[发明专利]一种醇/醚催化转化制芳烃的多段流化床装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于化工制备技术领域，特别涉及一种醇/醚催化转化制芳烃的多段流化床装置及方法。

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（干馏）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。甲醇、二甲醚等原料可以从煤、天然气、生物质或页岩气等的气化、甲醇合成以及甲醇脱水过程进行制备，具有量大，成本低的优点。

但醇、醚生成芳烃的反应明显难于醇醚生成烯烃的过程，体现为温度高（450-500℃）及压力高（0.1-1MPa），催化剂复杂（需要用金属与分子筛复合型催化剂），反应放热量大，原料需要经过烯烃中间体的继续反应才能变为芳烃，气固接触时间要求长。同时过程中气相体积增大迅速，导致流化床中气固流化与接触状态发生剧烈变化，不易控制。专利200810102684.0提出一种采用移热能力强的流化床反应器，有利于迅速移出反应热，使过程保持合适的温度，以减少由高温导致的催化剂上积碳增加与芳烃类产品的选择性下降。同时提出了一种利用多个流化床连续反应再生的方法，比固定床的操作简单方便，成本低。然而，在加压操作过程中，催化剂的空速增加，在反应器中生成的热绝对量大。流化床中空间有限，换热器的换热面积不能无限制增加，将成为设备放大的环节，从而不利于提高单个流化床中的生产操作。专利200310100201.0，200710064110.4分别公开了一种硝基苯加氢制备苯胺的多段流化床装置，以及液体进料吸热的方法，既增加过程转化的推动力，又控制换热。同时专利200610113710.0公开了一种氯化氢与乙炔反应的多段流化床装置，201110388093.6公开了一种合成气制备甲醇的变温多段流化床装置及方法。但是这些过程均为明显的减分子反应，反应器内产品体积减少，其结构特征不能适应本发明的气体体积迅速增加的过程。同时这些过程温度均低于300℃，催化剂寿命都比较长，不需要连续反应再生。因此其简单的结构也不适于本发明的过程中催化剂迅速失活但要保证高原料转化率的过程。专利200510116701.2提出了一种甲醇制备丙烯的多段流化床装置与技术，但其为常压与温度较低的反应，其反应产物相当于本过程的中间产品。其反应器中的结构件不能保证在本过程催化剂迅速失活及气速增加后延长催化剂在反应器的中的停留时间的操作。特别地，当催化剂活性处于不是很低的时候，醇醚转化就不完全，在废水中的浓度增大，造成废水处理成本大幅度升高的。该技术利用提高催化剂的再生频率的方法来解决这个问题，但加剧了催化剂的磨损。

发明内容

为了克服现有技术的不足，针对醇醚制芳烃过程中高温，加压，产品气体体积增加快，催化剂失活快，转化率要求高，以及产品选择性的要求，本发明提供了一种醇/醚催化转化制芳烃的多段流化床装置及方法。

一种醇/醚催化转化制芳烃的多段流化床装置，在多段流化床中设置一个或多个横向多孔分布板，将多段流化床分割成两个或多个催化剂装填段，由下到上依次为第一催化剂装填段、第二催化剂装填段、第三催化剂装填段、第四催化剂装填段……第n催化剂装填段，n为正整数；

所述多段流化床底部设置气体入口，在所述多段流化床内部，最下层的横向多孔分布板下方，气体入口上方设置气体分布器；所述气体入口、气体分布器均与所述多段流化床的筒壁相连；

在所述多段流化床内，最上层的横向多孔分布板上方设置三级旋风分离器，所述三级旋风分离器与设置在所述多段流化床顶部的气体出口相连；

在所述多段流化床的每个催化剂装填段内部，分别设置换热器，所述换热器的进口和出口分别与流化床的筒壁相连；每个换热器的管束分别通过一个构件系统固定在所述多段流化床的筒壁上；

在所述多段流化床的每个催化剂装填段的筒壁上，分别设置一个催化剂加入口；

在所述多段流化床的第一催化剂装填段的气体分布器上方的筒壁上，分别设置一个或多个液相喷嘴和失活催化剂出口；

在所述多段流化床的外部，第一催化剂装填段与其它催化剂装填段之间分别设置一个外溢流管，所述外溢流管的出口和入口分别与所述多段流化床的筒壁相连。

所述气体分布器与其上方的液相喷嘴之间的安装距离为流化床直径的0.05～0.2倍。

所述换热器的管束与流化床的轴向平行。