[发明专利]双颗粒催化剂耦合催化方法及反应系统

说明书

本发明涉及气‑固相化学反应领域，公开了双颗粒催化剂耦合催化方法及反应系统。方法包括：使由再生器导出的轻颗粒催化剂进入含有重颗粒催化剂的第一流化床反应器中，重颗粒催化剂在第一流化床反应器中参与进行第一化学反应，轻颗粒催化剂为第一化学反应供热或取热；轻颗粒催化剂进入第二流化床反应器中参与进行第二化学反应；然后催化剂颗粒进入再生器中再生；经再生器再生后的催化剂颗粒被再次输送至第一流化床反应器。反应系统，其包括：第一流化床反应器、第二流化床反应器以及再生器。本发明可实现在同一系统不同反应区中实现催化剂和化学反应的高度匹配；可实现两种颗粒快速的传热，可实现热量的高效利用避免热量浪费，减少设备投资。

技术领域

本发明涉及气-固相化学反应领域，具体而言，涉及双颗粒催化剂耦合催化方法及反应系统。

背景技术

气-固流化床反应器和液-固流化床反应器(又称浆态床或悬浮床反应器)在石油炼制、石油化工和煤化工等领域得以大量应用。固体颗粒(催化剂或载热体)在连续相(气体或液体或气液乳化相)流动力作用下呈现流化状态，固体颗粒以悬浮状态与连续相良好接触，并使固体颗粒本身也具有类似于流体的性质，使其在化学反应器的引入、导出和输送变得容易。固体颗粒在流化床反应器内的激烈混合，使得流化床反应器的物料浓度和温度趋向均一，连续相流体和固体颗粒间传热、传质速率较其它接触方式高。

在流化床反应器中新型的化学反应大多都伴随有热效应，导致床层温度显著变化，使化学反应温度偏离最优化条件，转化率或产品选择性变差。解决该问题的技术方法主要是通过气相或液相流体(如水蒸气、导热油等)载热体将反应所需热量或反应产生的过剩热量以间壁传热的方式导入或导出反应器中。导入的反应供热和导出的反应取热的载热流体送到加热或冷却器中升温或降温后再循环回到流化床反应器中。这不仅增加了设备投资费用，还因为加热/冷却和载热流体输送过程的热损失造成能量浪费、过程能效降低。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供双颗粒催化剂耦合催化方法及反应系统。

本发明是这样实现的：

第一方面，本发明提供双颗粒催化剂耦合催化方法，包括：

使由再生器排出的轻颗粒催化剂或者夹带部分重颗粒催化剂的轻颗粒催化剂进入含有重颗粒催化剂的第一流化床反应器中，重颗粒催化剂在第一流化床反应器中参与进行第一化学反应，使第一反应原料转化为第一反应产物，轻颗粒催化剂为第一化学反应供热或取热；

通过控制流化床载气流速使轻颗粒催化剂或者夹带部分重颗粒催化剂的轻颗粒催化剂进入第二流化床反应器中，轻颗粒催化剂参与进行第二化学反应，使第二反应原料转化为第二反应产物；

经第二流化床反应器的轻颗粒催化剂或者夹带部分重颗粒催化剂的轻颗粒催化剂被载气输送至再生器中再生；

经再生器再生后的轻颗粒催化剂或者夹带部分重颗粒催化剂的轻颗粒催化剂被载气再次输送至第一流化床反应器。

在可选的实施方式中，第一化学反应为吸热反应，再生后的轻颗粒催化剂温度高于第一流化床反应器内的温度，再生后的轻颗粒催化剂再生后作为供热体为第一化学反应供热。

在可选的实施方式中，第一化学反应为放热反应，第二化学反应为吸热反应，再生后的轻颗粒催化剂温度低于第一流化床反应器内的温度，再生后的轻颗粒催化剂作为冷源带走第一流化床反应器内的热量。

在可选的实施方式中，重颗粒催化剂的颗粒粒径大于轻颗粒催化剂的粒径。

在可选的实施方式中，重颗粒催化剂的颗粒密度大于轻颗粒催化剂的颗粒密度。

第二方面，本发明提供一种双颗粒流化床反应系统，用于实施如前述实施方式任一项的方法，其包括：