[发明专利]一种连续芳构化与催化剂再生的装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉属于化工设备及催化剂处理技术领域，特别涉及C₁-C₂通过芳构化制备芳烃的反 应与催化剂连续再生的装置以及催化剂的再生方法。

背景技术

芳烃是最重要的基础化学品之一，在传统的化工路线中，芳烃主要是石油炼制与煤的干 馏处理得到的。石油路线得到的芳烃纯度高，适于制备各种优质化学品。煤路线得到的芳烃 由于含有噻吩类杂质，品质相对较低，应用受到局限，随着石油资源日益短缺，芳烃的供应 呈紧张趋势，价格居不下，极大提高了后续化学品的生成成本，使其销售受到影响。而利用 天然气(主要成分为甲烷)或石油炼厂干气(主要含甲烷，乙烷，乙烯)进行无氧芳构化制 备芳构则是一条比较新的技术路线。比如中国科学院大连化物所王林胜等(Catal.Lett.1993， 21：35)首次报道在无氧条件下，以Mo/HZSM-5为催化剂，甲烷在固定床连续流动进料情况 下，可以高选择性地转化为苯等芳烃的结果，甲烷的转化率为5~8％，芳烃的选择性近于100％ (不计反应中催化剂上的积炭量)。这发现使甲烷无氧芳构化这一反应受到了前所未有的重 视。同时，石油炼厂干气量大，具有成本低的优点，是将附加值很低的废气(主要用于燃烧) 变成高附加值产品的重要原料。而乙炔或甲醇等原料可以分别从煤—电石路线或煤气化与甲 醇合成进行制备，也具有量大，成本低的特点。

然而，这些反应均需要在450-800℃的高温环境下，通过金属与分子筛复合型催化剂进 行转化。高温转化导致催化剂快速积碳失活，使得过程无法连续进行。在通常的实验室规模 研究中，操作过程大致如下：芳构化过程中固定床反应器中进行，当催化剂失活后，保持催 化剂不动，停止向进芳构化反应器中通芳构化原料气，而改通含氧气体，在一定温度进行催 化剂的再生。当催化剂再生完毕后，将含氧气体改为惰性气体吹扫，然后再改通芳构化原料 气反应。如果芳构化反应与催化剂的再生温度不同，则所有的催化剂均需要同时升温或降温。 显然这样的过程如果直接放大为工作操作过程，由于气体的处理大，设备大，催化剂量大， 则过程的气体切换与反应器的升降温均需要非常长的时间。可以想象，对于一台反应器而言， 可能辅助的操作时间比芳构化主反应的时间还要长，芳烃产品为间歇得到。显然，过程越大， 这种操作方式就不经济。所以上述几个反应至今仍未实现工业应用。

到目前为止，国际上尚没有工业应用的连续芳构化流化床反应装置与催化剂再生装置及 其组合。也没有详细的C₁-C₂烃类芳构化与催化剂再生的操作方法。同时，在催化剂方面的科 研还集中在纯金属与分子筛的研究上，由于分子筛(硅，铝与磷等的结构化合物)强度低， 不能满足流化床中剧烈气固湍动磨损及频繁的反应与再生过程中在输送管道中的高气速输送 下的磨损，目前尚没有适于流化床及固体输送操作的催化剂组成报道。

发明内容

为了克服上述不足，本发明的目的是提供一种连续芳构化与催化剂再生的装置，其特征 在于：所述芳构化与催化剂再生的装置为由将积碳的催化剂利用输送管道从芳构化流化床反 应器1输送至催化剂再生流化床反应器2进行再生，然后再将再生后的催化剂输送回芳构化 的流化床反应器1进行芳构化反应，形成一个连续操作的系统。即将芳构化流化床1的催化 剂出口4与催化剂再生反应器2的催化剂入口27以管道17相连，同时在管道17上设置固体 输送装置16。这样可以将芳构化流化床1中的积碳催化剂输送至催化剂再生反应器2中进行 再生。将催化剂再生反应器的催化剂出口20与芳构化流化床的再生后催化剂入口12以管道 19相连，同时在管道19上设置固体输送装置18。这样可将催化剂再生反应器2中再生后的 催化剂输送至芳构化流化床1中。这样就构成了一个完整的连续芳构化与催化剂再生的装置。

所述的催化剂再生反应器2的直径与高度分别是芳构化流化床反应器1的直径与高度的 1/3～3/4及1/2～1。这样每次在催化剂再生反应器2中进行烧碳再生的催化剂的量仅为芳构 化反应器中1的催化剂总量的1/5-1/10。

这样在芳构化流化床反应器1中的C₁-C₂烃类空速只提高10-20％，在事先向芳构化流化床 中多加部分催化剂的情况下，可保证芳构化床催化剂的空速不发生变化。同时较小规模的催 化剂再生反应器制造成本较低，且再生时需要的气量也较少，配套系统也比较简单，容易实 现工业化。