生物芳烴的制備設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種生物芳烴的制備，尤其涉及一種以非糧類生物質為原料生產生物芳烴的制備設備。
【背景技術】
[0002]在現有技術中，芳烴是一種重要的化工原料，用于生產藥物、瀝青、辦公設備、化妝品、電視機殼、個人電腦、冰箱、食品包裝、運動器材、汽車和飛機部件、絕緣材料、涂料、化妝品和家居護理產品等。目前國內外芳烴生成主要依賴石油資源，在芳烴聯合生產裝置中，在催化劑和高溫高壓的條件下經過加氫、重整、芳烴轉換、分離等過程獲得苯、甲苯、二甲苯，工藝復雜。石油等化石燃料儲量有限，隨著化石燃料大量消耗，原油價格不斷上升，以石油為主導的化工工業成本也不斷攀升。不僅如此，石油煉化工程中產生大量副產物及其它有毒氣體和廢料，嚴重污染環境。因此，尋找可再生、環保型的替代原料并將其轉化為芳烴產品便引起了國內外許多公司和研究機構的關注。
[0003]生物質能源是可再生能源的重要組成部分，對于能源的持久供應有著至關重要的作用，相對于石化資源而言儲量更加豐富，并且可再生。生物質通過高效煉制技術可以生產多種有機化學品和燃料，利用生物質，尤其是非糧類生物質制備芳烴技術的開發和應用，不僅可以減少芳烴生產對石化與燃料的依賴性，也是緩解全球石油資源短缺的替代工藝。
[0004]近年來，全球多家石油化工公司、生物化學品公司和高校均對生物法制苯、甲苯、二甲苯工藝產生濃厚興趣，開發了多種制備技術，并取得實驗室研究成果。美國Gevo公司開發了以生物質為原料，先通過發酵制醇工藝生產生物質異丁醇，再以異丁醇為原料生產生物芳烴的技術(W0，2012061372 [P] ;US，20110087000 [P])。美國U0P公司采用生物質原料合成二甲基甲酰胺，并與乙烯通過催化環加成生成二甲基甲酰胺的呋喃環，然后與雙環庚烯衍生物開環并脫水得到生物芳烴產品(中國，102482177 [P] ;US，20100331568 [P])。德國BASF公司將生物質原料通過熱裂解技術得到生物質熱解油，以其為原料經過臨氫催化裂解反應轉換為烯烴和芳烴(US，20110275868[P])。上述幾種生物質制芳烴工藝是目前發展前景較好的工藝路線，但普遍存在工藝設備組成復雜、工藝過程副產物難于處理以及最終產品單一造成原料利用率較低等的缺點，不利于其工業化大規模生產，另外有的工藝技術還需要以糧作物類生物質如玉米等為原料，受采收季節影響較大。
【實用新型內容】
[0005]針對上述現有技術中的缺點和不足，本實用新型的目的在于提供一種可適用于各種生物質原料、工藝流程簡單、操作簡便、所有工藝副產物都能合理應用且無污染物排放的生物質流化床催化裂化制備生物芳烴的制備設備。
[0006]本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的:
[0007]—種生物芳烴的制備設備，包括流化床反應器、再生器、取熱器、分餾塔和氣液分離器，流化床反應器下部設有入口，上部設有催化劑出口，頂部設有油氣出口，所述催化劑出口通過管道連通再生器，所述油氣出口連通分餾塔；再生器底部設有進氣口，頂部設有再生煙氣出口，通過管道和取熱器的介質入口和介質出口連通；所述分餾塔包括設置在底部的油漿出口以及設置在側壁上的燃料油餾分出口和柴油餾分出口，分餾塔頂部出口與氣液分離器連通；所述氣液分離器上設置有生物燃氣出口、生物芳烴餾分出口和水出口。
[0008]優選地，所述流化床反應器為上行式流化床反應器，所述上行式流化床反應器包括設置在底部的反應釜、油劑快速分離器和旋風分離器，所述旋風分離器位于流化床反應器的頂部，所述油劑快速分離器位于旋風分離器的下方，所述反應釜位于油劑快速分離器的下方，所述反應釜、油劑快速分離器和旋風分離器依次導通，所述旋風分離器出口連通油氣出口，反應釜的投入口為流化床反應器的入口，所述油劑快速分離器的出口為催化劑出
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[0009]優選地，所述再生器為上下重疊式再生系統，包括位于上部的第一再生器和位于下部的第二再生器，所述第一再生器和取熱器的介質入口連通，第二再生器和取熱器的介質出口連通，在第一再生器頂部開有再生煙氣出口，在第二再生器上開有催化劑投入口。
[0010]優選地，所述催化劑為分子篩，所述催化劑的孔徑為4-5.5nm，粒徑為70-150目；所述流化床反應器下方的入口包括原料進口、提升蒸汽進口、回煉油進口、急冷劑進口和再生催化劑進口。
[0011]—種生物芳烴的制備方法，包括如下步驟:
[0012]S1，將生物質原料粉碎成顆粒，顆粒粒徑小于50目；
[0013]S2，將粉碎后的生物質原料在轉筒烘干爐中以90°C的溫度烘焙3小時以上，使其含水量低于5wt% ；
[0014]S3，將經S2處理得到的生物質原料混合進料載氣、提升蒸汽和催化劑通過流化床反應器的入口投入至反應釜內，在催化劑的作用下，生物質原料發生裂化、脫氧和異構化反應，生成氣相的油氣、固相的失活催化劑和炭粉，其中，進料載氣溫度為230°C，提升蒸汽溫度為370 °C，催化劑的溫度為670 °C，流化床反應器的入口操作壓力為0.3-0.8MPa，操作溫度500-590°C，平均操作氣速為18-25m/s，反應時間為2_4s ；
[0015]S4，氣相的油氣和固相的失活催化劑和炭粉經過快速分離器分離出65_75wt %的固相物質，然后氣固相混合物進入旋風分離器進行分離，經分離的油氣由底部進入到分餾塔內，旋風分離器的操作壓力為0.21-0.71MPa，操作溫度為520-600 °C，操作氣速為20_29m/s ；
[0016]S5，失活的催化劑干粉和炭粉從流化床反應器上部離開進入第一再生器燒焦再生，得到再生的催化劑、草木灰和再生煙氣，再生煙氣由再生煙氣出口排出，再生的催化劑和草木灰由取熱器的介質入口進入，經取熱后由取熱器的介質出口進入到第二再生器內，第一再生器操作壓力為0.2-0.5MPa，操作溫度為600-700°C，第二再生器操作壓力為
0.3-0.9MPa，操作溫度為 650_750°C ；
[0017]S6，再生的催化劑和草木灰從第二再生器內通過再生斜管再次進入到反應釜內，再生的催化劑溫度進入到反應釜內的溫度為670°C ;每120-160小時從第二再生器下端卸料口取出催化劑循環量的2wt%，同時補充同量的新鮮催化劑，由于催化劑和草木灰的密度不同，通過沉降的方式分離取出的催化劑和草木灰的混合物，分離效率可達到99.99%，分離提純的純催化劑循環利用；
[0018]S7，進入到分餾塔內的油氣經分餾后得到油漿、燃料油餾分、柴油餾分、水、生物芳烴餾分和生物燃氣，其中生物芳烴餾分、水和生物燃氣通過氣液分離器處理后分別收集，油漿通過分餾塔底部的油漿出口排出，燃料油餾分和柴油餾分通過分餾塔側壁上的燃料油餾分出口和柴油饋分出口排出；
[0019]S8，將油漿作為回煉油、生物芳烴餾分或水作為急冷劑，將生物燃氣經壓縮機升壓后作為提升蒸汽和進料載氣，通過管道和油栗將回煉油和急冷劑分別栗至回煉油進口和急冷劑進口。
[0020]優選地，在步驟S3中，進料載氣與提升蒸汽的體積流量比為1: 10-1: 15，生物質原料與催化劑質量流量比為1: 20-1: 30。
[0021]優選地，在步驟S8中，回煉油與反應進料的質量流量比為0.1: 1-0.3: 1 ;急冷劑與原料的質量流量比為0.05: 1-0.2: 1。
[0022]優選地，對第一再生器內產生的再生煙氣經除塵處理，將處理后的再生煙氣送入煙氣輪機驅動煙氣輪機發電。
[0023]優選地，所述的生物質原料為農林廢棄物。
[0024]優選地，所述農林廢棄物為農作物的秸桿、皮殼或木肩的一種或其中任意兩種或三種混合物。
[0025]與現有技術相比，本實用新型實施例至少具有以下優點:
[0026]1、本實用新型可用于處理所有農林廢棄物類生物質，如秸桿、稻殼、棉花桿、玉米芯、木肩等，也可處理此類生物質原料的混合物，對原料的適應性強。
[0027]2、工藝副產物之一的生物燃氣可作為反應進料載氣和提升蒸汽，除開工階段外，系統不需要外供氣體。
[0028]3、本實用新型反應器出口采用油劑快速分離設備，使油氣進入沉降器稀相空間后不再和催化劑接觸，控制催化反應深度。
[0029]4、失活的催化劑在再生器中燒焦再生所需要的熱量由炭粉燃燒發熱提供，使得本實用新型在工況穩定的狀態下不需要消耗其它化石燃料。
[0030]5、本實用新型生焦量大，即使采用C0不完全燃燒等措施，燒焦放出的熱量也超過反應再生系統熱平衡的需要，因此在再生器外部設計有取熱器，用于發生中壓過熱蒸汽。
[0031]6、本實用新型分餾塔底部產品油漿中的一部分作為回煉油返回至反應器下部的回煉油入口，提高了催化劑的利用率和液體產品產率。
[0032]7、本實用新型的流化床反應器設計有總反應深度控制區，在反應器中下部注入一定量的急冷劑(自產的汽油餾分或水)來優化停留時間、劑油比、反應溫度以及劑油初始接觸溫度，以控制整個反應器的反應深度比較合適。
[0033]8、本實用新型分餾塔下部側面的燃料油餾分中的一部分以及生物燃氣中的一部分可作為兩個再生器的輔助補充燃料備用。
[0034]9、本實