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移动床试验平台

1.   研发移动床试验平台目的和意义

催化重整工艺生产是高的辛烷值汽油、BTX芳烃和炼厂氢气的重要来源,是改善汽油品质理想的调和剂。2011年世界催化重整装置加工能力占总原油加工的11.2%,美国为16.88%,加拿大,日本等国均超过15%以上,而我国只占2.25%。现代催化重整工艺是移动床工艺应用的重要领域,目前在世界范围内技术最领先的企业是美国的UOPCCR工艺和法国的IFPCCR工艺,它们都是采用移动床催化剂连续再生技术,又称为连续重整工艺。连续重整技术主要由美国UOP公司和法国IFP公司长期垄断,UOP专利有533篇,IFP专利有159篇,国内长期依靠引进,光技术引进的使用费就超过10亿元。基于开发核心技术,突破知识产权和技术的封锁,形成有完全自主知识产权的工艺和催化剂成套技术的需要,移动床连续重整试验装置是快速研究和解决问题的十分重要的工具和手段。同时,对于解决我国汽油产品辛烷值标准偏低,新的法规对汽油中苯含量的进一步限制等特殊需求,也能起到重要的促进作用。

丙烯酸及其酯是重要的有机合成原料及合成树脂单体,在精细化工领域占有相当重要的地位。目前,我国已经成为丙烯酸(酯)需求增长潜力最大的市场之一。由于主流的丙烯两步发氧化制丙烯酸(酯)的工艺路线,其原料丙烯主要来自于石油裂解,成本受石化资源经济性限制。利用煤基低成本的合成气生产甲醇,甲醇生产甲醛和醋酸(酯),甲醛和醋酸(酯)进一步生产丙烯酸(酯)的工艺路线成为近年的研究热点。该工艺路线使用移动床技术,既可以克服固定床反应的容易结焦,间断性再生的复杂方案带来的问题,又可以避免流化床反应产品分布不均,载气消耗严重,催化剂活性易流失,局部容易结焦等缺点。通过移动床新技术方法,现实催化剂连续再生更新,有效地解决了催化剂失活快,结焦严重等问题,同时也提高了甲醛的转化率和丙烯酸(酯)的选择性。

 

2.   移动床试验平台的技术水平和功能特点

由于催化重整工艺积碳率高,催化剂失活快,UOPIFP的三代装置催化剂的再生周期都是23天。目前国内外大多采用模拟移动床评价装置来研究和开发新的工艺和催化剂技术,也就是用3216个固定床反应器,通过切换来模拟工业装置,而各国的新一代连续催化重整工业装置中的催化剂是在反应器和再生器之间连续流动,因此固定床模拟移动床的数据对比性差,新工艺和新催化剂开发周期长,也是制约催化重整技术进步的重要瓶颈。

据专家了解,到目前为止(2018年),国际上催化重整领域的技术巨头,如美国UOP公司,美国Critertion公司,以及法国IFP(现在的Axens)公司等,现在依然采用固定床来模拟开发重整工艺和催化剂。我们在国内研发成功移动床试验平台,未来在催化重整领域有十分广阔的应用前景。

   

移动床试验平台的主要技术特点和功能如下:

 

1)     移动床试验平台适应多个领域的工艺研究:

              i.      可用于催化重整工艺研究

            ii.      可用于甲醇制汽柴油(MTG)工艺研究

           iii.      可用于甲醇制烯烃(MTO)工艺研究

            iv.      可用于甲醇制芳烃(MTA)工艺研究发

              v.      可用于丙烷脱氢(PDH)工艺研究

            vi.      可用于异丁烷脱氢工艺研究

           vii.      可用于甲醛和醋酸()制丙烯酸()工艺研究

                                                   

2)     移动床试验平台适应多个领域的催化剂开发:

使用移动床新技术平台能有效地解决了工业装置中催化剂失活快,结焦严重等类型催化剂的应用问题,现实催化剂连续再生,达到装置平稳运转的目标。同时,也可以能够进一步提高催化剂的原料转化率和目标产物的选择性。

              i.      可用于催化重整新型催化剂开发

            ii.      可用于甲醇制汽柴油(MTG)新型催化剂开发

           iii.      可用于甲醇制烯烃(MTO)新型催化剂开发

            iv.      可用于甲醇制芳烃(MTA)新型催化剂开发

              v.      可用于丙烷脱氢(PDH)新型催化剂开发

            vi.      可用于异丁烷脱氢新型催化剂开发

           vii.      可用于甲醛和醋酸()制丙烯酸()新型催化剂开发

 

3)     移动床试验平台操作弹性大:

催化剂装量:3.0 - 5.0

催化剂排出速度:1 30

反应温度:300 650

反应压力:常压 - 1.0 Mpa

气体空速:200 10000 /h

催化剂直径:1.0 3.0 mm (圆球形)

 

4)     控制精度高、数据准确

               温度控制误差<±1℃

               流量控制误差<±1%

               压力控制误差<0.05kg/cm2

               物料平衡率≥9799%

 

5)     采用在线计量,在线烧焦等技术和措施

 

 

 

3.   移动床试验平台应用情况

移动床平台设备应用于丙烯酸酯工艺,20165月在中国科学院过程工程研究所投入运行,运转条件是:醋酸酯与甲醛混合物以5/小时的速率进料,反应温度为350度,反应压力为0.1MPa,催化剂直径为3mm,反应段催化剂装量为5升,催化剂移动速率为0.83/天。装置连续运转28天,144小时(6天)流速精度控制在50g范围内,催化剂磨损率为0.1%,整个运转周期内,装置反应-再生循环运转平稳,控制精度达到预期要求。经过对大量的试验数据整理和分析,取得了相应的技术成果,并申请了国家发明专利(申请号201710033480.5)“一种采用移动床反应器制备丙烯酸和/或丙烯酸酯的系统及其制备方法”。

第二套移动床平台设备应用于异丁烷脱氢工艺,201710月在烟台大学投入运行。运转条件是:异丁烷与丙烷混合物以1/小时的

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