[发明专利]一种合成气制备芳烃的两段流化床反应器及方法

说明书

本发明公开了一种合成气制备芳烃的两段流化床反应器及方法。该两段反应器下方区域为低温的合成气制甲醇区域，上方区域为高温的甲醇芳构化区域；下方区域的换热器与上方区域的换热器相连，实现冷却水在下方区域中换热变为饱和蒸汽，且控制下方区域的温度；饱和蒸汽在上方区域换热变为过热蒸汽，且控制上方区域的温度；本发明还公布了该装置的使用方法，将甲醇合成催化剂与芳构化催化剂分别制备成较大粒径与较小粒径的流态化催化剂；在气速作用下，甲醇合成催化剂主要停留在下方区域，芳构化催化剂主要停留在上方区域；该反应器具有原料气转化率高，压力条件温和，温度易控等优点。

技术领域

本明属于化学工艺过程及设备技术领域,具体涉及一种甲醇制芳烃的催化剂的再生方法及再生器的构造.

背景技术

合成气芳构化技术是新兴的芳烃的生产工艺，它是在合成气制备甲醇技术，与甲醇制备芳烃技术基本成熟以后，将两个反应合在一个反应器里进行的新过程。其显见优势是不用将生成的甲醇分离与制备成高纯的产品，从而可以将原来独立进行的两个过程的分离单元可以有效合并。其技术挑战在于，原来的甲醇合成催化剂在200-300℃起作用，甲醇制备芳烃催化剂在350-500℃起作用。目前有报道制备多功能的复合型催化剂，企望不生成甲醇产品，而直接制备芳烃。但目前此类催化剂受化学平衡制约，合成气转化率不高，且生成CO2的选择性比较高。同时，由于合成气制芳烃反应在很高的温度与压力下进行，目前尚不明确其失活快慢，是否需要烧碳再生。但原来的合成气制备甲醇的反应器均为固定床，如果沿用固定床反应器进行合成气制备芳烃，将有可能出现催化剂寿命过短，被迫频繁停车再生。也有利用多段流化床制备甲醇的报道，但甲醇合成的反应空速高，芳构化的反应空速低，其结构不一定适用于制备芳烃的需要。同时，以前没有报道两个温度不同的放热反应的换热方式控制与集成。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种一种合成气制备芳烃的两段流化床反应器及方法，在反应器轴向引入横向多孔挡板的方式，实现“先生成甲醇，再生成芳烃”的流化床反应器结构，同时在流化床反应器的上下段之间建立起合理的换热方式，且可以在不同温度区域内引入循环反应的物料。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种合成气制备芳烃的两段流化床反应器，包括用横向多孔板把流化床反应器从轴向上分为上下两个区，在两个区域内均设置换热管，且两个区内的换热管相连通；下方区域为较低温度的甲醇合成催化剂区，上方区域为较高温度的甲醇芳构化催化剂区；并在两个区的下部分别设有气体进口，在上方区域的顶部设有气体出口。

所述上方区域的直径是下方区域的直径1-3倍。

利用所述流化床反应器用合成气制备芳烃的方法，包括如下步骤：

(1)将甲醇合成催化剂制成粒径为150-450微米，密度为600-1200kg/m³的流态化催化剂，将甲醇芳构化催化剂制成粒径为15-80微米，密度为400-850kg/m³的流态化催化剂，将两种催化剂均装填在流化床反应器的下方区域；

(2)将流化床反应器的下方区域预热至200-300℃，通入CO与氢气的合成气，控制压力为1-5MPa，气速为0.3-0.5m/s,将下方区域中的甲醇芳构化催化剂吹至上方区域中；

(3)向下方区域的换热器中通入冷却水，通过冷却水的汽化，将下方区域温度控制在200-300℃；下方区域的换热器中的饱和蒸汽进入上方区域的换热器，控制上方区域的温度在300-500℃,饱和蒸汽变为过饱和蒸汽后，出上方区域的换热器；

(4)合成气经过下方区域的甲醇合成催化剂区，生成甲醇；甲醇在上方区域的甲醇芳构化催化剂区生成芳烃与轻烃以及水，与未反应的合成气一起出流化床反应器；