在本专利技术的一些实施中，所述预热段的横截面积恒定，所述预热段与所述反应段的高度比为1：(3-8)。在本专利技术的一些实施中，所述提升管反应器、所述沉降罐和所述气液分离罐的内壁上均具有陶瓷涂层。由此，可以有效避免在200℃以上时乙炔与不锈钢等金属发生副反应。根据本专利技术的第二个方面，本专利技术还提出了一种采用上述用于乙炔制轻质芳烃的系统制备轻质芳烃的方法，包括：(1)将乙炔通入所述预热炉内进行预热，以便得到低温乙炔；(2)将所述低温乙炔、氮气和催化剂粉末通入所述提升管反应器的预热段内进行预热，预热后的乙炔和催化剂进入反应段内，并在催化剂的作用下发生聚合反应得到含有芳烃的反应产物，所述反应产物和催化剂一同由所述反应段的反应产物出口排出；(3)所述反应产物同催化剂排出后被通入所述沉降罐内，在所述沉降罐内使催化剂沉降并与反应产物分离，以便得到积炭催化剂和混合产物；(4)所述混合产物被通入所述气液分离罐内进行分离处理，以便得到气相产物和液相产物；以及(5)将所述液相产物通入所述分馏塔内进行分馏处理，以便分别得到重质芳烃和轻质芳烃。由此，通过采用本专利技术上述实施例的乙炔制备轻质芳烃的方法，可以有效解决催化剂积炭过快易失活带来的反应活性过低问题，以及频繁停开工带来的经济损失问题，实现乙炔制芳烃反应过程的连续操作，并使乙炔制芳烃反应具有较高的活性，进而显著提高乙炔的转化率和轻质芳烃的收率。另外，根据本专利技术上述实施例的乙炔制备轻质芳烃的方法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，乙炔制备轻质芳烃的方法进一步包括：(6)将积炭催化剂通入所述再生器内与空气接触进行烧炭再生，以便得到氧化催化剂；(7)将所述氧化催化剂通入所述还原罐内与氢气接触进行还原处理，以便得到再生催化剂。由此，可以有效实现催化剂的再生以及再生过程的连续操作，进而实现催化剂的循环利用，并降低生产成本。在本专利技术的一些实施例中，步骤(2)所述乙炔与氮气的混合比例为1:(3-9)。由此，不仅可以进一步提高乙炔的转化率，还可以显著提高轻质芳烃的收率。在本专利技术的一些实施例中，步骤(2)中，单位时间内所述乙炔与所述催化剂粉末进料质量比为(2-6)：1。由此，可以进一步提高乙炔制备轻质芳烃的反应效率，以及乙炔的转化率和轻质芳烃的收率。在本专利技术的一些是实施例中，所述乙炔与所述氮气的混合气的气体流速为4-10m/s，优选6-8m/s。由此，可以将反应产物同催化剂顺利排出，避免催化剂在反应段中沉降，实现乙炔制芳烃反应过程的连续操作。在本专利技术的一些是实施例中，所述乙炔、所述氮气和所述催化剂在反应段的停留时间为0.5-2s。由此，可以使乙炔在催化剂的作用下充分反应，进而进一步提高乙炔的转化率和轻质芳烃的收率。在本专利技术的一些是实施例中，步骤(6)所述烧炭再生的温度不高于700℃。由此，可以有效除去催化剂上的积炭。在本专利技术的一些是实施例中，步骤(6)所述烧炭再生的空气流速为0.6-1m/s。由此，可以进一步提高烧炭再生的效率。附图说明图1是根据本专利技术一个实施例的用于乙炔制轻质芳烃的系统结构示意图。图2是据本专利技术又一个实施例的用于乙炔制轻质芳烃的系统结构示意图。图3是根据本专利技术一个实施例的乙炔制轻质芳烃的方法流程图。图4是根据本专利技术又一个实施例的乙炔制轻质芳烃的方法流程图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于乙炔制轻质芳烃的系统，其特征在于，包括：预热炉，所述预热炉具有乙炔入口和低温乙炔出口；提升管反应器，所述提升管反应器由上下布置的反应段和预热段组成，所述提升管反应器的外周壁设置有夹套，所述夹套内设置有加热盘管，所述预热段的底部具有低温乙炔入口、氮气入口和催化剂粉末入口，所述反应段的顶部具有反应产物出口，所述低温乙炔入口与所述低温乙炔出口相连；沉降罐，所述沉降罐具有反应产物入口、积炭催化剂出口和混合产物出口，所述反应产物入口与所述反应产物出口相连；气液分离罐，所述气液分离罐具有混合产物入口、气相产物出口和液相产物出口，所述混合产物入口与所述混合产物出口相连；分馏塔，所述分馏塔具有液相产物入口、重质芳烃出口和轻质芳烃出口，所述液相产物入口与所述液相产物出口相连。

【技术特征摘要】
1.一种用于乙炔制轻质芳烃的系统，其特征在于，包括：预热炉，所述预热炉具有乙炔入口和低温乙炔出口；提升管反应器，所述提升管反应器由上下布置的反应段和预热段组成，所述提升管反应器的外周壁设置有夹套，所述夹套内设置有加热盘管，所述预热段的底部具有低温乙炔入口、氮气入口和催化剂粉末入口，所述反应段的顶部具有反应产物出口，所述低温乙炔入口与所述低温乙炔出口相连；沉降罐，所述沉降罐具有反应产物入口、积炭催化剂出口和混合产物出口，所述反应产物入口与所述反应产物出口相连；气液分离罐，所述气液分离罐具有混合产物入口、气相产物出口和液相产物出口，所述混合产物入口与所述混合产物出口相连；分馏塔，所述分馏塔具有液相产物入口、重质芳烃出口和轻质芳烃出口，所述液相产物入口与所述液相产物出口相连。2.根据权利要求1所述的用于乙炔制轻质芳烃的系统，其特征在于，进一步包括：再生器，所述再生器具有积炭催化剂入口、空气入口、烟气出口和氧化催化剂出口，所述积炭催化剂入口与所述积炭催化剂出口相连；还原罐，所述还原罐具有氧化催化剂入口、氢气入口、尾气出口和再生催化剂出口，所述氧化催化剂入口与所述氧化催化剂出口相连，所述再生催化剂出口与所述提升管反应器的催化剂粉末入口相连。3.根据权利要求1所述的用于乙炔制轻质芳烃的系统，其特征在于，所述反应段的横截面由下至上逐渐变小，所述反应段的高度与所述反应段的内径比为(150-800)：1，任选地，所述反应段底端与顶端内径比为(1.25-2)：1。4.根据权利要求1所述的用于乙炔制轻质芳烃的系统，其特征在于，所述预热段的横截面积恒定，所述预热段与所述反应段的高度比为1：(3-8)。5.根据权利要求1所述的用于乙炔制轻质芳烃的系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：许梅梅，闫琛洋，史学君，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