一種催化劑評價裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及煤化工領(lǐng)域，具體而言涉及一種化工生產(chǎn)模擬評價裝置，特別涉及一種用于甲醇轉(zhuǎn)化制丙烯和甲醇轉(zhuǎn)化制二甲醚等不同反應(yīng)和改性的多功能的催化劑評價裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]丙烯是一種重要的有機(jī)化工原料。近年來，隨著石油資源的持續(xù)短缺以及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求，世界上許多國家的研宄機(jī)構(gòu)都致力開發(fā)非石油合成低碳烯烴的技術(shù)路線其中以煤基或天然氣基合成的甲醇為原料，主要生產(chǎn)丙烯的化工工藝技術(shù)(簡稱“MTP”)日益受到關(guān)注，根據(jù)我國煤炭資源相對較為豐富，且價格相對低廉的特點，采用煤經(jīng)甲醇制丙烯等低碳烯烴不僅可以減少我國對石油資源的過度依賴、而且滿足國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長的需求并實現(xiàn)戰(zhàn)略儲備。
[0003]不考慮其循環(huán)工藝，現(xiàn)已成功工業(yè)化的魯奇(Lilrgi)甲醇制丙烯工藝采用固定床反應(yīng)器，經(jīng)過兩步法獲得烯烴，即原料甲醇經(jīng)過甲醇制二甲醚(DME)催化劑進(jìn)行反應(yīng)后，生成的甲醇和二甲醚混合物經(jīng)過MTP催化劑反應(yīng)后生成Cl?C9的有機(jī)產(chǎn)物。因此，完整的MTP工藝需要同時考察MTP催化劑和DME催化劑的各自性能。此外，據(jù)研宄，MTP催化劑一般以ZSM-5分子篩為母體，適當(dāng)?shù)乃幚淼雀男怨に囉欣谔岣叽呋瘎┑乃疅岱磻?yīng)性能。
[0004]當(dāng)前，大多數(shù)的發(fā)明和研宄關(guān)注于甲醇制丙烯催化劑本身，對MTP工藝流程中的甲醇制二甲醚以及甲醇制烯烴催化劑性能評價所需用到的裝置關(guān)注的相對較少。目前用于評價裝置只能應(yīng)用于評價單一的催化反應(yīng)，不能同時實現(xiàn)甲醇制二甲醚催化劑、甲醇制丙烯以及MTP催化劑水熱處理等多種實驗需求，因此研宄一種操作簡便、多用途的催化劑評價裝置對于模擬實際工況反應(yīng)，降低裝置投資等具有非常重大的意義。此外，高空速下的催化評價反應(yīng)的反應(yīng)尾氣量大，若直接排放往往會因為高碳組分的冷凝而堵塞尾氣管，而且還會造成室內(nèi)污染物超標(biāo)。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種操作簡便、多用途的用于甲醇轉(zhuǎn)化制丙烯和甲醇轉(zhuǎn)化制二甲醚等不同反應(yīng)和改性的催化劑評價裝置。
[0006]本實用新型是通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)的:
[0007]一種催化劑評價裝置，包括:保護(hù)性氣體供給裝2、甲醇儲罐3、去離子水儲罐4、裝填有進(jìn)行甲醇制二甲醚反應(yīng)的催化劑的第一反應(yīng)器18、裝填有進(jìn)行甲醇和二甲醚制烯烴反應(yīng)的催化劑的第二反應(yīng)器19、氣相色譜儀24 ；
[0008]所述保護(hù)性氣體供給裝置2和甲醇儲罐3分別與所述第一反應(yīng)器18連通；
[0009]所述第一反應(yīng)器18的輸出口分別與所述第二反應(yīng)器19、氣相色譜儀24連通；
[0010]所述去離子水儲罐4與所述第二反應(yīng)器19連通；
[0011]所述第二反應(yīng)器19的輸出口與所述氣相色譜儀24連通。優(yōu)選地，所述氣相色譜儀24具有十二通閥，以實現(xiàn)同時分析第一反應(yīng)器18和第二反應(yīng)器19輸出的混合氣組成。
[0012]所述保護(hù)性氣體供給裝置2供給的保護(hù)性氣體選自氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣和氮氣中的一種或多種，優(yōu)選為氮氣。
[0013]在根據(jù)本實用新型的一個實施方案中，所述裝置還包括空氣或氧氣供給裝置1，所述空氣或氧氣供給裝置I與所述第一反應(yīng)器18連通
[0014]在根據(jù)本實用新型的一個實施方案中，所述裝置還包括第一預(yù)熱混合器17，所述保護(hù)性氣體供給裝置2、甲醇儲罐3分別經(jīng)由所述第一預(yù)熱混合器17與所述第一反應(yīng)器18連通，也就是說，保護(hù)性氣體供給裝置2、甲醇儲罐3分別與第一預(yù)熱混合器17連通，然后，第一預(yù)熱混合器17再將預(yù)熱后的保護(hù)性氣體和甲醇?xì)怏w通入到第一反應(yīng)器18中，這樣保護(hù)性氣體供給裝置2提供的保護(hù)性氣體以及甲醇儲罐3提供的甲醇可以在此預(yù)熱。
[0015]在根據(jù)本實用新型的一個實施方案中，所述裝置還包括第二預(yù)熱混合器21，所述第一反應(yīng)器17的輸出口、所述去離子水儲罐4分別經(jīng)由所述第二預(yù)熱混合器21與所述第二反應(yīng)器19連通。也就是說，第一反應(yīng)器18輸出的反應(yīng)尾氣以及去離子水儲罐4提供的去離子水通過管線輸入到第二預(yù)熱混合器21中，然后，經(jīng)過預(yù)熱的混合氣和/或水蒸汽再輸入到第二反應(yīng)器19中。
[0016]在根據(jù)本實用新型的另一個實施方案中，空氣或氧氣供給裝置I經(jīng)由第一預(yù)熱混合器17與第一反應(yīng)器18連通；并且經(jīng)由第二預(yù)熱混合器21與所述第二反應(yīng)器19連通。通過向裝置中通入空氣或氧氣可以實現(xiàn)第一反應(yīng)器18和/或第二反應(yīng)器19中的催化劑的再生。
[0017]在根據(jù)本實用新型的另一個實施方案中，所述催化劑評價裝置還包括氣液分離罐31，所述氣液分離罐31分別與第一反應(yīng)器18的輸出口、第二反應(yīng)器19的輸出口連通。
[0018]在根據(jù)本實用新型的另一實施方案中，所述裝置還包括用于將離開所述第一反應(yīng)器18和所述第二反應(yīng)器19的物料進(jìn)行換熱和冷凝的、依次連接的換熱器29、冷凝器30，第一反應(yīng)器18或第二反應(yīng)器19輸出的反應(yīng)尾氣依次經(jīng)過所述換熱器29和冷凝器30，然后進(jìn)入所述氣液分離罐31。
[0019]在根據(jù)本實用新型的再一個實施方案中，所述氣液分離罐31的頂部還可以設(shè)置有背壓閥32，以實現(xiàn)第一反應(yīng)器18的系統(tǒng)壓力控制。
[0020]在根據(jù)本實用新型的另一個實施方案中，所述催化劑評價裝置還包括尾氣處理機(jī)構(gòu)，該尾氣處理機(jī)構(gòu)與氣相色譜儀24的輸出口連通，尾氣處理機(jī)構(gòu)可以包括依次串聯(lián)的第一尾氣瓶25和第二尾氣瓶26，優(yōu)選地，所述第一尾氣瓶25中盛裝去離子水，所述第二尾氣瓶26中盛裝肥皂液或含有表面活性劑的液體。
[0021]在根據(jù)本實用新型的另一個實施方案中，可以在與所述氣相色譜儀24的輸入口連通的管線上設(shè)置有高溫過濾器。
[0022]在根據(jù)本實用新型的一個實施方案中，所述第一反應(yīng)器中裝填DME催化劑，其一端通過第一預(yù)熱混合器17分別與相互并聯(lián)后的空氣或氧氣供給裝置1、保護(hù)性氣體供給裝置2以及甲醇儲罐3相連通，所述第一反應(yīng)器18的另一端與一個三通切換閥連通，通過該三通切換閥的切換將第一反應(yīng)器18輸出的反應(yīng)尾氣分成兩路。所述第一反應(yīng)器18輸出的反應(yīng)尾氣在三通切換閥的控制下可經(jīng)過第一高溫過濾器23后直接進(jìn)入氣相色譜儀24，在氣相色譜儀24中進(jìn)行二甲醚催化劑反應(yīng)尾氣的在線全組分分析，該尾氣也可經(jīng)過截止閥與換熱器29、冷凝器30和氣液分離罐31連通進(jìn)行氣液分離，還可以通過氣液分離罐31頂部設(shè)置的背壓閥32控制第一反應(yīng)器18的系統(tǒng)壓力，進(jìn)行DME催化劑活性的評價。
[0023]所述的第一反應(yīng)器18中的氣體在三通切換閥控制下進(jìn)入第二預(yù)熱混合器21，第二預(yù)熱混合器21可通過管線與去離子水儲罐4連通。所述第二預(yù)熱混合器21的原料氣是水蒸汽和第一反應(yīng)器輸出的反應(yīng)尾氣，水蒸汽與第一反應(yīng)器18輸出的反應(yīng)尾氣混合后進(jìn)入第二反應(yīng)器19，該第二反應(yīng)器19中裝填MTP催化劑，可以模擬并評價MTP反應(yīng)，也可以將水蒸汽單獨輸入第二反應(yīng)器19，進(jìn)行MTP催化劑汽蒸(即催化劑水熱處理)工藝過程。
[0024]所述的第二反應(yīng)器19中的反應(yīng)尾氣可以在三通切換閥的控制下進(jìn)入氣相色譜儀24進(jìn)行產(chǎn)物全組分分析；所述的第二反應(yīng)器19中的反應(yīng)尾氣也可以在三通切換閥的控制下，經(jīng)過換熱器29、冷凝器30，最后進(jìn)入氣液分離罐31進(jìn)行氣液分離。
[0025]所述的氣相色譜儀24具有十二通閥，可以實現(xiàn)同時分析兩路氣體組成。氣相色譜儀24輸出的尾氣依次通入兩個相互連接的尾氣瓶25、26。尾氣經(jīng)過所述的尾氣瓶25、26的兩次鼓泡處理后可直接安全排放，其中第一尾氣瓶中裝填去離子水，第二尾氣瓶中裝填可使反應(yīng)尾氣中的高碳組分的溶解的溶液。例如，該溶液可以是含有陰離子或陽離子表面活性劑的溶液，優(yōu)選為肥皂液。
[0026]本實用新型的有益效果是:采用四氣路、雙反應(yīng)器和帶十二通閥的氣相色譜，根據(jù)實驗?zāi)康?，通過三通切換閥的控制，實現(xiàn)催化劑汽蒸(即水熱處理)、DME催化劑活性評價、模擬工業(yè)MTP催化劑評價以及催化劑再生在同一裝置上進(jìn)行。此外，通過將尾氣通入盛裝有去離子水和易于溶解高碳組分的溶液的尾氣瓶有效解決了尾氣安全排放的問題。
【附圖說明】
[0027]以下，結(jié)合附圖來詳細(xì)說明本實用新型的實施方案，其中:
[0028]圖1是根據(jù)本實用新型的催化劑評價裝置的一個較佳實施方案的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]附圖標(biāo)記說曰月:
[0030]1-空氣或氧氣供給裝置；2_保護(hù)性氣體供給裝置；3_甲醇儲罐；4_去離子水儲罐；5_第一截止閥；6_第二截止閥；7_第一泵；8_第二泵；9_第一流量計；10_第二流量計；11-第一單向閥；12-第三截止閥；13-第二單向閥；14-第四截止閥；15-第三單向閥；16-第四單向閥；17_第一預(yù)熱混合器；18_第一反應(yīng)器；19_第二反應(yīng)器；20_第一三通切換閥；21_第二預(yù)熱混合器；22_第二三通切換閥；23_第一高溫過濾器；24_氣相色譜；25_第一尾氣瓶；26_第二尾氣瓶；27_第二高溫過濾器；28_第五截止閥；29_換熱器；30_冷凝器；31_氣液分離罐；32_背壓閥；33_第六截止閥；34_第七截止閥。
【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進(jìn)一步進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，附圖和實施例僅用于解釋本實用新型，并非用于限制本實用新型要求保護(hù)的范圍。
[0032]實施例1
[0033]圖1顯示了根據(jù)本實用新型的催化劑評價裝置的一個較佳實施方案。第一預(yù)熱混合器17通過管線分別與空氣或氧氣供給裝置1、保護(hù)性氣體供給裝置2以及甲醇儲罐3連通，連通空氣或氧氣供給裝置I的管線上設(shè)置有第一截止閥5、第一流量計9和第三單向閥15，以便于監(jiān)測和控制輸入的空氣或氧氣；連通保護(hù)性氣體供給裝置2的管線上設(shè)置有第二截止閥6、第二流量計10和第四單向閥16，以便于監(jiān)測和控制輸入的保護(hù)性氣體；連通甲醇儲罐3的管線上設(shè)置有第一泵7和第一單向閥11，在第一泵7和第一單向閥11之間的管線上可以設(shè)