超重力煤基化工原料合成转化的方法技术

本发明专利技术公开了超重力煤基化工原料合成转化的方法，属于超重力技术领域。该方法是将煤基化工原料转化反应在超重力反应器中进行，将催化剂床层固定在超重力旋转床的转子上，反应过程中催化剂床层始终处于旋转状态。该方法通过调节超重力旋转床转子的转速，强化反应产物的传质过程，控制反应产物的分布，提高目标产物的选择性。本发明专利技术利用超重力旋转床反应器进行煤基合成气，甲醇，二甲醚等化工原料的转化反应，是一种崭新的煤基化工原料转化的新方法。

Synthesis and Conversion of High Gravity Coal-based Chemical Raw Materials

The invention discloses a method for synthesizing and transforming high-gravity coal-based chemical raw materials, which belongs to the field of high-gravity technology. In this method, the conversion reaction of coal-based chemical raw materials is carried out in a hypergravity reactor, and the catalyst bed is fixed on the rotor of the hypergravity rotating bed. During the reaction, the catalyst bed is always in a rotating state. The method can enhance the mass transfer process of reaction products, control the distribution of reaction products and improve the selectivity of target products by adjusting the rotating speed of the rotating bed rotor. The invention utilizes a high gravity rotating bed reactor to convert coal-based syngas, methanol, dimethyl ether and other chemical raw materials, and is a brand-new method for coal-based chemical raw materials conversion.

【技术实现步骤摘要】
超重力煤基化工原料合成转化的方法
本专利技术涉及一种超重力煤基化工原料合成转化的方法，具体的说，涉及一种利用超重力反应器进行煤基化工原料，包括合成气，甲醇，二甲醚，转化为二甲醚，烯烃和芳烃的反应，属于超重力
合成气一步法制二甲醚(STD)，煤基甲醇制二甲醚(MTD)，煤基甲醇制烯烃(MTO)，甲醇制芳烃(MTA)，和煤基二甲醚制烯烃(DTO)，煤基二甲醚制芳烃(DTA)，以及煤基甲醇二甲醚混合物制烯烃(DMTO)是重要C1化工新工艺。
技术介绍
早期的上述工艺均采用固定式反应器。由于以上转化反应均是放热反应，催化剂因积炭致使活性很快衰退，通常需要采用多台固定反应器，并且反应和再生又必须切换操作，使工艺流程和操作复杂化，降低了催化剂的使用效率。为便于反应热及时取出及烧焦再生，目前普遍采用流化床或浆态床反应器。流化床或浆态床对催化剂的强度、耐磨和一定筛分粒度都有严格的要求，因此提高了催化剂的成本。另外，无论采用固定床或流化床反应器，催化剂的再生频率都很高。而且产物分布主要由催化剂性能决定，催化剂都需要特定合成方法和进行改性才能达到需要的产物收率，从而使催化剂的开发成本居高不下。超重力旋转床反应器最早是由英国帝国化学工业公司(ICI)提出的。EP0023745A3提出超重力旋转床可以用于吸收，解吸，蒸馏等过程。中国专利CN1064338A，CN1116146A，CN1116185A成功实现了将超重力旋转床应用于工业规模的油田注水脱氧过程和超细碳酸钙的制备。中国专利CN1507940A，CN1895766A提出在超重力反应器中进行催化反应并公开了在超重力反应器中进行烃类全加氢和部分加氢的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种煤基化工原料转化的方法，具体的说，就是提供一种超重力强化煤基化工原料转化的方法。本专利技术的方法是以完全不同于固定床、流化床和浆态床反应器的方式进行反应的，是一种全新的煤基化工原料的转化方法。本专利技术的一种煤基化工原料转化的方法，其特征在于，煤基化工原料转化反应在超重力反应器中进行。将上述反应的催化剂固定在超重力反应器的转子上，在反应过程中催化剂床层始终处于旋转状态，反应物料通过旋转的催化剂床层转化为产品。本专利技术的方法通过调节超重力反应器中催化剂床层的旋转速度，强化反应生成物的传质过程，调控反应生成物在催化剂上的停留时间，从而抑制二次反应发生，提高目标产物的选择性，并且提高催化剂寿命。由于超重力反应器可以强化传质和反应过程，在超重力反应器中进行的上述转化反应，可以强化产物与催化剂之间的传质，减少产物扩散对催化反应过程的影响，使反应物迅速离开反应环境，促使反应物向产物方向移动，从而克服常规重力场反应器的缺点，达到提高催化剂利用效率，提高催化剂选择性，减少副产物生成，降低能耗的效果。同时，由于传热过程的强化使反应热迅速被移除，使催化反应更加平稳运行。本专利技术的化工原料转化制烯烃所述转化反应为气固两相反应，所述的反应物料为煤基合成气、煤基甲醇或煤基二甲醚，产品为二甲醚，烯烃和芳烃。优选合成气一步法制二甲醚(STD)、煤基甲醇制二甲醚(MTD)、煤基甲醇制烯烃(MTO)、甲醇制芳烃(MTA)，和煤基二甲醚制烯烃(DTO)、煤基二甲醚制芳烃(DTA)，以及煤基甲醇二甲醚混合物制烯烃(DMTO)反应。所述的超重力强化煤基化工原料转化的工艺条件为：超重力反应器的催化剂床层的转速为200-3000rpm；反应温度为250℃-500℃，反应压力位1-70atm，气体空速为100-100000h-1。本专利技术方法所述的超重力反应器可以使用现有技术中已有的设备，优选使用本专利技术附图所示的超重力反应器。具体实施方式本专利技术的方法的具体过程如下：合成气一步法制二甲醚(STD)，煤基甲醇制二甲醚(MTD)，煤基甲醇制烯烃(MTO)，甲醇制芳烃(MTA)，和煤基二甲醚制烯烃(DTO)，煤基二甲醚制芳烃(DTA)，以及煤基甲醇二甲醚混合物制烯烃(DMTO)反应的催化剂安装在超重力反应器的转子中，反应过程中催化剂床层始终处于高速旋转状态。反应物料由超重力反应器的入口进入，通过高速旋转的催化剂床层。生成的产物由超重力反应器出口排出，并经气相色谱分析测定。在空速一定的情况下，通过调节催化剂床层的转速可以控制产物离开反应环境的时间，从而控制产物的选择性。由于以上转化反应均是放热反应，催化剂因积炭致使活性很快衰退，通常需要采用多台固定反应器，并且反应和再生又必须切换操作，使工艺流程和操作复杂化，降低了催化剂的使用效率。为便于反应热及时取出及烧焦再生，目前普遍采用流化床或浆态床反应器。流化床或浆态床对催化剂的强度、耐磨和一定筛分粒度都有严格的要求，因此提高了催化剂的成本。另外，无论采用固定床或流化床反应器，催化剂的再生频率都很高。而且产物分布主要由催化剂性能决定，催化剂都需要特定合成方法和进行改性才能达到需要的产物收率，从而使催化剂的开发成本居高不下。另外，以上反应的产物和中间产物不能及时扩散出催化反应场，进而发生二次反应生成非目标产物，进而降低目标产物的选择性。另外，产物和中间产物在催化剂上停留时间过长也是催化剂积碳的原因之一，而积碳是上述反应催化剂失活的重要原因。由于超重力反应器具有如下优势：强化传热。以上反应均是放热反应。在放热反应过程中，及时排除反应热是至关重要的。在传统的固定床反应器中进行放热反应时，如果热量不能及时被带出，反应温度容易失控。而在超重力反应器中，由于产物在超重力的强化作用下迅速离开催化剂床层，反应放热被迅速带出反应区域，因此易于控制反应温度，适用于以上煤基化工原料转化反应。强化传质。以上煤基化工原料转化反应的生成物与催化剂之间的传质过程在超重力作用下得到强化，有效减少或消除了扩散过程对上述反应的影响，使生成的产物得以迅速离开反应环境，有效抑制催化剂积碳失活，提高目标产物选择性及产率，并促使反应物加快向产物方向移动，从而提高反应效率。因此，本专利技术利用超重力强化煤基化工原料转化制二甲醚，烯烃和芳烃的方法，是完全不同于传统煤基化工原料转化工艺的新方法。本专利技术的方法具有目的产物选择性高，传质，传热性能好，催化剂寿命长的特点。图1是本专利技术所采用的超重力反应器的示意图。1.反应物入口2.催化剂床层3.转子4.产物出口将催化剂安装在超重力反应器的转子中，反应过程中催化剂床层始终处于高速旋转状态。反应物料经气化后由超重力反应器的入口进入，通过高速旋转的催化剂床层。生成的产物由超重力反应器出口排出，并经气相色谱分析测定，超重力反应器的示意图见图1。在空速一定的情况下，通过调节催化剂床层的转速可以控制产物离开反应环境的时间，从而控制产物的选择性。实施例1利用超重力反应器进行甲醇制烯烃反应。使用甲醇纯度为99％。将市售未经任何改性的SAPO-34分子筛作为甲醇制烯烃催化剂放入网状支撑件内，固定于超重力反应器的转子上。进行甲醇制烯烃反应的工艺条件如下：甲醇气体空速：2500h-1，反应温度：370℃，反应压力：0.1MPa催化剂床层转速：500-1500rpm超重力强化甲醇制烯烃反应结果：对比例1利用固定床反应器进行甲醇制烯烃反应。使用甲醇纯度为99％。将市售未经任何改性的SAPO-34分子筛作为甲醇制烯烃催化剂放入固定床反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超重力煤基化工原料合成转化的方法，其特征在于，煤基化工原料转化反应在超重力反应器中进行。

【技术特征摘要】
1.一种超重力煤基化工原料合成转化的方法，其特征在于，煤基化工原料转化反应在超重力反应器中进行。2.根据权利要求1所述的超重力强化煤基化工原料转化反应方法，其特征在于，催化剂固定在超重力反应器的转子上，反应过程中催化剂床层是始终处于旋转状态。3.根据权利要求1所述的超重力强化煤基化工原料转化反应方法，其特征在于，所述的煤基化工原料包括合成气，甲醇，二甲醚。4.根据权利要求2所述的超重力强化煤基化工原料转化反应方法，其特征在于所述转化反应为气固两相反应。5.根据权利要求1所述的超重力强化煤基化工原料转化反应方法，其特征在于所述的转化反应是合成气一步法制二甲醚(STD)、煤基甲醇制...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟路海，
申请(专利权)人：西安玖诚玖谊实业有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61