[发明专利]一种降低临氢固定床反应系统中循环氢内副产物的方法和装置

说明书

本发明涉及一种降低临氢固定床反应系统中循环氢内副产物的方法及装置，所述副产物包括烯烃及碳氧化合物，所述临氢固定床反应系统包括通有循环氢的临氢固定床反应器；其中，在所述固定床反应器内设置有主反应催化剂床层和保护剂床层，用于脱除包含烯烃和碳氧化合物的副产物。本发明不需要增加别的设备，只需要在原反应器内添加保护剂床层，没有增加设备运行成本；同时，本发明所述方法或装置对副产物的脱除不需要特殊的反应条件，保护剂根据反应类型、反应温度和压力进行调整，与主反应催化剂床层的反应同条件进行即可，而不需要单独设置控温和控压系统。

技术领域

本发明涉及降低临氢固定床反应系统中循环氢内副产物的去除，所述副产物包括烯烃及碳氧化合物，尤其涉及降低反应系统中循环氢内副产物的方法和装置。

背景技术

甲苯甲醇甲基化合成二甲苯是一条增产二甲苯的新工艺路线，可分为热力学平衡型(MTX)和择形甲基化反应(MTPX)，对应的目标产物分别是混合二甲苯(X)和对二甲苯(PX)。现阶段，该反应催化剂为改性沸石分子筛，常见改性助剂为金属及氧化物，例如Pt、Ni、MgO、SiO₂等。

由于反应原料甲醇在酸催化作用下会发生甲醇制烯烃副反应，烯烃作为一种活泼的积碳前驱体极易导致催化剂积碳失活。此外，甲醇自身分解反应以及水和积碳的水煤气反应会生成大量的碳氧化合物(CO、CO₂)，易引起改性助剂中毒失活，是影响催化剂稳定性的另一个重要因素。

甲苯甲醇甲基化技术可分为流化床和固定床反应工艺，其中固定床反应工艺需要反应临水和临氢以降低催化剂积碳速率，同时气液分离后的富氢气相产物循环进甲基化反应器。

专利CN103772129A中指出，甲苯甲基化催化剂采用的是固体酸催化剂，且反应体系中有甲醇原料的存在，甲醇易在一定温度下易分解生成烯烃等杂质，在固体酸催化剂的表面，烯烃本身极易聚合或与反应物料中的芳烃进一步缩聚而导致积炭，从而将催化剂表面的活性位覆盖而导致催化剂失活。为了解决上述问题，通过应用多段串联反应器的甲苯甲基化工艺，在提高甲苯甲基化催化剂转化率的同时，可以有效的提高甲苯甲基化催化剂的寿命，并可选择性的使用分段反应器，进行催化剂再生，达到连续稳定的生产效果，其反应产物可通过现有的技术手段进行后续分离，可进一步得到对二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯和乙苯，从而提升产品的附加值。但是，其所述方法对设备要求较高。

专利103265394A公开了一种甲烷化反应系统及其工艺，所述系统包括：至少两个并联的反应器。其中，至少一个反应器在进行甲烷化反应的同时，至少另一个反应器在CO₂参与下进行催化剂消碳再生反应或也进行甲烷化反应，每个反应器如此交替地进行甲烷化反应和催化剂消碳再生反应，使甲烷化反应顺利持续地进行，同时，催化剂保持原始反应活性。本发明还涉及一种催化剂的消碳再生工艺，所述再生工艺包括使催化剂表面上的积碳与CO₂接触并反应生成CO，从而清除掉催化剂表面上的积碳而使所述催化剂再生。该专利需要两个反应器交替进行，同样造成了设备的高成本。

为了降低循环氢里面有害气相副产物含量，现有技术还有通过增加高分顶尾气排放和补充氢量来实现，不仅增加设备运行成本，而且不能彻底去除循环气里面烯烃和碳氧化合物等有害副产物，大大加快催化剂失活速率。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷，本发明提出一种降低甲苯甲醇甲基化循环氢中烯烃及碳氧化合物的方法，该方法可以有效地去除反应(例如甲苯甲醇甲基化)循环氢中烯烃、一氧化碳以及二氧化碳副产物，抑制催化剂积碳速率以及改性助剂中毒，有效地提高反应(例如甲苯甲醇甲基化)催化剂稳定性，降低循环氢排放量。

本发明的目的之一是提供一种降低临氢固定床反应系统中循环氢内副产物的方法，所述副产物包括烯烃及碳氧化合物，所述临氢固定床反应系统包括临氢固定床反应器。其中，在所述临氢固定床反应器内设置有主反应催化剂床层，用于进行主反应。特别地，在所述临氢固定床反应器内还设置有保护剂床层，在所述保护剂床层上设置有用于脱除包括烯烃和碳氧化合物副产物的保护剂。