硅铝磷酸盐催化剂在MTO优化微反应装置评价研究.pdf

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1、第31卷第4期有色矿冶Vo1．31．№42015年O8月NoN—FERR0USMININGANDMETALLURGYAugust2015文章编号：lOO7—967X(2o15)04—27—04硅铝磷酸盐催化剂在MTO优化微反应装置评价研究**姜兴剑，刘文星，孙保全，于双恩(1．中国神华煤制油化工有限公司包头煤化工公司，内蒙古包头014060；2．大连理工大学化学学院，辽宁大连116024)摘要：有色金属产品向高值化和高端产品转化是有色行业一个重要的发展趋势，其中新能源和煤化工方面的催化剂是一个重要的新兴领域。就我国取得突破进展的煤制烯烃装置中，在更

2、换工业化催化剂之前，为了更准确的掌握每批催化剂的性能指标，保证工业生产的稳定运行，事先进行微反评价尤为重要。本文以典型的硅铝磷酸盐SAPO4。为例，结合目前工业上运行的工业化设备，提出了改进的反应器评价装置，并对甲醇转化乙烯过程进行了评价研究，主要讨论了甲醇浓度、反应温度和空速等参数的影响，为开发新型催化剂提供一种借鉴的实验研究和工业化评价方法。关键词：硅铝磷酸盐；MT0催化剂；反应器}微反评价中图分类号：TQ523．6文献标识码：A影响进行了研究，以期开发出更好的催化剂，提供快0前言捷的评价方法，建立稳定的评价体系。1984年美国UCC公司研制的

3、硅铝磷酸盐SA—1实验部分PO2。，用于催化制备甲醇制乙烯反应l_1]，我国神华集团于2007年开展甲醇制烯烃(MTo)催化剂的研1．1仪器设备及试剂发工作，经过多年的催化剂小试研制、微反评价、催1．1．1实验装置化剂中试放大及性能研究，建成自主研发催化剂和催化剂评价实验装置：改进的微反应装置预热煤制烯烃的工业化装置。借助硅铝磷骨架负载一些炉和反应器构成，由8mm不锈钢管制成的固定过渡元素的催化剂提供了把低成本优势的煤原料转床反应器、气路和电路模块化组装，电器设备在机体化为高附加值乙烯或丙烯的途径_3“]。烯烃作为重中，检修方便、安全；模块化设计、

4、密闭性、稳定性、安要的化工原料，国内外市场的需求很大，该技术经济全性好；反应器内筛网易清理、易更换。上具有很强的竞争力。催化剂的生产也引起诸多厂气相色谱：型号GC一7900，USA—TECH—家的兴趣，合格的催化剂在甲醇转化率、生焦率、主COMP。要产品选择性、甲醇单耗等指标上需要满足MTO1．1．2试剂工业化装置的生产要求。MTO催化剂在使用前，甲醇，AR；氢气，99．99；氦气，99．999％；氮对每批催化剂都要进行工业分析，以掌握催化剂的气，99．999；空气。性能，更好的指导工业应用。常规方法采用微反应SAPO4l生能指标：比表面(m／g)

5、≥550，孔容装置评价MTO催化剂的活性、烯烃产品选择性以(cm。／g)≥0．27，氧化硅含量()～42，氧化铝含量及催化剂寿命等关键指标。但是使用的现有的微反()～1O。应活性分析仪器气路流程繁琐，容易出现故障，在使1．2催化剂的评价试验用过程中经常出现气路控制元件失灵、损坏的情况。1．2．1实验准备神华某研究院对MTO微反应评价装置的气路等系将焙烧脱除模板剂的SAPO4。分子筛粉末经统进行了改进模块化组装，加快分析速度，减少了气过压片、粉碎后筛取150～80目，称取10g经焙烧路故障。本文利用改进的微反应评价装置对甲醇浓活化、装入固定床微型反应

6、器的恒温段中，先在氮气度、反应温度和空速等参数的对乙烯的产率和质量气氛中于550℃下活化催化剂0．5h，反应器温度降*基金项目：国家863计划(2012AA06A115)**收稿日期：2015—05—25作者简介：姜兴剑(197O)，男，汉族，黑龙江人，高级工程师，博士，研究方向为化学工程。28有色矿冶第31卷到450℃并稳定一定的时间后，开始甲醇进料。催温度，分别用浓度为8Owt和40wt的甲醇进行化剂评价条件其他条件为：压力为0．108MPa(绝MTO催化剂反应评价实验，得到数据见(表1，表压)，氮气的流量为200mL／minE]。2)。1．2

7、．2实验步骤由表1，表2可以看出，浓度80wt的样品在原料甲醇溶液经过流量计量泵后在载气N。的转化率稳定在99．9O以上的时间为122min，要少携带下混合进入预热炉，在预热炉内汽化，然后进入于浓度为40wt样品的142min。这说明甲醇进料反应器内进行反应，反应后产物进入色谱分析其永浓度越低，在稀释蒸汽的作用下，催化剂积碳速率越久性气体、c1～c6、甲醇等组分的组成以分析转化低，催化剂保持活性的时间越长。率，当甲醇转化率低于99时，停止试验。大部分时段的的乙烯、丙烯，乙烯+丙烯之和含1．2．3计算方法量都高于浓度为80wt的样品。说明一定区间内对

8、分子筛催化剂的评价最重要的是考察其对乙降低进料甲醇浓度，增加稀释蒸汽比例，能提高乙烯烯、丙烯和乙烯+丙烯的选择性。该选择性