阅读说明：本技术 一种积碳催化剂再生并联产二氧化碳的方法 (Method for regenerating carbon deposition catalyst and co-producing carbon dioxide ) 是由 赵银峰 叶茂 徐星 刘中民 于 2018-09-06 设计创作，主要内容包括：一种积碳催化剂再生并联产二氧化碳的方法,其特征在于,将所述积碳催化剂与含有氧气、水蒸气和二氧化碳的再生气接触,在催化剂再生过程中联产二氧化碳。本申请能产生的有益效果包括：本发明的再生方法中通过使用水蒸气作为再生气的组分可以起到吸收反应热量防止反应器飞温的作用；烟气处理方法简便；解决了甲醇制烯烃再生过程一氧化碳排放问题；本发明的富集方法通过分离能够得到高纯度二氧化碳,有利于二氧化碳的封存和利用。(A method for regenerating a carbon deposition catalyst and co-producing carbon dioxide is characterized in that the carbon deposition catalyst is contacted with a regeneration gas containing oxygen, water vapor and carbon dioxide, and the carbon dioxide is co-produced in the catalyst regeneration process. The beneficial effects that this application can produce include: in the regeneration method, the water vapor is used as a component of the regeneration gas, so that the effect of absorbing reaction heat and preventing the temperature runaway of the reactor can be achieved; the flue gas treatment method is simple and convenient; the problem of carbon monoxide emission in the regeneration process of preparing olefin from methanol is solved; the enrichment method can obtain high-purity carbon dioxide through separation, and is favorable for the sealing storage and utilization of the carbon dioxide.)

一种积碳催化剂再生并联产二氧化碳的方法

技术领域

本申请涉及一种积碳催化剂再生并联产二氧化碳的方法，属于化工催化剂领域。

背景技术

乙烯和丙烯是重要的基础化工原料，需求量逐年增加。传统工艺中，乙烯和丙烯主要来源于石油化工。而石油资源的日益枯竭和价格波动剧烈，使得生产乙烯和丙烯的新技术得到了大力开发。其中以煤为源头经甲醇制取低碳烯烃的技术取得了重大突破，取得了非常好的经济效益和社会效益。工业上甲醇制烯烃采用包含反应器和再生器的循环流化床工艺，反应器内失活催化剂可以在再生器中迅速再生，保持催化剂的高活性。目前再生器中主要通过空气、氮气与空气、水蒸气与空气混合气等作为再生气体，对积碳催化剂进行再生。再生过程中积碳以二氧化碳的形式排放到大气中。二氧化碳作为主要的温室气体，其捕集、封装、利用受到了广泛的关注。以空气为再生气体时，烟气中的氮气浓度较高，而二氧化碳浓度较低，很难对二氧化碳进行捕集。

发明内容

本申请提供了一种积碳催化剂再生并联产二氧化碳的方法，在催化剂再生过程中联产二氧化碳，为碳的循环利用提供了新的方案。

本申请采用的技术方案如下：将所述积碳催化剂与含有氧气、水蒸气和二氧化碳的再生气接触，在催化剂再生过程中联产二氧化碳。

本申请中催化剂循环量、再生器催化剂藏量、催化剂再生前后积碳量不受限制，技术人员根据工艺要求进行调整，既可以消除催化剂积碳，又可以控制烟气组分中氧气、一氧化碳和二氧化碳的浓度，烟气经过进一步燃烧处理，将一氧化碳转化为二氧化碳，得到高浓度二氧化碳混合气。同时水蒸气和二氧化碳与积碳之间反应会吸收一部分热量，有利于防止再生器“飞温”。

优选地，本发明提供的方法包括一种甲醇和/或二甲醚制低碳烯烃并联产二氧化碳的方法，包括以下步骤：

a)将含有甲醇和/或二甲醚的原料气在反应器中与催化剂接触，得到含有低碳烯烃的物料I和积碳催化剂；分离所述物料I得到产物低碳烯烃；

b)将所述积碳催化剂输送至再生器，与含有氧气、水蒸气和二氧化碳的再生气接触，得到物料II；对所述物料II进行燃烧处理得到产物CO₂；

所述物料II中，二氧化碳的体积百分含量≥90。

优选地，所述再生气中，氧气含量为所需氧气量V的1.2～1.5倍，所述所需氧气量V由下式计算：

其中，

V为所需氧气量，是积炭转化为二氧化碳和水所消耗的氧气量，单位为立方米/小时；

W为催化剂的循环量，单位为吨/小时；

C为消除炭差量百分含量，即催化剂再生前积碳量与再生后积碳量之差；

R为所述积碳催化剂上积炭的碳氢比。

所述碳氢比通过积碳燃烧后色谱分析取得的气相产物中一氧化碳、二氧化碳和水的含量计算得到，由下式计算：

C_CO为再生烟气中一氧化碳的质量浓度；

C_CO2为再生烟气中二氧化碳的质量浓度；

C_H2O为再生烟气中水的质量浓度；

M_CO为一氧化碳的摩尔质量，单位为克/摩尔；

M_CO2为二氧化碳的摩尔质量，单位为克/摩尔；

M_H2O为水的摩尔质量，单位为克/摩尔。

优选地，所述再生气由氧气、水蒸气和二氧化碳组成；其中，水蒸气的体积百分含量为1～80％，二氧化碳的体积百分含量为1～80％，氧气的体积百分含量为20～50％。

优选地，所述水蒸气的体积百分含量为10～20％，所述二氧化碳的体积百分含量为30～60％，所述氧气的体积百分含量为30～50％。

优选地，所述与再生器中的温度为550～800℃，再生器表观压力为0.01～0.3MPa。

优选地，所述再生气中的二氧化碳来自所述再生烟气分离和/或一氧化碳转化得到。

优选地，所述物料II，即再生烟气，经燃烧处理可得到纯度为90～99％的二氧化碳。

优选地，所述积碳催化剂是甲醇制烯烃积碳催化剂，所述烯烃包括乙烯、丙烯、丁烯及其任意两种或三种的混合烯烃。

所述催化剂为含有SAPO-34分子筛的流化床催化剂；

所述反应器为流化床反应器；

所述再生器为流化床再生器。

本申请能产生的有益效果包括：

(1)本发明的再生方法中通过使用水蒸气作为再生气的组分可以起到吸收反应热量防止反应器飞温的作用；

(2)再生器生成的烟气经过燃烧处理后二氧化碳的浓度非常高，超过90％，为二氧化碳中碳元素的循环利用奠定了基础；

(3)解决了化工过程中积碳催化剂再生过程一氧化碳排放问题。

(4)联产得到的二氧化碳可以用作再生气的组分，实现碳循环利用的。

具体实施方式

下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。

如无特别说明，本申请的实施例中的原料和催化剂均通过商业途径购买，其中，

甲醇制烯烃催化剂SAPO-34购买自正大能源材料(大连)有限公司。

催化剂的积碳量测定方法如下：

将催化剂在空气中升温至250℃，记录质量为m_250℃；再将催化剂在空气中升温至900℃，记录质量为m_900℃；则催化剂的积碳量通过下式I确定：

积碳量ω＝(m_250℃-m_900℃)/m_250℃×100％式I

下面通过实施例详述本发明，但本发明并不局限于这些实施例。

实施例1

甲醇制烯烃反应器中积碳催化剂经汽提后进入再生器。再生器反应温度为550℃，再生器表观压力为0.01MPa，再生气体中水蒸气含量为1％，二氧化碳含量为79％，氧气含量为20％，再生氧气量/所需氧气量为1.2。烟气经过燃烧处理后二氧化碳含量为96％。

实施例2

甲醇制烯烃反应器中积碳催化剂经汽提后进入再生器。再生器反应温度为550℃，再生器表观压力为0.1MPa，再生气体中水蒸气含量为80％，二氧化碳含量为1％，氧气含量为19％，再生氧气量/所需氧气量为1.2。烟气经过燃烧处理后二氧化碳含量为94％。

实施例3

甲醇制烯烃反应器中积碳催化剂经汽提后进入再生器。再生器反应温度为550℃，再生器表观压力为0.3MPa，再生气体中水蒸气含量为40％，二氧化碳含量为40％，氧气含量为20％，再生氧气量/所需氧气量为1.2。烟气经过燃烧处理后二氧化碳含量为93％。

实施例4

甲醇制烯烃反应器中积碳催化剂经汽提后进入再生器。再生器反应温度为650℃，再生器表观压力为0.01MPa，再生气体中水蒸气含量为1％，二氧化碳含量为50％，氧气含量为49％，再生氧气量/所需氧气量为1.3。烟气经过燃烧处理后二氧化碳含量为97％。

实施例5

甲醇制烯烃反应器中积碳催化剂经汽提后进入再生器。再生器反应温度为650℃，再生器表观压力为0.1MPa，再生气体中水蒸气含量为50％，二氧化碳含量为1％，氧气含量为49％，再生氧气量/所需氧气量为1.3。烟气经过燃烧处理后二氧化碳含量为94％。

实施例6

甲醇制烯烃反应器中积碳催化剂经汽提后进入再生器。再生器反应温度为650℃，再生器表观压力为0.3MPa，再生气体中水蒸气含量为20％，二氧化碳含量为30％，氧气含量为50％，再生氧气量/所需氧气量为1.4。烟气经过燃烧处理后二氧化碳含量为95％。

实施例7

甲醇制烯烃反应器中积碳催化剂经汽提后进入再生器。再生器反应温度为750℃，再生器表观压力为0.01MPa，再生气体中水蒸气含量为1％，二氧化碳含量为70％，氧气含量为29％，再生氧气量/所需氧气量为1.4。烟气经过燃烧处理后二氧化碳含量为98％。

实施例8

甲醇制烯烃反应器中积碳催化剂经汽提后进入再生器。再生器反应温度为750℃，再生器表观压力为0.1MPa，再生气体中水蒸气含量为60％，二氧化碳含量为10％，氧气含量为30％，再生氧气量/所需氧气量为1.5。烟气经过燃烧处理后二氧化碳含量为96％。

实施例9

甲醇制烯烃反应器中积碳催化剂经汽提后进入再生器。再生器反应温度为750℃，再生器表观压力为0.3MPa，再生气体中水蒸气含量为30％，二氧化碳含量为40％，氧气含量为30％，再生氧气量/所需氧气量为1.5。烟气经过燃烧处理后二氧化碳含量为97％。

对比例1

甲醇制烯烃反应器中积碳催化剂经汽提后进入再生器。再生器反应温度为750℃，再生器表观压力为0.1MPa，再生气体中水蒸气含量为0％，二氧化碳含量为70％，氧气含量为30％，再生氧气量/所需氧气量为1.2，烟气经过燃烧处理后二氧化碳含量为80％。

对比例2

甲醇制烯烃反应器中积碳催化剂经汽提后进入再生器。再生器反应温度为750℃，再生器表观压力为0.1MPa，再生气体中为空气，再生氧气量/所需氧气量为1.2，烟气经过燃烧处理后二氧化碳含量为20％。

表1实施例反应条件及结果

注：所述含量为体积含量

从以上实施例中可以看出，本发明的再生方法中可以以较高的收率得到高浓度二氧化碳。

以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。