减少甲醇制烯烃工艺中催化剂损耗的研究

作为替代石油化工生产低碳烯烃的技术路线,甲醇制烯烃技术成为近年来煤化工研究的热点。甲醇制烯烃工艺中,频繁反应-再生过程使催化剂经历持续的结焦和烧焦,是造成催化剂损耗的重要原因。在反应器和催化剂再生器之间的输送管道上设置间接加热器和间接冷却器,将进入再生器的失活催化剂适当升温,减少失活催化剂和再生器的温差,从而有效减少催化剂因巨大温差和剧烈升温速率产生热应力而导致催化剂热崩跑损;同时将进入反应器的再生催化剂适当降温,避免再生催化剂在反应器中与原料甲醇接触时表面快速结焦,影响催化剂活性和寿命。     

甲醇制烯烃再生催化剂催化裂解混合碳四的可行性分析

随着开工建设及运行的甲醇制烯烃工业装置越来越多,如何利用碳四并将其转化为低碳烯烃变得越来越重要。为探究甲醇制烯烃再生催化剂裂解混合碳四的可行性,首先,对甲醇制烯烃工业装置副产混合碳四与石脑油蒸汽裂解和炼油催化裂化产生的碳四产品组分进行分析,得出甲醇制烯烃工业装置副产的混合碳四中烯烃含量较高且无丁二烯的结论;其次,梳理碳四催化裂解转化的研究成果,得出SAPO-34及ZSM-5分子筛都可以作为裂解碳四的催化剂且ZSM-5分子筛性能更优的结论;再者,对混合碳四转化工艺,即以碳四烯烃歧化反应和催化裂解为主的工艺进行分析与对比,总结各种工艺的特点。最终得出结论:利用高温再生催化剂裂解甲醇制烯烃副产的混合碳四是可行的,无需再建设反应器及再生器,可节省成本,具有一定的优势和经济效益,但下游烯烃分离系统处理碳四的能力会影响碳四的裂解负荷。     

DCS控制系统在甲醇制烯烃装置的应用及改进

反应-再生系统作为甲醇制烯烃装置的核心，两器差压和再生器压力的稳定对生产运行起着重要作用。通过引入选择性控制策略，在横河DCS上进行组态完成对两器差压和再生器压力的选择性控制，不仅满足了正常生产过程中再生器压力的平稳控制，还保证了反应-再生两器在异常工况条件下，不会超压运行。     

甲醇制烯烃工业装置催化剂的再生研究

基于某180万t/a甲醇制烯烃工业装置催化剂再生数据,研究了催化剂的烧焦特性,建立了本征和经验动力学模型并对工业催化剂再生数据进行了拟合。在分析工业上催化剂再生过程特点及再生器操作条件复杂性的基础上,对工业与实验烧焦动力学模型精确度存在差距的原因进行了分析。阐述了甲醇制烯烃工业装置运行中遇到的问题及解决方案,并总结了工业催化剂再生器较优的操作区间。对再生剂和新鲜剂的催化性能进行了比较,发现再生过程中保留少量的积炭有助于避免或缩短反应的诱导期,提高低碳烯烃的选择性。     

某甲醇制烯烃装置气控返混式外取热器的应用现状

某甲醇制烯烃装置所采用的气控返混式外取热器自投入使用以来,具有良好的操作性能和较宽的调节范围。由于甲醇制烯烃的反应是一个放热反应,低温低压更有利于反应的进行。因此,如何保证装置反再系统热平衡是装置正常运行的关键。本文从再生器外取热器型式的选取、设备结构及工艺操作方面进行介绍,并对其在生产运行过程存在的操作难点和设计缺陷提出个人见解。     

甲醇制烯烃(MTO)反再两器汽提段汽提效果的分析

通过分析MTO反应、再生器实际运行中的数据,得出甲醇制烯烃反应器汽提段汽提效果的影响因素,通过提高汽提效果来增加低碳烯烃的收率,降低再生器的烧焦负荷。     

甲醇制烯烃装置催化剂跑损的研究

对甲醇制烯烃装置反应器和再生器催化剂跑损原因进行分析,利用装置DCS在线参数及离线分析数值的相关参数,对催化剂跑损量进行定量计算,探讨稀相密度值与催化剂跑损的联系,提出预防催化剂跑损的建议,对催化剂跑损研究具有一定指导意义。     

MTO装置再生系统优化研究

MTO生产工艺中,催化剂再生分为完全再生以及贫氧再生。其中催化剂的贫氧再生主要代表工艺为DMTO,完全再生的主要工艺为UOP-MTO以及SMTO等。再生器是甲醇制烯烃装置的重要组成部分,催化剂的再生技术也是MTO工艺的主要核心技术。一套再生技术的能否成功应用不仅影响着MTO生产工艺的能耗高低和装置的运行周期的长短,同时影响着反应器的产品分布和整个MTO工艺的操作难易程度,所以催化剂的再生能力也是影响装置处理量的非常重要因素之一。在制约MTO工艺再生系统处理能力的主要因素为催化剂的烧焦能力和再生效果。再生过程是典型的气-固鼓泡床工艺,烧焦过程为非催化过程,不仅受烧焦过程中化学反应,气-固的流化态和传质的影响,而且受水蒸气和重金属等因素影响。为了提高MTO再生器的处理能力,通过再生器双动滑阀改造和MTO工艺应用富氧再生技术等技术改造,对再生系统进行了不断优化,不断突破再生器再生技术的技术瓶颈。     

甲醇制烯烃装置降低催化剂跑损及负荷提升的改造实践

针对某甲醇年处理量180万t的甲醇制烯烃装置自投产以来存在的细粉损失严重问题进行了原因分析,发现是由再生器中沉降高度低、旋分入口浓度高、入口气速高于设计值导致的压降高、料腿排料困难所致。通过将再生器外取热器流化风由氮气改为空气,之后引入氧气进一步提升再生烧焦能力,在维持再生器旋分系统入口气速和压降合适的基础上,改善了装置的跑剂问题,实现了装置处理量最高8.3%的提升,初步预估年效益可增加0.9亿元。     

甲醇制烯烃装置再生立管存在的问题及解决措施

甲醇制烯烃(MTO)装置催化剂循环回路的下行流动部分是再生立管,操作复杂性在于立管内催化剂的流态受多种因素影响。某0.60 Mt/a MTO装置投产运行7年,期间一直存在再生立管催化剂输送下料不畅的问题,反再两器运行参数波动幅度宽,工艺工况复杂多变,无法实现100%自控率,操作人员劳动强度大,产品收率降低,能耗、剂耗增加。根据现有调节措施和临时故障处理方法,只能通过调整再生立管松动风来维持短暂立管正常下料。从再生立管上下串联设备影响、再生立管整体设计、介质流化状态、工艺操作等方面出发,对再生立管生产运行瓶颈产生的原因进行分析,确定影响再生立管高效运行的症结所在。根据问题的剖析提出改进建议,为再生立管后续升级改造提供合理的理论支持和指导判断。     

甲醇制烯烃催化剂SAPO-34分子筛的制备和喷雾成型

SAPO-34分子筛用于催化甲醇转化制烯烃,乙烯和丙烯选择性高,是很好的甲醇制烯烃催化剂。由于SAPO-34分子筛失活速率快,甲醇制烯烃反应器通常是连续循环再生的流化床反应器,SAPO-34分子筛必须喷雾成型并达到一定抗磨强度后才能使用。在50 L反应釜合成了SAPO-34分子筛,并在中试喷雾装置上,以SAPO-34为活性组分喷雾成型甲醇制烯烃催化剂。结果表明,喷雾成型甲醇制烯烃催化剂的抗磨损指数为1.58%·h-1,抗磨性能达到工业应用要求,与两种工业甲醇制烯烃催化剂对比,喷雾成型甲醇制烯烃催化剂寿命最长,达260 min,乙烯、丙烯选择性以及乙烯+丙烯总选择性在对应的各个反应时间点均最高,260 min分别达到49.09%、35.05%和84.98%。     

Oleflex异丁烷脱氢装置生产运行优化调整分析

介绍了山东东营某炼化公司20万t/a UOP Oleflex异丁烷脱氢装置的工艺简介及更换脱氢反应主催化剂后装置开工过程和标定结果。从反应器总温降、反应器总压力降、催化剂转化率与选择性、粉尘生成量、催化剂再生部分等方面做了分析总结。通过对两次装置检维修作业的总结分析，检修时对反应器和再生器的约翰逊网进行清理和修补，保证了装置的长周期稳定运行；通过对冷箱的二次改造，提高了C4烷烯烃和氢气的分离效果，使装置的加工能力提高至100%以上；通过C5和循环碳四流程改造，实现了C5纯度提升和二甲醚脱除率的提高，助力装置效益提升和稳定运行；通过更换使用特殊材质和形式的福莱西高温垫片，科学的法兰紧固方案解决了高温密封泄露的问题。对工艺流程及工艺操作参数的优化改造进行了分析总结。     

催化裂化装置再生斜管流化状态异常分析

再生斜管是维持反应器与再生器之间催化剂循环的重要通道，中国石化扬子石化有限公司炼油厂2.0Mt/a催化裂化装置存在流化异常的问题，表现为再生滑阀开度波动（44%～53%）、反应温度波动（515～526℃）、两器差压波动（27～51 kPa）。通过对影响再生斜管流化异常的因素进行分析，结果表明，采取置换催化剂改善催化剂中毒情况、调整再生斜管松动风量、装置日常操作精细化与标准化等措施后，再生斜管的流化问题得到改善。     

C4和C5回炼对提高甲醇制烯烃(MTO)收率的研究

甲醇制烯烃(MTO)装置使用的催化剂SAPO-34分子筛具有较强的酸性催化特征,利用该性质对C_4和C_5进行裂解实验,文中通过实验得出在甲醇制烯烃催化剂的作用下能够部分裂解C_4和C_5,裂解产物中有目的产物质量分数约25%,不同的再生定碳对C_4和C_5的裂解程度也有差异,当再生催化剂定碳控制在1.3%—1.6%时,C_4和C_5的裂解程度最优。C_5回炼时,乙烯和丙烯的收率能提高0.49%;同时,未反应的C_4/C_5进入反应器后抑制了甲醇制烯烃反应中C_4/C_5的生成,进一步提高烯烃的收率。     

积炭对甲醇制烯烃工业装置运行过程的影响

甲醇制烯烃工业装置中,产品选择性除受催化剂自身性能、甲醇空速、反应温度、反应压力、反应器催化剂藏量等的影响外,催化剂积炭(再生定碳和待生定碳)对其也有明显影响。分析神华榆林能源化工有限公司甲醇制烯烃工业装置在反应压力0.11 MPa、甲醇进料负荷110%、反应温度482～484℃的工艺条件下再生定碳和待生定碳对产品选择性的影响,得出如下结论:再生定碳和待生定碳提高均可获得较高的乙烯+丙烯选择性,而提高再生定碳有利于减少碳四、碳五及以上组分的生成,提高待生定碳则可能会引起分子量较大的有机物在水洗塔内冷凝而堵塞塔盘;当反应温度、甲醇进料负荷和烧焦强度一定时,催化剂的循环量会影响再生定碳和待生定碳,使再生定碳和待生定碳呈相反的变化趋势;要获得较高的乙烯+丙烯选择性,对再生定碳和待生定碳要求不同,反应器和再生器的操作条件也不尽相同;维持较高的再生定碳和待生定碳时,产生的有机物进入水洗塔凝结后会堵塞水洗塔塔盘,需注入柴油对水洗塔进行清洗,以降低水洗塔压差。     

流态化技术在甲醇制低碳烯烃装置中的应用

本文总结了甲醇制低碳烯烃(MTO)的发展历程,根据MTO反应机理及反应特点,评述了各类MTO工业反应型式的适用性,认为流态化反应器和再生器之间的循环适合于MTO反应热效大、催化剂寿命短的特点。中国神华煤制油化工有限公司包头煤化工分公司1.80×106 t/d的MTO工业示范装置近3年的运行数据表明流化床技术非常适合于MTO反应。     

基于图像法的甲醇制烯烃流化床反应器内催化剂颗粒输送分离高度的研究

甲醇制烯烃(MTO)生产过程中,输送分离高度直接影响反应器和再生器的结构尺寸、相关位置及催化剂的损失等。使用平均粒径为90 mm的工业MTO催化剂颗粒,在覫90 mm×1 000 mm的有机玻璃冷态试验台上对催化剂颗粒的浓度分布和输送分离高度随流化气速的变化情况进行研究。采用粒子图像测速技术获取冷态床的实验图像,并通过数字图像处理技术最终获得MTO催化剂颗粒的浓度分布。在此基础上建立数学模型,进行计算回归,得到其与催化剂颗粒输送分离高度的实验关联式。     

浅析甲醇制烯烃装置自动控制存在的问题及优化措施

介绍了甲醇制烯烃装置工艺流程，重点阐述了甲醇制烯烃装置在自动化控制方面存在液位和压力控制的难点，提出了针对串级控制、分程控制和模糊自适应PID控制的策略，解决了甲醇制烯烃装置中出现的甲醇-蒸汽换热器液位、污水汽提塔压力控制不稳定和再生器外取热器汽包三冲量无法投用的难题，为其他新建或技改的同类型装置提供借鉴。     

甲醇制烯烃反应工艺、反应机理及其动力学研究进展

甲醇制烯烃工艺近年来已成为煤化工领域的研究热点。不同的甲醇制烯烃催化剂将导致不同的反应过程,以SAPO-34为催化剂时,甲醇主要遵循烃池机理,通过快速的平行反应直接生产乙烯和丙烯(MTO)等低碳烯烃;以ZSM-5为催化剂时,甲醇主要遵循双循环机理中的烯烃循环机理,通过甲基化-裂解等多步反应间接生产丙烯(MTP)。这种反应特征的不同也决定着反应器类型和工艺条件的不同:SAPO-34催化剂易失活的特性决定了工业MTO过程通常采用易再生的流化床反应器从甲醇一步生成乙烯和丙烯,而具有良好抗结焦能力的ZSM-5催化剂使得工业MTP过程通常选择易放大的固定床反应器,通过大量烯烃循环与分离逐步获得丙烯。针对SAPO-34催化剂上MTO过程以及ZSM-5催化剂上MTP过程的不同反应情况,综述了近年来甲醇制烯烃代表性的反应工艺、反应机理以及反应动力学等方面的研究进展,并根据其存在的问题提出了相应的发展方向。     

甲醇制烯烃催化剂再生的影响因素及问题分析

甲醇制烯烃的过程中催化剂的再生方式不同于传统的催化裂化的完全再生,它属于不完全再生。催化剂因反应结焦失去活性,需要经过再生器的烧焦再生才能恢复活性。在催化剂再生过程中,由于再生温度、主风量、反应进料负荷、再生器的藏量等因素的变化都会影响再生催化剂的定碳,从而影响催化剂的活性。在实际生产过程中,再生器平稳运行直接影响到装置的生产情况,因此在操作过程中控制好再生温度、主风量等参数的变化对再生催化剂活性的恢复至关重要。