[发明专利]用于流化床催化剂性能考评的反应装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于流化床催化剂性能考评的反应装置，尤其是应用于分钟级失活速率的流化床催化剂的性能考评中。

技术背景

目前，流化床反应工艺已经广泛应用在石油化工、煤化工、精细化工等领域，由于其具有温度控制容易、对快速失活催化剂易实现连续再生、易实现大规模生产等优点，流化床在化工领域的应用获得越来越多的重视。

流化床反应-再生工艺大量在催化裂化(FCC)领域应用，由于FCC催化剂失活速度很快，属于秒级失活，所以FCC目前基本全部采用提升管反应器，失活的FCC催化剂在再生器中再生后循环回提升管继续使用。FCC工艺和催化剂的开发，大量的实验工作就是在实验室中的小型反应装置上完成的。最早的FCC催化剂性能考评装置是美国Atlanti Richfild公司开发的ARCO装置(Wachted S，J.Am.Chem.Soc，Div Petrol Chem Mtg，1977)，它能够实现连续的反应再生操作，提升管反应器是由几个密相返混流化床串接起来的，非活塞流反应装置，因此反应效果较工业装置相差很远。而在催化剂控制方面，未采用滑阀或塞阀而采用探针，控制效果十分不好，造成催化剂循环量的不稳定。之后FCC技术开发采用的实验装置采用了提升管反应器，在近活塞流状态下考评催化剂性能和再生稳定性，获得的数据对工业装置的设计具有指导性，而在催化剂流动控制上也采用了滑阀等设备，保证了催化剂流动的稳定性。CN 200820003767公布了一种多功能提升管催化裂化试验装置，采用小型塞阀控制催化剂流动，提升管采用多点进料，且拆卸方便，再生器和沉降器采用高低并列布置，该装置可应用到FCC工艺开发和催化剂评价中。而在最初的FCC催化剂反应性能考评中，很多单位较多的采用固定流化床，这是一种将反应和再生考评分开进行的方式。

目前，由于石油资源的有限性，各国单位或机构开始大力发展煤化工或天然气化工，其中由合成气经甲醇制备低碳烯烃的工艺引起越来越多的重视。US 4499327专利中对磷酸硅铝分子筛催化剂应用于甲醇转化制烯烃工艺进行了详细研究，认为SAPO-34是MTO工艺的首选催化剂。SAPO-34催化剂具有很高的轻质烯烃选择性，而且活性也较高，可使甲醇转化为轻质烯烃的反应时间达到小于10秒的程度，更甚至达到提升管的反应时间范围内。但是该催化剂存在失活速率较快的特点。由于SAPO-34失活速率较快，大概属于分钟级的失活速度，比FCC催化剂的失活速率较小，这就使得基于SAPO-34催化剂的工艺开发所用的实验装置也存在着很大的差别，以往采用的提升管反应装置、FCC催化剂固定流化床考评装置等均难以应用到像SAPO-34这种分钟级失活类型的催化剂上。CN200710111149中公布了一种甲醇制低碳烯烃过程流化床催化剂的反应性能评价方法，采用固定流化床，在进料中添加稀释气，以减小催化剂的失活速率，产品分析采用两根色谱柱联合分析的方法，一根分析含氧化合物和烃类，一根分析氢气和含氧化合物，采用甲烷作为内标物进行定量。但是，该方法中每个样品的色谱分析时间约在20分钟，分析时间过长，催化剂的失活速率严重偏离实际，获得的数据的指导意义大打折扣。

除了使用SAPO-34催化剂的甲醇制烯烃反应领域外，甲醇制汽油、轻油催化裂解、烯烃催化裂解、甲苯烷基化等多个领域都采用连续反应-再生的流化床工艺，且催化剂的失活速率大多均属于分钟级失活。对于分钟级失活的催化剂来说，由于要采用反应-再生连续操作的工艺，而该工艺与传统的FCC反应-再生工艺有着本质的区别，使得反应器型式、催化剂流动等多方面都有很大的差别。

虽然分钟级失活的催化剂的反应或再生性能考察也可采用固定流化床来完成，但毕竟连续反应-再生模式下的催化剂稳定性能在指导大型装置设计有着至关重要的作用，所以催化剂连续反应-再生下的考评是十分必要的。现有反应装置均没有很好解决分钟级失活催化剂连续反应-再生的考评问题，具有装置型式单一、用途不能灵活调整的问题。本发明有针对性的解决了该问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是进行流化床催化剂性能考评时装置型式单一、用途难以灵活调整的问题，提供一种新的用于流化床催化剂性能考评的反应装置。该反应装置用于流化床催化剂的性能考评中，具有装置型式新颖、用途灵活调整的优点。