專利名稱：一種甲胺觸媒的再生方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種催化劑的再生循環使用技術與裝置，尤其涉及一種甲胺生產用的甲胺觸媒再生方法及其裝置。
背景技術：
目前，甲胺生產方法較多，比較成熟的工藝是“甲醇連續氣相催化氨化法”，即利用甲醇和液氨為原料，按一定比例，在一定溫度和壓力下，通過觸媒層，與甲胺觸媒(催化劑)充分接觸，在氣相催化反應得到一、二、三甲胺。甲胺觸媒主要是以Y — AL2O3為主，再添加鎂、硅、鋅、鈦、鎢、鉻等元素的化合物制成。目前，甲胺觸媒一般采用一次催化后即廢棄處理，不能循環使用，消耗較大。國內普遍采用的甲胺觸媒使用期為一年左右，進口 BASF (公司)SI — 1221T觸媒使用兩年。甲胺觸媒的使用時間達到期限后，需廢棄處理并重新購買更換。由于甲胺觸媒的價格昂貴，如果能使得甲胺觸媒再生，延長甲胺觸媒的使用壽命，將會大大降低生產成本，增加甲胺產品的市場競爭力。由于甲胺觸媒是在甲醇胺化中使用，其受到下面三方面原因的影響而使其活性下降:
一、是甲胺觸媒的表面容易積碳而阻礙觸媒的活性產生；
二、是大分子量的碳氫化合物堵塞了甲胺觸媒中的微孔，使其活性下降；
三、甲胺觸媒在長期使用中，由于反應原料甲醇和液氨中不同程度的含有水份，在生產過程中，大部分隨著反應中溫度上升而釋放，但仍有少部分與甲胺觸媒結合生成水合物AL2O3.3H20 ;而該水合物需要在400-45(TC條件下才會轉化成Y — AL2O3,從而使甲胺觸媒完全再生，恢復其作為催化劑的活性。四、其他化合物引起的甲胺觸媒的中毒。其中前三個方面原因造成的甲胺觸媒活性下降，是可以再生而繼續使用的，第四種是永久性失去活性，一般無法再生。
發明內容
本發明的目的就是要解決上述不足，提供一種甲胺觸媒的再生方法，使失去活性的甲胺觸媒通過再生還理原過程脫水再生，達到延長其使用壽命、降低使用成本的目的。本發明的另一個目的是提供一種實現該方法的再生裝置。為了達到上述目的，本發明提供一種甲胺觸媒的再生方法，包括以下步驟:
(1)將失去活性的甲胺觸媒堆放在反應器內，打開位于反應器底部的蒸汽，蒸汽將甲胺觸媒中殘留的氨、甲胺和甲醇吹入吸收塔中；
(2)將吸收塔內的廢氣用堿液吸收，然后分別排放廢氣、廢液；(3)開啟壓縮機與加熱爐，空氣經加熱爐通入反應器中，同時向反應器中通入氮氣；
(4)反應器內甲胺觸媒的溫度按小于25°C/h進行升溫，溫度升至550°C時保持5-6h，當排放的廢氣中氧的含量為20-22%時關閉加熱爐，繼續通入空氣對甲胺觸媒進行降溫。上述方案的優選方案是，所述步驟(I)中蒸汽為120-160°C、0.3MPa飽和蒸汽，蒸汽通入的時間為5-6小時。所述步驟(4)中甲胺觸媒的升溫階段分為五個階段:
a、脫游離水階段:在30-110°C內按升溫速率小于5°C/h，升溫5-7h ；
b、過渡階段:在110-220°C內按升溫速率小于15°C/h，升溫8-10h ；
C、甲胺觸媒脫水階段:在220-450°C內按升溫速率小于15°C /h，升溫15_17h ；
d、甲胺觸媒再生階段:在450-550°C內按升溫速率小于10°C/h,升溫10_12h ；
e、燃燒碳階段:溫度為550°C恒溫保持6-8h。所述步驟(4)中甲胺觸媒降溫至200°C以下。為了實現上述再生方法，本發明采用的裝置，包括反應器、吸收塔，所述反應器底部設有蒸汽進口、空氣進口與氮氣進口，所述空氣進口依次連接有加熱爐與壓縮機；所述反應器的頂端通過管道與吸收塔的底端連接，所述吸收塔的頂端設有排氣口、底端設有排液口，吸收塔的中部設有堿液入口。為了控制反應器中的反應溫度，調節氮氣的進入量，所述氮氣進口上設有調節閥。為了控制空氣均勻地加入，所述連接反應器與吸收塔的管道中間設有壓力控制閥。本發明對甲胺觸媒進行再生時，先要將甲胺觸媒中殘留的氨、甲胺和甲醇經蒸汽吹入吸收塔中，然后被堿液吸收，廢氣與廢液分別從吸收塔的頂端出氣口與底端的排液口進行排放。吹完后開啟壓縮機、加熱爐，空氣經壓縮機壓縮后再經加熱爐加熱向反應器中的觸媒床層通入，并同時通入氮氣，甲胺觸媒表面和內部的積碳(C)、碳氫化合物(CnHm)與空氣中的氧逐步發生反應，其反應過程為放熱反應，使觸媒層的溫度逐漸升高，當達到550°C高溫下，維持6小時將積存在甲胺觸媒上的碳和碳氫化合物完全燒掉，恢復甲胺觸媒的催化劑活性。其加熱氧化還原反應有五個反應過程:
甲胺觸媒積碳的完全燃燒反應:C + O2 — - CO2 (完全燃燒)
甲胺觸媒積碳的不完全燃燒反應:C + O2 - — CO (不完全燃燒)
甲胺觸媒內部碳氫化合物的燃燒反應:CnHm + 02—— CO2 + H2O 甲胺觸媒脫水反應=AL2O3 3H20 — — AL2O3 H2O (225°C )
甲胺觸媒再生反應=AL2O3^H2O—- Y-AL2O3 (400—450°C)
說明反應器中通入空氣后，空氣中的氧氣與甲胺觸媒中的積碳進行燃燒反應生成CO、CO2等碳氫化合物，放熱升高溫度，其氣體繼續進入吸收塔中進行排放。當反應器內的溫度達到225°C時，甲胺觸媒水合物開始脫水反應，脫去大部分水；繼續通入空氣，繼續產生熱量升溫至400°C-45(TC時，甲胺觸媒完全再生再生成Y — AL2O3而繼續做為甲胺生產中甲胺觸媒使用。甲胺觸媒再生還原過程為放熱反應，其再生的關鍵是控制反應的速度，要求升溫平穩、出水均勻，防止溫度猛升和出水太快，否則會影響催化劑的活性、強度和壽命。而反應速度的快慢與氧氣的濃度和反應溫度有密切關系，故要適當控制空氣加入量，即均勻通入空氣，同時通過調節氮氣進口的調節閥來調節氮氣的進入量，防止觸媒層各點溫度溫差過大。氮氣的加入主要是控制空氣中的氧含量，以便控制升溫速度，氮氣的作用是降低空氣中的氧濃度，在溫度突然升高情況下迅速加入氮氣來達到降低反應溫度，防止甲胺超溫損壞。這是因為甲胺觸媒是多孔性吸附劑，其內部孔表面的水份及其他成分，如果升溫太快，水份的迅速逸出會損壞甲胺觸媒的孔結構，使其活性下降。如果反應器內的溫度上升過快，應立減小空氣進入量；或將壓力控制閥將系統卸壓并加大氮氣的進入量，同時還可關閥加熱爐停止加熱。所以在甲胺觸媒再生過程中需要緩慢提高反應器內的溫度，按照甲胺觸媒升溫曲線進行升溫(見圖2)，圖中:
a、脫游離水階段:在30-110°C內按升溫速率小于5°C/h，升溫5h ；
b、過渡階段:在110-220°C內按升溫速率小于15°C/h，升溫8h ；
C、甲胺觸媒脫水階段:在220-450°C內按升溫速率小于15°C /h,升溫15h ；
d、甲胺觸媒再生階段:在450-550°C內按升溫速率小于10°C/h，升溫IOh ；
e、燃燒碳階段:溫度為550°C恒溫保持6h。其升溫速率具體見下表:
權利要求
1.一種甲胺觸媒的再生方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)將失去活性的甲胺觸媒堆放在反應器內，打開位于反應器底部的蒸汽，蒸汽將甲胺觸媒中殘留的氨、甲胺和甲醇吹入吸收塔中； (2)將吸收塔內的廢氣用堿液吸收，然后分別排放廢氣、廢液； (3)開啟壓縮機與加熱爐，空氣經加熱爐通入反應器中，同時向反應器中通入氮氣； (4)反應器內甲胺觸媒的溫度按小于25°C/h進行升溫，溫度升至550°C時保持5-6h，當排放的廢氣中氧的含量為20-22%時關閉加熱爐，繼續通入空氣對甲胺觸媒進行降溫。
2.根據權利要求1所述的一種甲胺觸媒的再生方法，其特征在于:所述步驟(I)中蒸汽為120-160°C、0.3MPa飽和蒸汽，蒸汽通入的時間為5_6小時。
3.根據權利要求1所述的一種甲胺觸媒的再生方法，其特征在于:所述步驟(4)中甲胺觸媒的升溫階段分為五個階段: a、脫游離水階段:在30-110°C內按升溫速率小于5°C/h，升溫5-7h ； b、過渡階段:在110-220°C內按升溫速率小于15°C/h，升溫8-10h ； C、甲胺觸媒脫水階段:在220-450°C內按升溫速率小于15°C /h，升溫15_17h ； d、甲胺觸媒再生階段:在450-550°C內按升溫速率小于10°C/h,升溫10_12h ； e、燃燒碳階段:溫度為550°C恒溫保持6-8h。
4.根據權利要求1所述的一種甲胺觸媒的再生方法，其特征在于:所述步驟(4)中甲胺觸媒降溫至200°C以下。
5.一種實現上述權利要求1所述方法的裝置，包括反應器、吸收塔，其特征在于:所述反應器底部設有蒸汽進口、空氣進口與氮氣進口，所述空氣進口依次連接有加熱爐與壓縮機；所述反應器的頂端通過管道與吸收塔的底端連接，所述吸收塔的頂端設有排氣口、底端設有排液口，吸收塔的中部設有堿液入口。
6.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于:所述氮氣進口上設有調節閥。
7.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于:所述連接反應器與吸收塔的管道中間設有壓力控制閥。
全文摘要
本發明涉及一種甲胺觸媒再生方法，包括以下步驟將失去活性的甲胺觸媒堆放在反應器內，打開位于反應器底部的蒸汽，蒸汽將甲胺觸媒中殘留的氨、甲胺和甲醇吹入吸收塔中用堿液吸收、排放；然后開啟壓縮機與加熱爐，將空氣通過加熱爐通入反應器中，同時向反應器中通入氮氣；按小于25℃/h進行升溫，溫度升至550℃時保持5-6h，當排放氣體中氧的含量為20-22%時，關閉加熱爐繼續通入空氣對甲胺觸媒進行降溫。本發明還公開了一種實現上述方法的裝置。本發明將甲胺觸媒中殘留物與積碳清除，并使其中結合的水完全釋放，使甲胺觸媒再生，延長了甲胺觸媒的使用壽命、并降低了甲胺生產成本。
文檔編號B01J38/14GK103203254SQ201310120770
公開日2013年7月17日 申請日期2013年4月9日 優先權日2013年4月9日
發明者高玉華 申請人:高玉華