一种用于评价低碳烃氧化催化剂性能的中试试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于评价低碳烃氧化催化剂性能的中试试验装置，所述装置包括原料配置系统、反应系统、吸收系统、贫循环气组分调控系统、循环压缩系统以及在线分析系统；所述原料配置系统、反应系统、吸收系统、贫循环气组分调控系统、循环压缩系统依次相连，并组合一个闭合回路；采用所述试验装置可以很好地解决现有的气体循环式工艺低碳烃氧化催化剂性能的中试试验装置在保证装置压力流量等工艺状况稳定的同时，无法有效调节循环气中累计的CO

A pilot plant for evaluating the performance of low carbon hydrocarbon oxidation catalyst

【技术实现步骤摘要】
一种用于评价低碳烃氧化催化剂性能的中试试验装置
本专利技术属于催化剂研发过程
，具体涉及一种用于评价低碳烃氧化催化剂性能的中试试验装置。
技术介绍
低碳烃的催化氧化过程有着重要的经济价值。例如乙烯环氧化制得的环氧乙烷应用于生产化纤的原料乙二醇，丙烷或丙烯氧化制得的丙烯醛和丙烯酸应用于农药和涂料，异丁烯氧化制得的甲基丙烯酸可用于生产有机玻璃。其他一些低碳烃催化氧化制备高附加值化学品新方法和新工艺也一直是人们的研究热点。凡此种种，其生产工艺的技术核心便是低碳烃氧化催化剂。低碳烃氧化催化剂的开发一般需要经过小试研究、中试放大和工业试验三个阶段。其中中试放大很重要的研究内容就是采用中试装置对放大后的催化剂进行性能评价，这既是对小试研究的成果进行量级放大后的验证，又要在更接近实际生产的情况下，为工艺包提供数据，减少工业试验失败的风险。可以说，中试放大研究在低碳烃氧化催化剂的开发周期中，是一个承前启后的关键环节。很多小试催化剂技术有很好的反应结果，但却最终无法转化成为生产力，往往就是在中试放大过程中出现了各种各样的问题，其中一个常出现的问题就是缺乏合适的中试评价装置。低碳烃氧化催化剂虽然对目标产物有较高的选择性，但不可避免的仍有一部分低碳烃会被深度氧化为COx碳氧化物(副产物)，由于低碳烃氧化工业装置绝大部分采用循环工艺，这些副产物若不及时处理，会随着反应循环而逐渐积累。现有工业装置一般采用脱碳分离单元，控制碳氧化物在循环气中的含量。但中试装置由于投资、原料来源和产地的限制，配套脱碳分离单元是不现实的，所以如果中试装置为了获得更接近工业运行状况的催化剂性能评价结果而也采用循环工艺，则如何在保证装置评价数据准确稳定的同时有效控制碳氧化物的含量，就成为了一个关键性的技术难题。中国专利文献CN205426877U提供了一种原粒度催化剂评价装置，该装置是将反应后的部分气体返回装置，并排出一些气体，但该方案并没有公开如何通过排出一部分气体后仍能准确地测定循环气组成的相关内容，因此，其无法实现装置评价数据准确稳定的同时有效控制碳氧化物的含量。
技术实现思路
为了改善现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种用于评价低碳烃氧化催化剂性能的中试试验装置，采用所述试验装置能够实现对催化剂准确且稳定的评价，为催化剂样品从小试到工业化提供了重要的保障。本专利技术中，所述的低碳烃是指单分子中碳原子少于5个的烃类物质，包括甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、正丁烷、异丁烷、1-丁烯、2-丁烯、异丁烯、丁二烯等。本专利技术目的是通过如下技术方案实现的：一种用于评价低碳烃氧化催化剂性能的中试试验装置，所述装置包括原料配置系统、反应系统、吸收系统、贫循环气组分调控系统、循环压缩系统以及在线分析系统；所述原料配置系统、反应系统、吸收系统、贫循环气组分调控系统、循环压缩系统依次相连，并组合一个闭合回路；所述在线分析系统与所述原料配置系统、所述反应系统、所述吸收系统、所述贫循环气组分调控系统、所述循环压缩系统中至少两个系统相连。根据本专利技术，所述原料配置系统用于按照工艺条件中对原料各组分的含量要求配置原料混合气；其中，所述反应系统用于实现催化剂样品的催化反应；其中，所述吸收系统用于吸收反应系统产生的目的产物；其中，所述贫循环气组分调控系统用于调控贫循环气中的碳氧化物组分含量；其中，所述循环压缩系统用于将贫循环气返回至原料配置系统；其中，所述在线分析系统用于在线分析循环气的组分含量，以便调控循环气组成和获得催化剂反应数据。根据本专利技术，所述原料配置系统包括用于配置原料的混合器，所述混合器包括至少三个接口，即第一接口、第二接口和第三接口，所述第一接口分别与原料气管道和循环压缩系统相连接，所述第二接口与氧化剂管道相连接，所述第三接口与反应系统相连接。根据本专利技术，所述反应系统包括反应器，所述反应器包括反应管、加热器、换热介质容器、第一测温元件以及压力检测元件；其中，所述反应管设置在换热介质容器中；所述换热介质容器中填充换热介质；所述第一测温元件用于监测换热介质容器内换热介质的温度，以保证所述换热介质能达到需要的温度；所述压力检测元件用于监测换热介质容器内的压力，防止超压破坏容器结构；所述加热器用于给换热介质提供热量。根据本专利技术，所述反应管还包括能够快速泄压的构件。可选地，所述构件是压力控制器，安全阀和爆破片中一种或多种的组合。根据本专利技术，所述能够快速泄压的构件设置在反应管的上端和/或下端，例如，所述构件设置在反应管的上端。根据本专利技术，所述反应系统还包括第二测温元件；所述第二测温元件用于测量反应管温度，可以设置在反应管外侧、内侧等几个部位的任意一处或多处。示例性地，所述第二测温元件为一个，设置在反应管内侧；或者所述第二测温元件例如包括两个，其中一个设置在反应管内侧，另一个设置在反应管外侧；或者所述第二测温元件例如包括三个，其中一个设置在反应管内侧，第二个设置在反应管外侧，第三个设置在加热器表面；这样的设置可以更好的测试反应过程中所需的温度。根据本专利技术，所述吸收系统包括一个或多个吸收设备，以确保能够将反应后气体中的生成物组分吸收完全。当所述吸收设备为多个时，可以是串联设置也可以是并联设置，优选为串联设置。根据本专利技术，所述吸收系统还包括一个缓冲槽，其位于所述吸收设备的下部且与所述吸收设备连接，用于稀释所述吸收剂，便于排放。根据本专利技术，所述贫循环气组分调控系统包括压力容器、与压力容器相连的一条或多条自动泄放组分调控管路、与压力容器相连的一条或多条自动泄放压力调控管路以及设置在压力容器上的压力检测元件；其中，每条自动泄放组分调控管路分别通过仪表控制系统控制，根据在线分析反馈的组分分析结果，实时调整泄放的气体量；每条自动泄放压力调控管路根据压力检测元件反馈的容器压力值，实时调整泄放的气体量；通过设置自动泄放组分调控管路和自动泄放压力调控管路，能够使得所述贫循环气组分调控系统在满足对贫循环气组分调控的同时，还能保证所述试验装置压力的稳定。根据本专利技术，所述压力容器的数量为一个或多个；若为多个时，其中至少一个压力容器与一条或多条自动泄放组分调控管路连接、至少一个压力容器与一条或多条自动泄放压力调控管路连接，至少一个压力容器上设置压力检测元件。示例性地，所述贫循环气组分调控系统包括一个压力容器、与压力容器相连的一条自动泄放组分调控管路、一条自动泄放压力调控管路以及设置在压力容器上的压力检测元件。示例性地，所述贫循环气组分调控系统包括两个压力容器、与其中一个压力容器相连的一条自动泄放组分调控管路、与其中一个压力容器或与其中另一个压力容器相连的一条自动泄放压力调控管路，以及设置在其中一个压力容器上的压力检测元件。根据本专利技术，经贫循环气组分调控系统调控组分后的贫循环气，经循环压缩系统提供动力，循环回原料配置系统。根据本专利技术，所述循环压缩系统包括至少一台压缩机和缓冲容器，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于评价低碳烃氧化催化剂性能的中试试验装置，所述装置包括原料配置系统、反应系统、吸收系统、贫循环气组分调控系统、循环压缩系统以及在线分析系统；/n所述原料配置系统、反应系统、吸收系统、贫循环气组分调控系统、循环压缩系统依次相连，并组合一个闭合回路；/n所述在线分析系统与所述原料配置系统、所述反应系统、所述吸收系统、所述贫循环气组分调控系统、所述循环压缩系统中至少两个系统相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于评价低碳烃氧化催化剂性能的中试试验装置，所述装置包括原料配置系统、反应系统、吸收系统、贫循环气组分调控系统、循环压缩系统以及在线分析系统；
所述原料配置系统、反应系统、吸收系统、贫循环气组分调控系统、循环压缩系统依次相连，并组合一个闭合回路；
所述在线分析系统与所述原料配置系统、所述反应系统、所述吸收系统、所述贫循环气组分调控系统、所述循环压缩系统中至少两个系统相连。


2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述原料配置系统用于按照工艺条件中对原料各组分的含量要求配置原料混合气；
所述反应系统用于实现催化剂样品的催化反应；
所述吸收系统用于吸收反应系统产生的目的产物；
所述贫循环气组分调控系统用于调控贫循环气中的碳氧化物组分含量；
所述循环压缩系统用于将贫循环气返回至原料配置系统；
所述在线分析系统用于在线分析循环气的组分含量，以便调控循环气组成和获得催化剂反应数据。


3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述原料配置系统包括用于配置原料的混合器，所述混合器包括至少三个接口，即第一接口、第二接口和第三接口，所述第一接口分别与原料气管道和循环压缩系统相连接，所述第二接口与氧化剂管道相连接，所述第三接口与反应系统相连接。


4.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其中，所述反应系统包括反应器，所述反应器包括反应管、加热器、换热介质容器、第一测温元件以及压力检测元件；
其中，所述反应管设置在换热介质容器中；所述换热介质容器中填充换热介质；所述第一测温元件用于监测换热介质容器内换热介质的温度，以保证所述换热介质能达到需要的温度；所述压力检测元件用于监测换热介质容器内的压力，防止超压破坏容器结构；所述加热器用于给换热介质提供热量。
优选地，所述反应管还包括能够快速泄压的构件。


5.根据权利要求1-4任一项所述的装置，其中，所述反应系统还包括第二测温元件；所述第二测温元件用于测量反应管温度。
优选地，所述第二测温元件设置在反应管外侧、内侧等几个部位的任意一处或多处。
例如，所述第二测温元件为一个，设置在反应管内侧；
或者所述第二测温元件为两个，其中一个设置在反应管内侧，另一个设置在反应管外侧；
或者所述第二测温元件为三个，其中一个设置在反应管内侧，第二个设置在反应管外侧，第三个设置在加热器表面。


6.根据权利要求1-5任一项所述的装置，其中，所述吸收系统包括一个或多个吸收设备，以确保能够将反应后气体中的生成物组分吸收完全。
优选地，当所述吸收设备为多个时，可以是串联设置也可以是并联设置，优选为串联设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷育英，谢元，南洋，
申请(专利权)人：兰州金润宏成石油化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：甘肃;62