[发明专利]一种利用管式炉水热SAPO催化剂的装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，特别是一种利用管式炉水热SAPO催化剂的装置及方法。

背景技术

全球石油资源日益匮乏以及开采成本逐渐提高，同时乙烯、丙烯等化工产品需求量不断增加，因此推动了各国投入大量的人力资金开发由其他资源制备烯烃工艺。在非石油路线制备烯烃工艺过程中，天然气、煤炭、生物质等制备甲醇技术已经很成熟了，而甲醇制取烯烃的工艺是目前制约非石油路线的瓶颈。目前，对于新型甲醇制烯烃催化剂的研究已经变得十分热门，其中以SAPO催化剂作为基本活性组分开发的催化剂最受关注。

SAPO催化剂具备C₅以下的烯烃选择性高、甲醇转化率高，且热稳定性和水热稳定性强的特点，因此选用SAPO催化剂作为甲醇制取烯烃工艺的催化剂。然而，经过制备的SAPO催化剂的乙烯丙烯的选择性有待进一步提高，同时催化剂的耐磨损能力较差，难以满足工业流化床流化过程的要求。对于提高催化剂性能的研究也成为目前具备应用前景的方向之一。

发明内容

本发明为了更好的提高SAPO催化剂的性能，解决现有的技术问题，提供一种利用管式炉在水热条件下提高SAPO催化剂性能的装置及方法，采用的具体技术方案如下：

一种利用管式炉水热SAPO催化剂的装置，包括氮气钢瓶、供水罐、进料泵、预热炉、管式炉、废液收集罐，各设备间通过导管连接，供水罐连接进料泵，进料泵连接预热炉，预热炉连接管式炉一端，氮气钢瓶连接管式炉一端，预热炉与氮气钢瓶连接管式炉同一端，管式炉另一端连接导管，导管伸入废液收集罐。

管式炉可以提供一种较为温和的环境使SAPO催化剂进行水热过程，同时SAPO催化剂放于匣钵中，几乎能够保持静止状态，催化剂的跑损量不会很多，最终得到水热后的催化剂的重量不会减少很多。而若在流化床中进行水热过程，由于SAPO催化剂一直在高温下处于一种完全流动且不安分的氛围，SAPO催化剂磨损会大大增加，导致水热后的催化剂的量会减少很多，对催化剂造成不必要的损失。

所述管式炉与废液收集罐之间导管与管式炉连接端向下倾斜0-30°，适当的倾斜角度有利于水蒸汽及时排出。

伸入废液收集罐的导管端部连接倒置漏斗，倒置漏斗可以防止废液收集罐中水倒吸至管式炉中。

所述导管为φ3mm不锈钢管，由于水热处理进水量少，较细导管容易使水更快地输入到预热炉中。

一种利用管式炉水热SAPO催化剂的方法，包括步骤为：

步骤1：将SAPO催化剂平铺在匣钵内，放入管式炉中；

步骤2：存放在供水罐内的脱盐水经进料泵打入预热炉中汽化成水蒸汽，水蒸汽进入氮气保护氛围下的管式炉中对放置在匣钵中的SAPO催化剂进行水热处理；

步骤3：水热处理后的水蒸气经导管排入废液收集罐中；

步骤4：水热处理结束后，将SAPO催化剂取出。

管式炉在氮气置换其中空气后开始加热，水热过程中管式炉的温度控制在700-850℃，保持16-20小时。充入管式炉内的氮气是为了提供一种SAPO催化剂水热过程中的稳定氛围，保证催化剂不受外界环境的干扰，水热温度控制在700-850℃是为了降低催化剂的总酸量，增强分子筛的晶体结构，进而使其耐磨损强度增加，从而提高催化剂的性能。

步骤1所述匣钵内SAPO催化剂堆积厚度不超过1cm，适当的SAPO催化剂厚度可以使水热过程更完全，过厚会使水热不完全，底层接触不到水蒸气，失去意义。

步骤2所述脱盐水电导率＜2μS/cm，电导率越小代表脱盐水越纯洁，此时的阴阳离子含量均较低，这种情况使SAPO催化剂的水热过程不被干扰，也不会因为不明阴阳离子的引入而导致催化剂产生不利的变化；预热炉温度为150-300℃，而预热炉的适当温度可以保证脱盐水完全汽化，更有利于水热反应的进行。

步骤2所述进料泵流量设置为每克SAPO催化剂对应0.1-0.5mL/min。水热处理的进水量需要严格控制，进水量少会导致水热处理不完全，进水量多造成管式炉内空速过大，一是容易使SAPO催化剂被带走一部分，造成SAPO催化剂的流失；二是大量的水蒸气流动会带走部分热量，造成热损失，增加能耗。

经水热处理后的SAPO催化剂的晶体结构不仅没有受到破坏，反而得到了进一步的完善，由于催化剂中的硅进行了重新分布，富硅区的硅逐渐通过取代磷而趋向均匀分布在SAPO催化剂的骨架中，使得SAPO催化剂酸性减弱。