[发明专利]分区分功能将甲醇转化为芳烃的流化床装置及方法

说明书

本发明公开了一种分区分功能将甲醇转化为芳烃的流化床装置及方法，装置包括一个三段流化床，从下到上分为第一、第二与第三反应区以及一个连接第一三反应区的溢流及脱气管，在三个反应区装填同样催化剂，通过分别控温，在第一反应区完成甲醇芳构化，第二反应区完成轻烃芳构化，第三反应区完成烯烃芳构化及微量甲醇的烷基化。同时将再生后的高温催化剂进第二反应区，维持第二反应区的温度比第一三反应区高。本发明使高活性的低积碳催化剂在第二反应区分布，较低活性的较高积碳催化剂在第一三反应区分布，可使催化剂的活性与温度区进行良好匹配，实现高效转化甲醇，提高芳烃收率，降低反应器出口中的丙烷含量，具有循环转化物料少，能耗低的特点。

技术领域

本发明属于化学工艺过程及设备技术领域，特别涉及一种分区分功能将甲醇转化为芳烃的流化床装置及方法。

背景技术

甲醇芳构化技术是新兴的芳烃的生产工艺,它是一种以甲醇为主要原料，在分子筛、金属-分子筛、或金属氧化物-分子筛催化剂上反应生成芳烃(主要是苯、甲苯、二甲苯、三甲苯等)的过程。产物受分子筛中双池烃机理控制，一次产物包括上述芳烃、及小分子的烯烃与烷烃，导致芳烃一次收率不高。有报道将上述产物分离，分别进行转化的技术。但烷烃再次转化芳烃时，是高温、强吸热反应，供热能耗大。烯烃可以通过烷基化转化，但将烯烃与烷烃分离时会将烯烃冷却至很低的温度。再进行烷基化转化时，加热的能耗大。也可以将烯烃与烷烃的混合物进行同时芳构化，但生成的产物中，仍然包含大量烯烃与烷烃。另外，烯烃易反应，烷烃反应慢，烯烃导致催化剂先结焦，降低了催化剂的活性，会严重地影响再次转化烷烃的能力。同时，酸性越强的催化剂转化甲醇，由于氢转移反应的存在，越易生成烷烃，导致后续转化困难。

有报道提出了将甲醇与烷烃的芳构化在一个反应器中进行的技术，可以有效利用甲醇芳构化放出的热量，为烷烃的芳构化(吸热反应)提供能量。但烷烃比甲醇难以芳构化，需要的温位很高，造成二者的不匹配。同时，欲达到有效的热能耦合效应，则需要比较严格的甲醇与烷烃的配比，工艺灵活性不强。

同时，在原有甲醇芳烃中，甲醇转化率报道大于99％。但如果含有微量的甲醇，废水处理难度显著增大。同时，随着催化剂的积碳失活，甲醇转化率也会随之下降，在气固返混严重的流化床中，无法实现对甲醇的完全转化。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种分区分功能将甲醇转化为芳烃的流化床装置及方法，在三段流化床中依次实现甲醇芳构化、烷烃芳构化、烯烃芳构化功能；将再生后的高温催化剂通入轻烃芳构化区，将部分积碳的催化剂分配到甲醇芳构化与烯烃芳构化区。达到高效转化烷烃，有效控制甲醇与烯烃分别转化过程中的副反应，同时利用过程中各种温位的能量，达到甲醇转化率高，芳烃收率高，出口产品中烷烃含量的协同效果。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种分区分功能将甲醇转化为芳烃的流化床装置，包括三段流化床1，其特征在于，所述三段流化床1底部设置有气体进口2，下段与中段之间设置有多孔分布板一3，中段与上段之间设置有多孔分布板二4，在三段流化床1外部设置有连接下段与上段的催化剂引流管与气体脱气管5，在中段设置有再生后的催化剂进口6，在上段设置有失活催化剂出口7、催化剂补加口8、气体出口9和反应器进口10，其中催化剂引流管与气体脱气管5中的气体连接反应器的进口10。

气体进口2与多孔分布板一3之间(第一反应区)堆积催化剂，反应温度为380-490℃，完成甲醇芳构化；多孔分布板一3与多孔分布板二4之间(第二反应区)堆积催化剂，反应温度为550-580℃，完成轻烃芳构化；多孔分布板二4与气体出口9之间(第三反应区)堆积催化剂，反应温度为450-500℃，完成烯烃芳构化及微量甲醇的烷基化。