專利名稱：一種芳構(gòu)化催化反應(yīng)實驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及油田輕烴催化轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種芳構(gòu)化 催化反應(yīng)實驗裝置。
技術(shù)背景芳烴是一種重要的基本有機原料，目前主要來源是從催化重整、 裂化汽油和煉焦副產(chǎn)品中分離得到，我國原油以較重的石蠟基為主， 使重整原料嚴重不足，難以提高芳烴的產(chǎn)量。因此，開發(fā)新的生產(chǎn)芳烴 工藝具有十分重要的意義，低碳烷烴芳構(gòu)化就是將低碳烷烴在催化劑 作用下，通過裂解、脫氫、齊聚、氫轉(zhuǎn)移、環(huán)化以及異構(gòu)化等復(fù)雜反應(yīng)過程轉(zhuǎn)化為苯(B)、甲苯(T)和二甲苯(X)等輕質(zhì)芳烴的工藝。由于 低碳垸烴芳構(gòu)化原料來源廣泛，資源豐富低廉，近年來倍受人們的關(guān) 注。為了實現(xiàn)這一工藝， 一套安全、有效的裝置起著至關(guān)重要的作用。 實用新型內(nèi)容為了克服背景技術(shù)中的不足，本實用新型提供一種芳構(gòu)化催化反 應(yīng)實驗裝置。該裝置能夠?qū)⒌吞纪闊N轉(zhuǎn)化成為輕質(zhì)芳烴，并且可進行 催化劑水蒸氣活化處理和催化劑失活再生反應(yīng)，工藝簡單，技術(shù)成熟， 投資少，易于實現(xiàn)。本實用新型的采用的技術(shù)方案是該芳構(gòu)化催化反應(yīng)實驗裝置包 括原料供應(yīng)單元，所述的原料供應(yīng)單元與脫水脫硫單元由管線連接， 脫水脫硫單元出來的管線通過三通閥門分別與水供應(yīng)單元出口及芳 構(gòu)化催化反應(yīng)單元入口相連接，芳構(gòu)化催化反應(yīng)單元出口端連接混合 芳烴氣液分離系統(tǒng)，氣體供應(yīng)單元出口通過另一個三通閥門分別與芳 構(gòu)化催化反應(yīng)單元入口及脫水脫硫入口相連通。所述的原料供應(yīng)單元由原料罐、原料計量罐及計量泵通過管道依 次連接而成；原料供應(yīng)單元的管線上安裝有取樣閥；所述的脫水脫硫 單元由脫水罐、脫硫反應(yīng)器串聯(lián)而成，脫水罐及脫硫反應(yīng)器均帶有加 熱控溫儀；所述的水供應(yīng)單元由水泵及儲水罐串聯(lián)而成；所述的芳構(gòu)化催化反應(yīng)單元由預(yù)熱器、兩個芳構(gòu)化反應(yīng)器和一個中間加熱爐組 成，其中，預(yù)熱器、中間加熱爐和兩芳構(gòu)化反應(yīng)器均帶有加熱控溫儀; 應(yīng)用該裝置進行反應(yīng)時，原料進入該單元后，首先進入預(yù)熱器進行預(yù) 熱，然后再進入芳構(gòu)化反應(yīng)器，這里可以通過對閥門的控制來選擇串、 并聯(lián)或單獨使用兩芳構(gòu)化反應(yīng)器進行反應(yīng)串聯(lián)使用時，原料首先經(jīng) 過一個芳構(gòu)化反應(yīng)器，需先經(jīng)過中間加熱爐進行二次預(yù)熱，再進入第 二個芳構(gòu)化反應(yīng)器，而單獨或并聯(lián)使用時可以不經(jīng)過中間加熱爐；所 述的氣體供應(yīng)單元由兩條并聯(lián)的管線組成， 一條是空氣供應(yīng)管路由穩(wěn) 壓闊、電磁閥I 、浮子流量計I串聯(lián)組成，另一條是氮氣供應(yīng)管路， 管路上配有浮子流量計II 。所述的混合芳烴氣液分離系統(tǒng)包括冷凝冷 卻器I，冷凝冷卻器I與芳構(gòu)化催化反應(yīng)器底端出口管線連接，冷 凝冷卻器I出口連接兩條管道， 一條通過電磁閥II與液化氣分離罐上 端相連，另一條通向油氣分離罐，并由油氣分離罐底端出口順次連接 液態(tài)烴泵和液態(tài)混合芳烴儲存罐，油氣分離罐上端口管道連接兩條管道， 一條管道由油氣壓縮機、冷凝冷卻器n、液化氣分離罐、液化氣泵、液化氣罐依次連接而成，液化氣由電子秤計量，另一條是放空管 道。本實用新型具有如下有益效果該裝置用于研究在高溫、高壓等 狀態(tài)下的催化劑評價反應(yīng)，對固體催化劑進行評價篩選，研究催化劑 性能，考察催化劑壽命、再生規(guī)律，進行催化動力學(xué)參數(shù)試驗。主要 用于輕烴芳構(gòu)化催化劑評價，該裝置首先對輕烴進行初步脫水、脫硫， 再通過三段式軸向固定床反應(yīng)爐進行催化反應(yīng)，經(jīng)冷凝后，得到液態(tài) 產(chǎn)物——混合芳烴，而氣相經(jīng)再次冷凝壓縮轉(zhuǎn)化成液化氣；可對催化 劑進行水蒸氣活化處理；可對反應(yīng)后失去活性的催化劑進行再生處 理。該裝置對輕烴芳構(gòu)化催化反應(yīng)的工藝簡單，技術(shù)成熟，投資少， 易于實現(xiàn)；采用了先進的溫度、壓力控制系統(tǒng)，反應(yīng)器可單獨使用， 也可串、并聯(lián)使用，有可靠的保安報警裝置，操作簡單方便，易于控 制，系統(tǒng)穩(wěn)定，安全可靠，原則上可以實現(xiàn)24小時無人值守；滿足 相應(yīng)環(huán)保要求。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中l(wèi)一原料罐，2 —預(yù)熱器，3 —芳構(gòu)化反應(yīng)器，4一脫水罐，5 一脫硫反應(yīng)器，6 —油氣分離罐，7—液化氣罐，8—液化氣分離罐，9 一中間加熱爐，IO —液態(tài)混合芳烴罐，ll一取樣閥，12—計量泵，13 一液化氣泵，14一油氣壓縮機，15_水泵，16—電磁閥I1， 17 —背 壓閥，18 —穩(wěn)壓閥，19一加熱控溫儀，20 —浮子流量計I， 21—冷凝 冷卻器I， 22—冷凝冷卻器n， 23—氣體質(zhì)量流量計，24—電子秤， 25—放空閥，26—電磁閥I， 27—儲水罐，28 —火炬，29—氮氣入 口， 30 —三通閥門，31 —液態(tài)烴泵，32 —浮子流量計n， 33 —原料 計量罐，34—原料入口， 35-水入口， 36 —空氣入口。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本實用新型作進一步說明如圖l所示 該芳構(gòu)化催化反應(yīng)實驗裝置包括原料供應(yīng)單元，所述的原料供應(yīng) 單元與脫水脫硫單元由管線連接，脫水脫硫單元出口管線通過三通閥 門分別與水供應(yīng)單元出口及芳構(gòu)化催化反應(yīng)單元入口相連接，芳構(gòu)化 催化反應(yīng)單元出口端連接混合芳烴氣液分離系統(tǒng)，氣體供應(yīng)單元出口 通過另一個三通閥門分別與芳構(gòu)化催化反應(yīng)單元入口及脫水脫硫入 口相連通。所述的原料供應(yīng)單元由原料罐1、原料計量罐33及計量泵12通 過管道依次連接而成，用于原料的供應(yīng)，該單元的管線上安裝有取樣 閥11。所述的脫水脫硫單元由脫水罐4、脫硫反應(yīng)器5串聯(lián)而成，出口 接三通閥門30的一端，脫水罐4及脫硫反應(yīng)器5內(nèi)均填滿4a分子篩， 脫水罐4及脫硫反應(yīng)器5均帶有加熱控溫儀19和超溫報警系統(tǒng)，以 控制反應(yīng)溫度，并防止超溫。該單元用于為原料脫水脫硫，減小其對 機器的腐蝕，提高反應(yīng)質(zhì)量。所述的水供應(yīng)單元由水泵15及儲水罐27串聯(lián)而成，與三通閥門 30的第二端相連，用于在催化劑初次使用時，為水蒸氣活化處理提 供水。所述的芳構(gòu)化催化反應(yīng)單元由預(yù)熱器2、兩芳構(gòu)化催化反應(yīng)器3 和中間加熱爐組成，預(yù)熱器2與三通閥門30的第三端相連，用于進 行芳構(gòu)化催化反應(yīng)時，為原料加熱；進行水蒸氣活化處理時，將由水供應(yīng)機構(gòu)提供的液態(tài)水轉(zhuǎn)換成水蒸氣。應(yīng)用該裝置進行反應(yīng)時，原料 進入芳構(gòu)化催化反應(yīng)單元后，首先進入預(yù)熱器進行預(yù)熱，然后進入芳 構(gòu)化反應(yīng)器進行反應(yīng)，這里可以通過對閥門的控制來選擇串、并聯(lián)或 單獨使用兩芳構(gòu)化反應(yīng)器進行反應(yīng)在串聯(lián)使用時，由于芳構(gòu)化反應(yīng) 是吸熱反應(yīng)，原料在經(jīng)過一個芳構(gòu)化反應(yīng)器后，溫度將降低，所以需 經(jīng)過中間加熱爐進行二次預(yù)熱，再進入第二個芳構(gòu)化反應(yīng)器，而單獨 或并聯(lián)使用時，無需二次預(yù)熱，所以不使用中間加熱爐；芳構(gòu)化催化 反應(yīng)器3均為軸向絕熱式固定床反應(yīng)器，設(shè)有三段控溫，可保證爐內(nèi) 等溫段長度不小于催化劑床層高度，可滿足催化反應(yīng)時的需要，其內(nèi) 裝填沸石分子篩催化劑，低碳垸烴轉(zhuǎn)化成為輕質(zhì)芳烴在芳構(gòu)化催化反 應(yīng)器3內(nèi)進行。預(yù)熱器2、中間加熱爐9和芳構(gòu)化催化反應(yīng)器3均帶 有加熱控溫儀19和超溫報警系統(tǒng)，以控制芳構(gòu)化催化反應(yīng)器3和預(yù) 熱器2的溫度，并防止超溫，進行催化劑再生時，如果芳構(gòu)化催化反 應(yīng)器3內(nèi)溫度大于設(shè)定值，系統(tǒng)將發(fā)出報警聲，同時啟動保護系統(tǒng)， 切斷燒焦空氣進料，防止催化劑溫度過高。所述的氣體供應(yīng)單元由兩條并聯(lián)的管線組成， 一條是空氣供應(yīng)管 路由穩(wěn)壓閥18、電磁闊I 26、浮子流量計I 20串聯(lián)組成，另一條是 氮氣供應(yīng)管路，管路上配有浮子流量計I132，空氣供應(yīng)管路主要在催 化劑水蒸氣處理和催化劑失活再生時使用；氮氣供應(yīng)管路主要在芳構(gòu) 化反應(yīng)和催化劑失活再生時使用。在氮氣供應(yīng)管路、空氣供應(yīng)管路及 二者混合氣管路和反應(yīng)后尾氣管路上均設(shè)有取樣閥11，方便操作。所述的混合芳烴氣液分離系統(tǒng)包括冷凝冷卻器I 21，冷凝冷卻 器I 21與芳構(gòu)化催化反應(yīng)器3底端出口管線連接，冷凝冷卻器I 21 出口連接兩條管道， 一條通過電磁閥I116與液化氣分離罐8上端相 連，用以實現(xiàn)系統(tǒng)的低壓自保功能；另一條通向油氣分離罐6，并由 油氣分離罐6底端出口順次連接液態(tài)烴泵31和液態(tài)混合芳烴儲存罐 10，而油氣分離罐6上端口管道連接也兩條管道 一條管道上串聯(lián)油 氣壓縮機14、冷凝冷卻器II22通向液化氣分離罐8，液化氣分離罐8 底端出口管道上串聯(lián)有液化氣泵13、液化氣罐7連接而成，氣態(tài)產(chǎn) 物經(jīng)再次壓縮、冷凝、分離處理后，儲存于液化氣罐7，并由電子秤 24計量重量；油氣分離罐6上方出口經(jīng)由背壓閥17、氣體質(zhì)量流量計23與放空管道及火炬28相連通，該管道將余下的氣態(tài)產(chǎn)物通過氣 體質(zhì)量流量計23計算質(zhì)量，然后排入放空管道，經(jīng)點燃后放空或回 收做循環(huán)煙氣。
該裝置有二個液相進料口 (34， 35)和二個氣相進料口 (36， 29)， 可組合成多種進料方式，進行氣-固、液-固、氣-液-固等催化反應(yīng)， 并配有空氣和氮氣和水蒸氣系統(tǒng)，用于進行催化劑燒焦。
工作過程低碳垸烴從原料罐l出來，經(jīng)由原料計量罐33進行 緩沖，由原料計量泵12依次導(dǎo)入脫水罐4和脫硫反應(yīng)器5，進行脫 水脫硫處理，經(jīng)過脫水脫硫后的原料首先進入預(yù)熱器2進行初步預(yù) 熱，然后進入芳構(gòu)化催化反應(yīng)器3進行芳構(gòu)化反應(yīng)。這里可以通過對 閥門的控制來選擇串、并聯(lián)或單獨使用兩臺芳構(gòu)化催化反應(yīng)器3進行 反應(yīng)，由于芳構(gòu)化反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以使用芳構(gòu)化催化反應(yīng)器3串 聯(lián)時，原料先經(jīng)過第一臺芳構(gòu)化催化反應(yīng)器3，溫度將降低，需要再 經(jīng)過中間加熱爐9進行二次預(yù)熱，然后進入第二臺芳構(gòu)化催化反應(yīng)器 3，其他情況不使用中間加熱爐9。原料經(jīng)過芳構(gòu)化催化反應(yīng)單元反 應(yīng)后的產(chǎn)物經(jīng)過冷卻冷凝器I 21進入液態(tài)烴分離罐6進行氣液分離， 經(jīng)分離后，液體部分進入液態(tài)混合芳烴罐10，氣體部分首先進入油 氣壓縮機14，再進入冷凝冷卻器I122，經(jīng)壓縮冷凝處理后得到的液 化氣進入液化氣罐7，由電子秤24計算質(zhì)量，其余氣體經(jīng)過氣體質(zhì) 量流量計23計算質(zhì)量后，經(jīng)過火炬28點燃放空(或做燃料氣)。
催化劑初次使用進行水蒸氣處理流程參見圖1，簡述如下水泵 15將純凈水由儲水罐27經(jīng)過三通閥門進入30泵入預(yù)熱器2，轉(zhuǎn)化為 水蒸氣，同時空氣經(jīng)由穩(wěn)壓閥18、電磁閥I26、浮子流量計I20進 入水蒸氣處理管道，二者混合后進入芳構(gòu)化催化反應(yīng)單元，對催化劑 進行水蒸氣活化處理后，從放空閥25排出。
催化劑失活再生流程參見圖l，空氣經(jīng)由穩(wěn)壓閥18、電磁閥I26、 浮子流量計I20，氮氣經(jīng)由浮子流量計I132， 二者混合后進入芳構(gòu)化 催化反應(yīng)單元，對催化劑進行催化劑活化處理，從放空閥25排出。這 里，應(yīng)用浮子流量計控制相應(yīng)氣體的流量，應(yīng)用加熱控溫儀19來設(shè)定 溫度上限，儀器超溫自動報警，同時關(guān)閉電磁閥I26，從而停止空氣 供應(yīng)，當溫度降到溫度上限與回差之差值時，電磁閥I26重新開啟，空氣繼續(xù)供應(yīng)。
權(quán)利要求1、一種芳構(gòu)化催化反應(yīng)實驗裝置，包括原料供應(yīng)單元，其特征在于所述的原料供應(yīng)單元與脫水脫硫單元由管線連接，脫水脫硫單元出來的管線通過三通閥門分別與水供應(yīng)單元出口及芳構(gòu)化催化反應(yīng)單元入口相連接，芳構(gòu)化催化反應(yīng)單元出口端連接混合芳烴氣液分離系統(tǒng)，氣體供應(yīng)單元出口通過另一個三通閥門分別與芳構(gòu)化催化反應(yīng)單元入口及脫水脫硫入口相連通。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的芳構(gòu)化催化反應(yīng)實驗裝置，其特征在于-所述的原料供應(yīng)單元由原料罐(1)、原料計量罐(33)及計量泵(12) 通過管道依次連接而成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的芳構(gòu)化催化反應(yīng)實驗裝置，其特征在 于原料供應(yīng)單元的管線上安裝有取樣閥(ll)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的芳構(gòu)化催化反應(yīng)實驗裝置，其特征在 于所述的脫水脫硫單元由脫水罐(4)、脫硫反應(yīng)器(5)串聯(lián)而成，脫 水罐(4)及脫硫反應(yīng)器(5)均帶有加熱控溫儀(19)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的芳構(gòu)化催化反應(yīng)實驗裝置，其特征在 于所述的水供應(yīng)單元由水泵(15)及儲水罐(27)串聯(lián)而成。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的芳構(gòu)化催化反應(yīng)實驗裝置，其特征在 于所述的芳構(gòu)化催化反應(yīng)單元由預(yù)熱器(2)、兩個芳構(gòu)化反應(yīng)器(3)和一個中間加熱爐(9)組成。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的芳構(gòu)化催化反應(yīng)實驗裝置，其特征在 于所述的芳構(gòu)化催化反應(yīng)單元，通過對閥門的控制來選擇串、并聯(lián) 或單獨使用兩臺芳構(gòu)化反應(yīng)器(3)進行反應(yīng)，當串聯(lián)使用時，兩芳 構(gòu)化催化反應(yīng)器(3)首尾之間連接有中間加熱爐(9)，其他情況不連通 中間加熱爐(9)，預(yù)熱器(2)、中間加熱爐(9)和芳構(gòu)化催化反 應(yīng)器(3)均帶有加熱控溫儀(19)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的芳構(gòu)化催化反應(yīng)實驗裝置，其特征在 于所述的氣體供應(yīng)單元由兩條并聯(lián)的管線組成， 一條是空氣供應(yīng)管 路由穩(wěn)壓閥(18)、電磁閥I (26)、浮子流量計I (20)串聯(lián)組成，另一條是氮氣供應(yīng)管路，管路上配有浮子流量計n (32)。
9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的芳構(gòu)化催化反應(yīng)實驗裝置，其特征在 于所述的混合芳烴氣液分離系統(tǒng)包括冷凝冷卻器I (21)，冷凝冷卻 器I (21)與芳構(gòu)化催化反應(yīng)器(3)底端出口管線連接，冷凝冷卻器I (21)出口連接兩條管道， 一條通過電磁閥II (16)與液化氣分離罐 (8)上端相連，另一條通向油氣分離罐(6)，并由油氣分離罐(6) 底端出口順次連接液態(tài)烴泵(31)和液態(tài)混合芳烴儲存罐(10)，油 氣分離罐(6)上端口管道連接兩條管道，一條管道由油氣壓縮機(14)、 冷凝冷卻器II (22)、液化氣分離罐(8)、液化氣泵(13)、液化 氣罐(7)依次連接而成，液化氣由電子秤(24)計量，另一條是干 氣放空管道。
專利摘要本實用新型公開了一種芳構(gòu)化催化反應(yīng)實驗裝置。該裝置用于研究在高溫、高壓等狀態(tài)下的催化劑評價反應(yīng)，對固體催化劑進行評價篩選，研究催化劑性能，考察催化劑壽命、再生規(guī)律，進行催化動力學(xué)參數(shù)試驗。該芳構(gòu)化催化反應(yīng)實驗裝置包括原料供應(yīng)單元，所述的原料供應(yīng)單元與脫水脫硫單元由管線連接，脫水脫硫單元出來的管線通過三通閥門分別與水供應(yīng)單元及芳構(gòu)化催化反應(yīng)單元連接，芳構(gòu)化催化反應(yīng)單元入口端的管線上通過三通閥門連接有氣體供應(yīng)單元，芳構(gòu)化催化反應(yīng)單元出口端連接混合芳烴氣液分離系統(tǒng)。該裝置能夠?qū)⒌吞纪闊N轉(zhuǎn)化成為輕質(zhì)芳烴，并且可進行催化劑水蒸氣活化處理和催化劑失活再生反應(yīng)，工藝簡單，技術(shù)成熟，投資少，易于實現(xiàn)。
文檔編號B01J37/10GK201390716SQ20092014841
公開日2010年1月27日 申請日期2009年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月8日
發(fā)明者于振興, 付紅英, 馮輝昌, 虹 吳, 平 張, 張宇航, 張曉麗, 徐文龍, 李宏宇, 范雪蕾, 偉 鄭 申請人:大慶油田有限責(zé)任公司;大慶高新技術(shù)開發(fā)區(qū)南天實業(yè)有限公司