本發(fā)明涉及生物質(zhì)資源能源化利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生物質(zhì)裂解制芳烴的反應(yīng)系統(tǒng)以及其應(yīng)用方法。

背景技術(shù)：

芳烴是指分子中含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)的碳?xì)浠衔?，包括苯、甲苯、混合二甲苯、鄰二甲苯、?duì)二甲苯和重芳烴等。苯的同系物的通式是C_nH_2n-6(n≥6)。

芳烴是一種重要的有機(jī)化工原料，氣產(chǎn)量與規(guī)模僅次于乙烯和丙烯，其衍生物廣泛地應(yīng)用于化纖、塑料和橡膠等化工產(chǎn)品和精細(xì)化學(xué)品的生產(chǎn)中。近年來(lái)，隨著石油化工和紡織工業(yè)的不斷發(fā)展，世界上對(duì)芳烴的需求量持續(xù)增長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)芳烴的需求量很大，而且增長(zhǎng)較快。由于我國(guó)近幾年聚酯產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，芳烴的產(chǎn)量，尤其是對(duì)二甲苯的產(chǎn)量難以滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)快速增長(zhǎng)的巨大需求。2013年我國(guó)對(duì)二甲苯表觀消費(fèi)量達(dá)到1650萬(wàn)噸，其中國(guó)內(nèi)產(chǎn)量760萬(wàn)噸，進(jìn)口量890萬(wàn)噸。2014年前三季度對(duì)二甲苯進(jìn)口量為700萬(wàn)噸。2015年我國(guó)對(duì)二甲苯的對(duì)外依存度達(dá)到了55.9％。

目前國(guó)內(nèi)外芳烴生產(chǎn)主要依賴石油資源，芳烴聯(lián)合裝置是化纖工業(yè)的核心原料裝置之一，它以直餾、加氫裂化石腦油或乙烯裂解汽油為原料，生產(chǎn)苯、對(duì)二甲苯和鄰二甲苯等芳烴產(chǎn)品。芳烴聯(lián)合裝置通常包括催化重整、芳烴抽提、二甲苯分離、歧化及烷基轉(zhuǎn)移、吸附分離和二甲苯異構(gòu)化等裝置，工藝復(fù)雜。而且，石油等化石燃料儲(chǔ)量有限，隨著化石燃料的大量消耗，原油價(jià)格不斷上升，以石油為主導(dǎo)的化工工業(yè)成本也不斷攀升。不僅如此，石油煉化過(guò)程中產(chǎn)生大量副產(chǎn)物及其它有毒氣體和廢料，污染環(huán)境。

因此，尋找可再生、環(huán)保型的替代原料并將其轉(zhuǎn)化為芳烴產(chǎn)品以及制備和分離該芳烴產(chǎn)物的反應(yīng)系統(tǒng)便引起了國(guó)內(nèi)外許多公司和研究機(jī)構(gòu)的關(guān)注。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種生物質(zhì)裂解制芳烴的反應(yīng)系統(tǒng)以及其應(yīng)用方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中提到的不足。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種生物質(zhì)裂解制芳烴的反應(yīng)系統(tǒng)，包括裂解反應(yīng)器、第一傘帽式快速分離器、沉降器和第一旋風(fēng)分離器；

所述裂解反應(yīng)器為原料與催化劑并流上行式流化床反應(yīng)器，所述裂解反應(yīng)器的下端設(shè)有用于輸送反應(yīng)原料的原料輸送斜管和用于輸送催化劑的催化劑輸送斜管，所述裂解反應(yīng)器的底面上設(shè)有用于輸送氣流的提升氣進(jìn)口；所述裂解反應(yīng)器的頂端設(shè)有延伸至所述沉降器內(nèi)的第一提升管末端部；

所述第一提升管末端部的上方設(shè)有第一傘帽式快速分離器，即第一提升管末端部的頂端面與第一傘帽式快速分離器之間有一定的空間或空隙，所述第一傘帽式快速分離器為向裂解反應(yīng)器所在方向開口的半球面，反應(yīng)產(chǎn)物能夠從第一傘帽式快速分離器與第一提升管末端部之間的空隙進(jìn)入所述沉降器中；

所述沉降器設(shè)置于所述裂解反應(yīng)器的頂端并與該裂解反應(yīng)器連通，所述沉降器內(nèi)設(shè)有與沉降器的壁之間留有一定空隙的封閉罩，所述第一提升管末端部和第一傘帽式快速分離器設(shè)置于所述封閉罩內(nèi)，包括待生催化劑、油氣和殘?zhí)吭趦?nèi)的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過(guò)第一傘帽式快速分離器進(jìn)入所述封閉罩內(nèi)；所述沉降器的下端上設(shè)有第一待生催化劑出口；所述封閉罩的上端與所述第一旋風(fēng)分離器連接，經(jīng)分離后的油氣裹帶少量的待生催化劑和少量的殘?zhí)磕軌驈乃龇忾]罩進(jìn)入所述第一旋風(fēng)分離器；

所述第一旋風(fēng)分離器設(shè)置于所述沉降器內(nèi)且位于所述封閉罩外，所述第一旋風(fēng)分離器的底端設(shè)有固體出口，所述第一旋風(fēng)分離器的頂端設(shè)有與所述沉降器頂端的第一油氣出口連通的第二油氣出口。

進(jìn)一步地，所述裂解反應(yīng)器的下端還設(shè)有用于在反應(yīng)過(guò)程中加油的循環(huán)油進(jìn)口。

進(jìn)一步地，所述催化劑輸送斜管設(shè)置于所述原料輸送斜管的下方或下部。

進(jìn)一步地，所述反應(yīng)系統(tǒng)的外部連接有用于取出多余熱量的外置式取熱器。

進(jìn)一步地，所述取熱器內(nèi)設(shè)置有取熱介質(zhì)，所述取熱介質(zhì)為水，優(yōu)選生物質(zhì)裂解制芳烴中得到的產(chǎn)物水，該水為經(jīng)過(guò)除鹽軟化過(guò)程得到的除鹽水；

進(jìn)一步地，所述外置式取熱器的一端與設(shè)置于所述沉降器下端的第二催化劑出口連接，所述外置式取熱器的另一端與設(shè)置于所述裂解反應(yīng)器下端的催化劑進(jìn)口連接；則沉降在所述沉降器內(nèi)、帶有大量熱量的待生催化劑進(jìn)入外置式取熱器中進(jìn)行熱交換，交換后催化劑的溫度降低，然后催化劑再?gòu)耐庵檬饺崞髦羞M(jìn)入裂解反應(yīng)器中進(jìn)行吸熱使裂解反應(yīng)器中的溫度降低。

進(jìn)一步地，所述反應(yīng)系統(tǒng)的外側(cè)設(shè)有連通所述沉降器與所述裂解反應(yīng)器的第一循環(huán)斜管，以使所述沉降器內(nèi)的催化劑通過(guò)所述第一循環(huán)斜管進(jìn)入所述裂解反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行再次深度反應(yīng)。

進(jìn)一步地，所述第一循環(huán)斜管上設(shè)有催化劑流量控制閥。

進(jìn)一步地，環(huán)繞所述封閉罩設(shè)有多個(gè)所述第一旋風(fēng)分離器，所有所述第一旋風(fēng)分離器均與所述封閉罩的上端連接。

進(jìn)一步地，所述催化劑輸送斜管、原料輸送斜管和第一循環(huán)斜管這三個(gè)中的斜管段均與垂直方向設(shè)置的裂解反應(yīng)器之間的夾角不大于45度。

進(jìn)一步地，所述催化劑輸送斜管與所述分子篩催化劑的再生系統(tǒng)連接，則通過(guò)再生系統(tǒng)活化后的帶有大量熱量的催化劑直接通過(guò)催化劑輸送斜管加入裂解反應(yīng)器與生物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，不用額外增加熱量，便能夠達(dá)到反應(yīng)裂解溫度。

進(jìn)一步地，所述再生系統(tǒng)包括燃燒室、密相燒焦室、稀相分離室和第二旋風(fēng)分離器；所述燃燒室上設(shè)有用于添加燃料的燃料進(jìn)口和用于給風(fēng)的風(fēng)進(jìn)口；所述燃燒室與所述密相燒焦室連接；所述密相燒焦室的下端設(shè)有用于加入待生催化劑的原料進(jìn)口；所述密相燒焦室頂部出口上方連接有第二傘帽式分離器，所述第二傘帽式分離器為向密相燒焦室所在方向開口的半球面；所述稀相分離室的底端與所述密相燒焦室的上端連接；所述第二旋風(fēng)分離器與所述稀相分離室連接，在所述第二旋風(fēng)分離器的下端設(shè)有固體收集室。

一種生物質(zhì)裂解制芳烴的反應(yīng)系統(tǒng)的應(yīng)用方法，所述方法如下：

S1：原料：將生物質(zhì)原料粉碎成顆粒得生物質(zhì)顆粒；并將生物質(zhì)顆粒通過(guò)所述原料輸送斜管輸送到裂解反應(yīng)器內(nèi)部，

S2：開啟裂解反應(yīng)器底面的提升氣進(jìn)口進(jìn)行輸送氣流；

S3：將活化的分子篩催化劑通過(guò)催化劑輸送斜管加入至裂解反應(yīng)器內(nèi)，

S4：所述生物質(zhì)顆粒與分子篩催化劑在裂解反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生裂解反應(yīng)，生成油氣和殘?zhí)?，而分子篩催化劑在參加完反應(yīng)以后由于其表面和/或孔道沉積有所述殘?zhí)繉?dǎo)致催化劑的活性下降或失活成分待生催化劑，所述油氣包括目標(biāo)化合物芳烴；

S5：所述待生催化劑、油氣和殘?zhí)吭跉饬鲙?dòng)下被提升至裂解反應(yīng)器頂端的第一提升管末端部，并通過(guò)所述第一提升管末端部上方的第一傘帽式快速分離器進(jìn)入沉降器中的密封罩內(nèi)，在密封罩內(nèi)，根據(jù)重力不同，在上升過(guò)程中待生催化劑和殘?zhí)砍两抵脸两灯鞯牡锥?，油氣和少量的待生催化劑和殘?zhí)窟M(jìn)入第一旋風(fēng)分離器中，在第一旋風(fēng)分離器中，少量的待生催化劑和殘?zhí)坑捎谄渲亓^大而從第一旋風(fēng)分離器的底部排出沉降至所述沉降器的底端，而油氣經(jīng)過(guò)所述第一旋風(fēng)分離器頂端的第二油氣出口而從所述沉降器頂端的第一油氣出口排出。

進(jìn)一步地，在步驟S4中，若生物質(zhì)顆粒的反應(yīng)沒(méi)有徹底，則開啟第一循環(huán)斜管上的控制閥，將所述沉降器中的催化劑通過(guò)第一循環(huán)斜管輸送至裂解反應(yīng)器的下部用于提高裂解反應(yīng)深度；

在步驟S4中，若裂解反應(yīng)器內(nèi)的溫度過(guò)高時(shí)，采用外置式取熱器將多余熱量取走，以維持反應(yīng)溫度。

進(jìn)一步地，在步驟S5中，分離沉降在所述沉降器底部的待生催化劑能夠從第一待生催化劑出口排出，進(jìn)行后續(xù)的待生催化劑再生流程。

進(jìn)一步地，步驟S1中的生物質(zhì)與步驟S3中的催化劑的質(zhì)量配比為1:6～10，優(yōu)選1:8。

進(jìn)一步地，在反應(yīng)過(guò)程中能夠從循環(huán)油進(jìn)口向裂解反應(yīng)器中注入循環(huán)油，所述循環(huán)油與生物質(zhì)顆粒的質(zhì)量流量比為(0.05～0.2):1，優(yōu)選為0.1:1。

本發(fā)明至少具有以下有益效果：

針對(duì)補(bǔ)充芳烴產(chǎn)品市場(chǎng)短缺、節(jié)約化石資源、無(wú)害化處理農(nóng)林廢棄物等問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種生物質(zhì)裂解制芳烴的反應(yīng)系統(tǒng)及其操作方法，不僅能夠靈活控制裂解反應(yīng)深度、反應(yīng)系統(tǒng)操作條件，提高目標(biāo)產(chǎn)品的收率，并且能夠降低催化劑的跑損量，降低裝置操作成本；本發(fā)明的工藝流程成熟可靠，且生產(chǎn)過(guò)程無(wú)廢渣、廢水、廢氣排放；具體如下：

①本發(fā)明的生物質(zhì)裂解制芳烴的反應(yīng)系統(tǒng)能夠集反應(yīng)與分離于一體，即能夠使反應(yīng)徹底的反應(yīng)，并能夠?qū)⒑蟹紵N的油氣與催化劑和殘?zhí)挤蛛x。通過(guò)該生物質(zhì)反應(yīng)制芳烴補(bǔ)充了芳烴產(chǎn)品市場(chǎng)短缺、節(jié)約了化石資源，且能無(wú)害化處理農(nóng)林廢棄物等問(wèn)題；本發(fā)明的工藝流程成熟可靠，產(chǎn)品包括苯、甲苯、二甲苯、萘等芳烴族產(chǎn)品，且生產(chǎn)過(guò)程無(wú)廢渣、廢水、廢氣排放。

②生物質(zhì)發(fā)生裂解反應(yīng)后的油氣相和固相可以快速分離，降低因二次裂解反應(yīng)發(fā)生而造成的產(chǎn)品收率降低等問(wèn)題。

失活的催化劑通過(guò)傘帽式快速分離器與旋風(fēng)分離器的組合系統(tǒng)進(jìn)行回收，降低其隨油氣的跑損量，并及時(shí)終止裂解反應(yīng)，避免因二次裂解反應(yīng)的發(fā)生而造成的目標(biāo)產(chǎn)品收率降低。

③通過(guò)第一循環(huán)斜管的設(shè)置可以控制反應(yīng)深度，增產(chǎn)目標(biāo)產(chǎn)品。

④生物質(zhì)進(jìn)料方式以斜管輸送，可使原料穩(wěn)定進(jìn)入反應(yīng)器，避免了因使用螺旋進(jìn)料器等動(dòng)設(shè)備造成原料在輸送過(guò)程中架橋或提前碳化等問(wèn)題。

⑤再生后的催化劑以斜管方式輸送至反應(yīng)器下部，靠提升風(fēng)提升并均勻分布于反應(yīng)器中，保證了原料在進(jìn)入反應(yīng)器后與催化劑均勻混合，保障裂解反應(yīng)正常發(fā)生。

⑥外置式取熱器用于取走裂解反應(yīng)過(guò)程中生成的多余熱量或是再生催化劑帶入的多余熱量，避免因多余熱量造成反應(yīng)溫度上升導(dǎo)致產(chǎn)品收率降低，該取熱器的取熱介質(zhì)為除鹽水。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中所述的生物質(zhì)裂解制芳烴的反應(yīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中所述的再生系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2中虛框內(nèi)結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖中，1、燃燒室，2、密相燒焦室，3、連通管，4、吸熱器，5、第二傘帽式分離器，6、稀相分離室，7、第一級(jí)旋風(fēng)分離器，8、第二級(jí)旋風(fēng)分離器，9、催化劑粉末收集室，10、草木灰收集室，11、一次風(fēng)進(jìn)口，12、二次風(fēng)進(jìn)口，13、燃料進(jìn)口，14、主風(fēng)出口，21、原料進(jìn)口，22、主風(fēng)進(jìn)口，23、第二提升管末端部，31、催化劑流量控制閥，51、第二支撐桿，61、煙氣出口，62、第一空氣通入口，63、第三催化劑出口，71、第一入口，72、第一出口，81、第二入口，82、第二出口，91、第二空氣通入口；100、裂解反應(yīng)器，101、第一提升管末端部，110、催化劑輸送斜管，120、原料輸送斜管，130、循環(huán)油進(jìn)口，140、提升氣進(jìn)口，200、第一傘帽式快速分離器，210、第一支撐桿，300、沉降器，301、封閉罩，302、第一旋風(fēng)分離器，310、第一油氣出口，320、第一待生催化劑出口，330、第二催化劑出口，400、第一循環(huán)斜管，500、外置式取熱器。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。以下提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通方法人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1

如圖1所示，一種生物質(zhì)裂解制芳烴的反應(yīng)系統(tǒng)，包括裂解反應(yīng)器100、第一傘帽式快速分離器200、沉降器300和第一旋風(fēng)分離器302。

裂解反應(yīng)器100為原料生物質(zhì)與催化劑并流上行式流化床反應(yīng)器，所述裂解反應(yīng)器100的下端設(shè)有用于輸送反應(yīng)原料生物質(zhì)的原料輸送斜管120和用于輸送分子篩催化劑的催化劑輸送斜管110，所述裂解反應(yīng)器100的底面上設(shè)有用于輸送氣流的提升氣進(jìn)口140；所述裂解反應(yīng)器100的頂端設(shè)有延伸至所述沉降器300內(nèi)的第一提升管末端部101；

第一提升管末端部101的上方設(shè)有第一傘帽式快速分離器200，即第一提升管末端部101的頂端面與第一傘帽式快速分離器200之間有一定的空間或空隙，所述第一傘帽式快速分離器200為向裂解反應(yīng)器100所在方向開口(即向下開口)的半球面，即半球面開口處直徑最大，該半球面的高度和曲率可根據(jù)實(shí)際情況而定。反應(yīng)產(chǎn)物能夠從第一傘帽式快速分離器200與第一提升管末端部101之間的空隙進(jìn)入所述沉降器300中；

所述第一提升管末端部101的出口端的上方設(shè)有第一傘帽式快速分離器200，則包括參與完反應(yīng)之后的可能已經(jīng)失活的催化劑、油氣和殘?zhí)康任镔|(zhì)在裂解反應(yīng)器100內(nèi)上升，經(jīng)第一傘帽式快速分離器200與第一提升管末端部101的出口端之間便可進(jìn)入所述沉降器300。具體地，所述第一提升管末端部101相較于裂解反應(yīng)器100的主體部分，其直徑變小，且第一提升管末端的直徑由下至上依次減少。所述第一傘帽式快速分離器200與第一提升管末端的出口端之間設(shè)有一段距離，且第一提升管末端的出口端(即裂解反應(yīng)器100最頂端的出口)的直徑小于第一傘帽式快速分離器200的直徑；方便反應(yīng)產(chǎn)物等物質(zhì)經(jīng)第一傘帽式快速分離器200進(jìn)入所述沉降器300。

沉降器300設(shè)置于裂解反應(yīng)器100的上邊并且沉降器300的底端與裂解反應(yīng)器100的上端固定連接或一體連接，所述沉降器300內(nèi)設(shè)有封閉罩301，該封閉罩301的底端與沉降器300的壁之間留有一定的空隙，在方便沉降的待生的催化劑通過(guò)。所述第一提升管末端部101和第一傘帽式快速分離器200均設(shè)置于所述封閉罩301內(nèi)，包括待生催化劑、油氣和殘?zhí)吭趦?nèi)的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過(guò)第一傘帽式快速分離器200進(jìn)入所述封閉罩301內(nèi)；所述沉降器300的下端設(shè)有第一待生催化劑出口320；所述封閉罩301的上端設(shè)有出口，封閉罩301通過(guò)其上的出口與所述第一旋風(fēng)分離器302連接，經(jīng)分離后的油氣裹帶少量的待生催化劑和少量的殘?zhí)磕軌蛲ㄟ^(guò)封閉罩301上的出口從所述封閉罩301進(jìn)入所述第一旋風(fēng)分離器302內(nèi)；環(huán)繞所述封閉罩301的外圍均勻設(shè)有多個(gè)所述第一旋風(fēng)分離器302，當(dāng)反應(yīng)量較大時(shí)，該第一旋風(fēng)分離器302的設(shè)置使得油氣與催化劑和殘?zhí)康裙腆w的分離更容易更徹底，第一旋風(fēng)分離器302的具體數(shù)量可根據(jù)實(shí)際需要和整個(gè)系統(tǒng)的規(guī)格來(lái)定，所有第一旋風(fēng)分離器302均與所述封閉罩301的上端連接。

第一旋風(fēng)分離器302設(shè)置于所述沉降器300內(nèi)且位于所述封閉罩301外，所述第一旋風(fēng)分離器302的底端設(shè)有固體出口，所述第一旋風(fēng)分離器302的頂端設(shè)有與所述沉降器300頂端的第一油氣出口310連通的第二油氣出口。

沉降器300的直徑大于所述裂解反應(yīng)器100的直徑，在油氣等反應(yīng)產(chǎn)物裹著失活的催化劑和殘?zhí)康纫黄鹕仙⒂龅降谝粋忝笔娇焖俜蛛x器200阻隔后，重力較大的催化劑和殘?zhí)康瓤稍诘谝粋忝笔娇焖俜蛛x器200的底面或內(nèi)側(cè)處發(fā)生反射從而掉落至沉降器300的底端，而油氣等從空隙中進(jìn)入沉降器300。

在反應(yīng)系統(tǒng)的外部連接有用于取出多余熱量的外置式取熱器500，所述外置式取熱器500內(nèi)設(shè)置的取熱介質(zhì)為除鹽水。該外置式取熱器500的一端與設(shè)置于所述沉降器300下端的第二催化劑出口330連接，所述外置式取熱器500的另一端與設(shè)置于所述裂解反應(yīng)器100下端的催化劑進(jìn)口連接；則在反應(yīng)系統(tǒng)的溫度太高時(shí)，沉降在所述沉降器300內(nèi)、帶有大量熱量的待生或失活的催化劑便可進(jìn)入外置式取熱器500中進(jìn)行熱交換，熱交換后催化劑的溫度降低，然后催化劑再?gòu)耐庵檬饺崞?00中通過(guò)催化劑進(jìn)口進(jìn)入裂解反應(yīng)器100中進(jìn)行吸熱使裂解反應(yīng)器100中的溫度降低，而外置式取熱器500中的水吸熱以后變?yōu)樗魵獗憧膳懦觥?/p>

在反應(yīng)系統(tǒng)的外側(cè)還設(shè)有連通所述沉降器300與所述裂解反應(yīng)器100的第一循環(huán)斜管400，所述第一循環(huán)斜管400的一端與所述沉降器300的下端連接，所述第一循環(huán)管的另一端與所述裂解反應(yīng)器100下端連接，以使所述沉降器300內(nèi)未反應(yīng)完全的反應(yīng)物通過(guò)所述第一循環(huán)斜管400進(jìn)入所述裂解反應(yīng)器100內(nèi)進(jìn)行再次深度反應(yīng)。當(dāng)原料組成不同時(shí)，對(duì)反應(yīng)深度控制要求一般會(huì)有差異，那么往往會(huì)導(dǎo)致某些反應(yīng)物的反應(yīng)未徹底，則可通過(guò)打開第一循環(huán)斜管400使沉降器300中沉降的物質(zhì)進(jìn)入裂解反應(yīng)器100進(jìn)行深度反應(yīng)，控制裂化反應(yīng)重時(shí)空速和第二反應(yīng)區(qū)重時(shí)空速。

第一循環(huán)斜管400上設(shè)有催化劑流量控制閥。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式，裂解反應(yīng)器100的下端還設(shè)有用于在反應(yīng)過(guò)程中加油的循環(huán)油進(jìn)口130。循環(huán)油也叫回?zé)捰停且后w產(chǎn)物中的重質(zhì)組分，比如重柴油沸程及以上的組分，通過(guò)回?zé)捲俅瘟呀饪梢蕴岣咻p質(zhì)組分的收率。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式，所述催化劑輸送斜管110設(shè)置于所述原料輸送斜管120的下方或下部。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式，所述催化劑輸送斜管110、原料輸送斜管120、第一循環(huán)斜管400中的斜管段與垂直方向設(shè)置的裂解反應(yīng)器100之間的夾角β均不大于45度。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式，所述催化劑輸送斜管110與分子篩催化劑的再生系統(tǒng)連接，則通過(guò)再生系統(tǒng)活化后的帶有大量熱量的催化劑直接通過(guò)催化劑輸送斜管110加入裂解反應(yīng)器100與生物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，不用額外增加熱量，便能夠達(dá)到反應(yīng)裂解溫度。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式，所述第一傘帽式分離器通過(guò)至少兩根第一支撐桿210固定連接于第一提升管末端部101上。

實(shí)施例2

實(shí)施例1中所述的分子篩催化劑的再生系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下：

如圖2～3所示，所述再生系統(tǒng)包括燃燒室1、密相燒焦室2、稀相分離室6和第二旋風(fēng)分離器；

燃燒室1上設(shè)有用于添加燃料的燃料進(jìn)口13、用于給燃燒室1輸送風(fēng)的風(fēng)進(jìn)口和用于向密相燒焦室2輸送熱流的主風(fēng)出口14；此處的熱流也可稱為熱風(fēng)或熱空氣，是通過(guò)燃燒室1加熱后的風(fēng)流。風(fēng)進(jìn)口包括一次風(fēng)進(jìn)口11和二次風(fēng)進(jìn)口12，即燃燒室1為雙風(fēng)道供風(fēng)的燃燒室，燃燒室1在再生系統(tǒng)開工時(shí)用于加熱主風(fēng)，將整個(gè)再生系統(tǒng)升溫至操作溫度；燃燒室1僅在再生系統(tǒng)開工提供燒焦所需熱量，當(dāng)再生系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行、熱量提供完成后其僅僅作為主風(fēng)通道使用。

密相燒焦室2的下端設(shè)有主風(fēng)進(jìn)口22和用于加入待生催化劑的原料進(jìn)口21，此處的待生催化劑為：生物質(zhì)在催化劑作用下裂解制芳烴的反應(yīng)中失活的催化劑，在該失活的催化劑中含有殘?zhí)嫉?。所述密相燒焦?的主風(fēng)進(jìn)口22與所述燃燒室1的主風(fēng)出口14連接，則燃燒室1可以的熱量可以進(jìn)入密相燒焦室2來(lái)活化失活的催化劑。所述密相燒焦室2的頂端設(shè)有第二提升管末端部23。

稀相分離室6的底端與所述密相燒焦室2的上端連接；稀相分離室6的底端設(shè)有第三催化劑出口63，稀相分離室6的頂端設(shè)有與第二旋風(fēng)分離器連接的煙氣出口61；

所述第二提升管末端部23的出口端的上方設(shè)有傘帽式分離器5，則待生催化劑在密相燒焦室2的燃燒產(chǎn)物經(jīng)傘帽式分離器5便可進(jìn)入所述稀相分離室6。具體地，密相燒焦室的上端設(shè)有第二提升管末端部23，所述第二提升管末端部23的直徑變小，即第二提升管末端部23的直徑由下至上依次減少。所述第二提升管末端部23的出口端的上方設(shè)有第二傘帽式分離器5，即該第二傘帽式分離器5與第二提升管末端部23的出口端之間設(shè)有一段距離，且第二提升管末端部23的出口端(即密相燒焦室最頂端出口)的直徑小于第二傘帽式分離器5的直徑。方便待生催化劑燃燒產(chǎn)物經(jīng)第二傘帽式分離器5便可進(jìn)入所述稀相分離室6；所述第二傘帽式分離器5為向密相燒焦室2所在方向開口(即向下開口)的半球面，即半球面開口處直徑最大。

稀相分離室6的直徑大于所述密相燒焦室2的直徑，則在待生催化劑活化后形成的催化劑固體顆粒等物質(zhì)隨煙氣一起上升遇到第二傘帽式分離器5阻隔后，可在第二傘帽式分離器5處發(fā)生反射從而掉落至稀相分離室6的底端，則分離后的催化劑可通過(guò)第三催化劑出口63排出。

在稀相分離室6中，煙氣上升，煙氣中附帶的催化劑顆粒和草木灰顆粒(即殘?zhí)冀?jīng)燃燒形成草木灰)等由于重力不同而分離，即重力較大的催化劑顆粒在上升過(guò)程中絕大多數(shù)均會(huì)沉落至稀相分離室6中，而少量的催化劑顆粒和草木灰顆粒隨著煙氣從稀相分離室6的煙氣出口61排至第二旋風(fēng)分離器中。所述稀相分離室6的下端設(shè)有第三催化劑出口63，當(dāng)催化劑被活化完全且與草木灰顆粒分離后，便可將再生的催化劑從第三催化劑出口63取出進(jìn)行使用，即可進(jìn)行催化生物質(zhì)制芳烴。

第二旋風(fēng)分離器包括第一級(jí)旋風(fēng)分離器7和第二級(jí)旋風(fēng)分離器8，所述第一級(jí)旋風(fēng)分離器7的上端設(shè)有第一入口71和第一出口72，所述第二級(jí)旋風(fēng)分離器8的上端設(shè)有第二入口81和第二出口82。所述第一級(jí)旋風(fēng)分離器7的第一入口71與所述稀相分離室6頂部的煙氣出口61連接，此處連接可為直接連接或通過(guò)連通管連接均可；所述第一級(jí)旋風(fēng)分離器7的第一出口72與第二級(jí)旋風(fēng)分離器8的第二入口81連接，所述第二級(jí)旋風(fēng)分離器8上的第二出口82用于排凈化后的煙氣。所述第一級(jí)旋風(fēng)分離器7的底部設(shè)有催化劑粉末收集室9；所述第二級(jí)旋風(fēng)分離器8的底部設(shè)有草木灰收集室10。

煙氣、少量催化劑顆粒及草木灰顆粒從稀相分離室6的煙氣出口61排出再?gòu)牡谝患?jí)旋風(fēng)分離器7的第一入口71進(jìn)入第一級(jí)旋風(fēng)分離器7，催化劑顆粒在第一級(jí)旋風(fēng)分離器7中進(jìn)行沉降，沉降后落入催化劑粉末收集室9進(jìn)行回收；較輕的草木灰顆粒隨煙氣進(jìn)入第二級(jí)旋風(fēng)分離器8，草木灰顆粒在第二級(jí)旋風(fēng)分離器8中逐漸進(jìn)行沉降，沉降后的草木灰顆粒落入或進(jìn)入草木灰收集室10，而所得到的凈化的煙氣從第二級(jí)旋風(fēng)分離器8的第二出口82排出。

密相燒焦室2的外壁上連接有吸熱器4；所述吸熱器4內(nèi)設(shè)置有取熱介質(zhì)除鹽水；當(dāng)密相燒焦室2內(nèi)的燒焦放熱量超過(guò)催化劑承受限時(shí)取出多余熱量。所述再生系統(tǒng)上還設(shè)有用于與所述吸熱器4的出口端連接的催化劑進(jìn)口(取熱后催化劑進(jìn)口)和用于與所述吸熱器4的進(jìn)口端連接的第二催化劑出口330，所述催化劑進(jìn)口設(shè)置于所述密相燒焦室2的下端，所述第二催化劑出口330設(shè)置于所述稀相分離室6的下端。該吸熱器4的結(jié)構(gòu)和原理等與實(shí)施例1中的外置式取熱器500一致。

當(dāng)系統(tǒng)溫度太高時(shí)，將帶有大量熱量的在稀相分離室6中沉降的催化劑取出并進(jìn)入吸熱器4中，與吸熱器4中的水進(jìn)行熱交換，水變成水蒸氣排出，催化劑的溫度降低，然后催化劑再?gòu)奈鼰崞?中通過(guò)催化劑進(jìn)口進(jìn)入密相燒焦室2中，這些降溫后的催化劑可吸取密相燒焦室2中的大量熱量使其溫度降低。該外置式的吸熱器4的主要功能就是用于取走再生過(guò)程中多余的熱量，維持再生溫度，其取熱介質(zhì)除鹽水中的水優(yōu)選使用生物質(zhì)裂解制芳烴反應(yīng)系統(tǒng)中所生成的水，水是產(chǎn)物之一，該水經(jīng)除鹽軟化處理得到，不使用新鮮水，使再生系統(tǒng)節(jié)能減排。

再生系統(tǒng)的外側(cè)設(shè)有連通稀相分離室6與密相燒焦室2的連通管3，所述連通管3的一端與設(shè)置于所述密相燒焦室2下端的連通管3進(jìn)口連接，所述連通管3的另一端與設(shè)置于所述稀相分離室6下端的連通管3出口連接，以使所述稀相分離室6分離得到的未完全活化的催化劑通過(guò)所述連通管3進(jìn)入所述密相燒焦室2內(nèi)進(jìn)行再次深度活化；所述連通管3上設(shè)有催化劑流量控制閥31。即該連通管3可以控制反應(yīng)深度，保證催化劑的再生效果及殘?zhí)康娜紵疃?，?dāng)被提升至稀相分離室6中的催化劑經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)沒(méi)有活化完全時(shí)，可打開流量控制閥使沉積在稀相分離室6底部的催化劑通過(guò)連通管3再次進(jìn)入密相燒焦室2進(jìn)行燃燒深度活化。連通管3與實(shí)施例1中的第一循環(huán)斜管400的結(jié)構(gòu)和原理一致。

如圖3所示，連通管3與垂直方向的夾角α不大于45度，即附圖3中連通管中的斜管段與垂直方向夾角均不大于45度。這樣更利于催化劑進(jìn)入密相燒焦室2。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式，如圖3所示，所述第二傘帽式分離器5通過(guò)至少兩根第二支撐桿51固定連接于密相燒焦室2上。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式，稀相分離室6下端設(shè)有第一空氣通入口62，在分離過(guò)程中可同時(shí)向稀相分離室6通入少量空氣。在第一級(jí)旋風(fēng)分離器7的底端也設(shè)有第二空氣通入口91，在分離過(guò)程中可同時(shí)向第一級(jí)旋風(fēng)分離器7通入少量空氣。上述通入少量空氣的目的均為將夾帶下來(lái)的草木灰顆粒吹起來(lái)使其進(jìn)入下一級(jí)分離器進(jìn)行分離，由于草木灰顆粒和催化劑顆粒的密度不一樣，差3倍以上，所以可以用一定風(fēng)速進(jìn)行分離。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式，稀相分離室6與密相燒焦室2的連接處為一個(gè)斜面，這樣更利于再生催化劑的收集和再次深度活化等工作。

采用上述再生系統(tǒng)進(jìn)行分子篩催化劑的活化方法為：

S1：將燃料從燃料進(jìn)口放置于燃燒室1內(nèi)，同時(shí)從一次風(fēng)進(jìn)口向燃燒室通入一次風(fēng)和從二次風(fēng)進(jìn)口向燃燒室通入二次風(fēng)，燃燒室將整個(gè)再生系統(tǒng)的溫度提升到初始操作溫度；

S2：由生物質(zhì)裂解制芳烴反應(yīng)系統(tǒng)來(lái)的由失活的分子篩催化劑和殘?zhí)拷M成的待生催化劑體系經(jīng)原料進(jìn)口輸送至密相燒焦室內(nèi)；

S3：燃燒室1將加熱后的主風(fēng)輸送密相燒焦室2，然后待生催化劑體系與來(lái)自于燃燒室1的主風(fēng)混合燃燒活化催化劑，則失活的催化劑得到再生，同時(shí)殘?zhí)勘粺刹菽净遥?/p>

S4：再生后的催化劑顆粒和草木灰顆粒被煙氣提升至密相燒焦室2的提升管末端部的出口端，并經(jīng)過(guò)傘帽式分離器進(jìn)入稀相分離室，在稀相分離室內(nèi)再生催化劑沉降至稀相分離室的底端，只有少量的催化劑顆粒和草木灰顆粒隨著煙氣從稀相分離室的煙氣出口排至旋風(fēng)分離器中；

S5：少量的催化劑顆粒和草木灰顆粒隨著煙氣從稀相分離室的煙氣出口排至第一級(jí)旋風(fēng)分離器和第第二級(jí)旋風(fēng)分離器進(jìn)行徹底分離，催化劑顆粒在第一級(jí)旋風(fēng)分離器中進(jìn)行沉降，并落入催化劑粉末收集室進(jìn)行回收；草木灰顆粒隨煙氣再進(jìn)入第二級(jí)旋風(fēng)分離器，草木灰顆粒在第二級(jí)旋風(fēng)分離器中進(jìn)行沉降并落入草木灰收集室，凈化后的煙氣從第二級(jí)旋風(fēng)分離器的第二出口排出。

在步驟S3中，若密相燒焦室的溫度過(guò)高取熱器將多余熱量取走，以維持催化劑再生溫度。

步驟S4中，若沉降至稀相分離室底端的催化劑的活化不徹底則開啟循環(huán)管中間的催化劑流量控制閥，將稀相分離室底端的催化劑和殘?zhí)客ㄟ^(guò)循環(huán)管輸送至密相燃燒室的下部進(jìn)行深度活化。

在分離過(guò)程中，通過(guò)所述第一空氣通入口向所述稀相分離室內(nèi)輸入少量的空氣，使再生催化劑顆粒與草木灰顆粒的分離更徹底；

同時(shí)，在分離過(guò)程中，通過(guò)第二空氣通入口向所述第一級(jí)旋風(fēng)分離器內(nèi)輸入少量的空氣，使再生催化劑顆粒與草木灰顆粒的分離更徹底。

在該活化過(guò)程中，生物質(zhì)裂解制芳烴催化劑再生系統(tǒng)的操作條件為：

密相燒焦室2：操作壓力為0.15～0.6MPa(表壓)，優(yōu)選的操作壓力為0.2MPa(表壓)；操作溫度700～950℃，優(yōu)選的操作溫度750℃；操作氣速為1～5m/s，優(yōu)選的操作氣速為3m/s；燃燒時(shí)間為20～40s，優(yōu)選的燃燒時(shí)間為24s；燒焦強(qiáng)度300～500kg/t·h，優(yōu)選的燒焦強(qiáng)度350kg/t·h；

稀相分離室6：操作氣速0.1～0.3m/s，優(yōu)選的操作氣速0.15m/s。

本發(fā)明中的第二傘帽式分離器5、稀相分離室6和旋風(fēng)分離器等的，整體壓降一般均不大于0.02MPa(表壓)。

本實(shí)施例中提供了一種分子篩催化劑的再生系統(tǒng)和再生方法；該系統(tǒng)和方法能夠徹底活化失活的分子篩催化劑，并能夠極其巧妙的將催化劑與草木灰進(jìn)行分離，分離效果好效率高，分離率在99％以上，且降低催化劑的跑損量，還可以適應(yīng)因反應(yīng)系統(tǒng)的不同處理量導(dǎo)致待生催化劑不同的殘?zhí)繑y帶量和生焦量；而且該系統(tǒng)和方法操作簡(jiǎn)單、方便。外取熱器用于取走催化劑再生過(guò)程中多余的熱量，避免因超溫導(dǎo)致催化劑發(fā)生永久性失活。由反應(yīng)系統(tǒng)來(lái)的殘?zhí)靠赏耆紵優(yōu)椴菽净翌w粒，且草木灰單獨(dú)收集，潔凈的再生催化劑返回至反應(yīng)系統(tǒng)循環(huán)使用。

實(shí)施例3

一種生物質(zhì)裂解制芳烴的反應(yīng)系統(tǒng)的應(yīng)用方法，該應(yīng)用方法如下：

S1：原料：將生物質(zhì)原料粉碎成顆粒得生物質(zhì)顆粒，其中80wt％以上顆粒的粒徑滿足在30～150微米以內(nèi)；并通過(guò)干燥脫水工序使其含水量低于10wt％；并將生物質(zhì)顆粒通過(guò)所述原料輸送斜管120輸送到裂解反應(yīng)器100內(nèi)部；

S2：開啟裂解反應(yīng)器100底面的提升氣進(jìn)口140向裂解反應(yīng)器100中輸送氣流，平均操作氣速12m/s；

S3：將活化的分子篩催化劑通過(guò)催化劑輸送斜管110加入至裂解反應(yīng)器100內(nèi)，步驟S1中的生物質(zhì)與該催化劑的質(zhì)量配比為1:8；

S4：所述生物質(zhì)顆粒與分子篩催化劑在裂解反應(yīng)器100內(nèi)發(fā)生裂解反應(yīng)，生成油氣和殘?zhí)?，而分子篩催化劑在參加完反應(yīng)以后由于其表面和/或孔道沉積有所述殘?zhí)繉?dǎo)致催化劑的活性下降或失活成分待生催化劑，所述油氣包括目標(biāo)化合物芳烴和水，由于溫度較高，水其實(shí)是以水蒸氣形式存在的。

若生物質(zhì)顆粒的反應(yīng)沒(méi)有徹底，則開啟第一循環(huán)斜管400上的控制閥，將所述沉降器300中的催化劑等物質(zhì)通過(guò)第一循環(huán)斜管400輸送至裂解反應(yīng)器100的下部進(jìn)行再次深度反應(yīng)。當(dāng)因原料組成不同，對(duì)反應(yīng)深度控制要求不同時(shí)，往往會(huì)導(dǎo)致某些反應(yīng)物的反應(yīng)未徹底，則可通過(guò)第一循環(huán)斜管400調(diào)節(jié)反應(yīng)深度，控制裂化反應(yīng)重時(shí)空速和第二反應(yīng)區(qū)重時(shí)空速。

若裂解反應(yīng)器100內(nèi)的溫度過(guò)高時(shí)，采用外置式取熱器500將多余熱量取走，以維持催化劑的再生溫度。具體地，將沉降在所述沉降器300內(nèi)、帶有大量熱量的待生催化劑進(jìn)入外置式取熱器500中進(jìn)行熱交換，則外置式取熱器500內(nèi)的水吸熱變成水蒸氣排出，而催化劑的溫度降低，然后降溫后的催化劑再?gòu)耐庵檬饺崞?00中進(jìn)入裂解反應(yīng)器100中，降溫后的催化劑在裂解反應(yīng)器100中吸熱，從而使裂解反應(yīng)器100的溫度降低。

S5：所述待生催化劑、油氣和殘?zhí)吭跉饬鲙?dòng)下被提升至裂解反應(yīng)器100頂端的第一提升管末端部101，并通過(guò)所述第一提升管末端部101上方的第一傘帽式快速分離器200進(jìn)入沉降器300中的密封罩內(nèi)，在密封罩內(nèi)，根據(jù)重力不同，在上升過(guò)程中待生催化劑和殘?zhí)砍两抵脸两灯?00的底端，油氣和少量的待生催化劑和殘?zhí)窟M(jìn)入第一旋風(fēng)分離器302中，在第一旋風(fēng)分離器302中，少量的待生催化劑和殘?zhí)坑捎谄渲亓^大而從第一旋風(fēng)分離器302的底部排出沉降至所述沉降器300的底端，而油氣經(jīng)過(guò)所述第一旋風(fēng)分離器302頂端的第二油氣出口而從所述沉降器300頂端的第一油氣出口排出310。

沉積在所述沉降器300底部的待生催化劑可從所述沉降器300底部的第一待生催化劑出口320排出，然后進(jìn)行后續(xù)的待生催化劑再生或活化流程，具體活化系統(tǒng)可參見實(shí)施例2。

上述的生物質(zhì)裂解制芳烴的反應(yīng)中，反應(yīng)器的操作壓力優(yōu)選為0.35MPa(表壓)，該壓力可通過(guò)整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)的壓降和裂解反應(yīng)器100底部通入的氣流來(lái)調(diào)節(jié)或決定的；該反應(yīng)的操作溫度優(yōu)選為570℃，該溫度優(yōu)選通過(guò)加入的催化劑的溫度來(lái)控制。由于參加完該反應(yīng)的分子篩催化劑由于其活性降低或失活則需要將其采用實(shí)施例2所述的再生系統(tǒng)或類似該系統(tǒng)進(jìn)行活化，活化后其溫度很高，一般要求進(jìn)入裂解反應(yīng)器100中的催化劑的溫度為580℃左右時(shí)便可。當(dāng)然，該反應(yīng)也可采用其他方式加熱，只要能夠達(dá)到溫度要求便可。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟S4中，在反應(yīng)過(guò)程中能夠從循環(huán)油進(jìn)口130向裂解反應(yīng)器100中注入循環(huán)油，所述循環(huán)油與生物質(zhì)顆粒的質(zhì)量流量比為0.1:1。循環(huán)油也叫回?zé)捰停且后w產(chǎn)物中的重質(zhì)組分，比如重柴油沸程及以上的組分，通過(guò)回?zé)捲俅瘟呀饪梢蕴岣咻p質(zhì)組分的收率。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟S1中，生物質(zhì)的進(jìn)料溫度優(yōu)選在80～150℃之間；即將生物質(zhì)原料加熱到80～150℃之間的溫度時(shí)再添加至裂解反應(yīng)器100。但如果加熱不方便也可以常溫添加。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式，本反應(yīng)所得到的油氣主要成分為芳烴和水，而芳烴主要為苯，甲苯，二甲苯和萘等，如果需要，后期可進(jìn)行進(jìn)一步分離。

本實(shí)施例中的步驟S1～S3，根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)其順序。

本反應(yīng)中用到的分子篩催化劑可以為H-Y、HZSM-5、Hmordenite、硅和硅-鋁等分子篩催化劑。

具體實(shí)施時(shí)，本發(fā)明中所述的生物質(zhì)可以為秸稈、稻殼、林業(yè)廢料、桉樹等。

稀相分離室6的高度可根據(jù)具體情況而定。稀相分離室6的高度要滿足催化劑顆粒自然沉降分離的高度要求，同時(shí)一般要保證99wt％以上的草木灰隨煙氣排出。密相燒焦室2為催化劑上行式高燒焦強(qiáng)度反應(yīng)器。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本發(fā)明可以有各種改動(dòng)和變化。凡在本發(fā)明的精神和原理之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。