[发明专利]一种高炭待生催化剂连续再生方法

说明书

技术领域

本发明属于煤化工或天然气化工中的催化剂再生领域，具体涉及一种采用 移动床技术进行甲醇转化制烃反应中的高炭待生催化剂连续再生方法。

背景技术

目前在煤化工或天然气化工领域，甲醇制丙烯(MTP)、甲醇制汽油(MTG) 和甲醇制芳烃(MTA)等技术为国内外研究热点。这些技术一方面可以进行煤资 源的高效化工利用，另一方面可以解决因石油资源短缺而导致相关产品进口依 存度高的局面。因此，由甲醇合成烃类部分替代石油供应受到极大关注。

甲醇转化成烃类反应中，催化剂的生焦速率较快，较短时间内在催化剂表 面生成焦炭使催化剂的活性显著下降，需经过再生过程使催化剂的活性得以恢 复。再生过程包括烧焦和干燥。烧焦过程是用含氧气体烧除催化剂上沉积的焦 炭，同时带走燃烧放出的热量。干燥过程是除去催化剂中所含水分。

目前，固定床工艺和流化床工艺是应用最广泛的两种甲醇转化成烃类工艺。 固定床的催化剂切换再生工艺，普遍存在着不少缺陷。如催化剂床层局部过热、 床层压力降过大，不耐粉尘堵塞，切换操作难度大和高成本催化剂回收等问题。 流化床虽然在传递方面更有利于反应，但是不可避免的催化剂磨损与分离问题 一直是令人头痛的工程化难题。

移动床催化剂连续再生技术，实现了催化剂在反应器和再生器之间的循环， 从而达到了催化剂连续再生的目的，催化剂活性始终处于最佳状态，无需备用 反应器，避免了繁琐切换操作，颗粒保持平推流，强化传质传热，提高产品收 率，产品选择性高。

在催化剂再生过程中，环境的湿度、温度、催化剂在高温区的停留时间以及 催化剂再生的频次，是影响催化剂比表面积下降速率的主要因素，决定了催化 剂的使用寿命。由于催化剂表面的含氢焦炭在燃烧的过程中会生成水汽，即催 化剂烧焦过程是在高温、含水的环境下进行，所以催化剂的再生烧焦过程是影 响催化剂寿命的关键环节。

在专利USP4,859,643和USP5,277,880提供的热法再生工艺中，再生器的烧 焦区为锥形结构，床层的厚度从上往下由薄变厚，改善了轴向位置的气体量分 布。上部较薄的床层阻力较小，分配的气量较大。下部较厚的床层阻力较大， 分配到的气量就少，在一定程度上缓解了催化剂下落过程中前期含炭量高需氧 量大，后期含量低需氧量较少的实际情况，降低了催化剂床层上部高温区的停 留时间。但再生气体的循环回路没有设置干燥系统，再生气体中含水量高。催 化剂的再生烧焦过程是在高温、高水的苛刻工况下完成的，这种高温、高水含 量环境极易造成催化剂比表面积的损失，从而缩短催化剂的使用寿命。

在专利USP5,304,117，CN1045411A和CN102869447A提供的干法再生工艺 中，再生器烧焦区为两段烧焦结构。把烧焦区的催化剂床层分成两段，通过料 腿从上往下输送催化剂。两段床层具有相同的结构尺寸和不同的再生气体入口 条件，下段床层再生气体的入口温度高于上段床层，下段床层再生气体入口补 充空气来调节再生气体的含氧量，再生气体上进下出。再生气体循环回路中设 置了干燥系统，因此再生循环气体含水量较低，床层气体质量通量较大，因此 整体床层的温升比单段烧焦有所降低。但床层分段的措施加大了烧焦结构的复 杂度，增加了制造难度和投资成本，加大了操作和维护的负担。

专利CN101658799A公开了一种催化剂连续再生方法，该技术中反应器系统 不设置备用反应器，反应器使用含有活性分子筛的球形颗粒催化剂，反应过程 中将含焦催化剂不断地移出反应器，在再生器再生，再生后的再生剂进入反应 器系统，继续参加催化反应；再生器内气体完成催化剂烧焦再生后，进入净化 系统净化后，配以一定量的空气，经加压换热升温和加热后进入再生器重新作 为再生气体；与再生气净化系统来的气体相配的空气从再生气净化系统下游注 入。该方法中再生器一段烧焦，没有干燥区，没有控制再生器烧焦床层温度的 有效手段，没有催化剂焙烧干燥过程。

发明内容

本发明的目的是提供一种高炭待生催化剂连续再生方法，即针对采用移动 床技术的甲醇转化成烃类反应，包括：甲醇制丙烯(MMTP)、甲醇制汽油(MMTG)、 甲醇制芳烃(MMTA)等反应生成高炭待生催化剂的连续再生方法，以有效控制 再生器烧焦床层温度，延长催化剂使用寿命。