CN101376618B - 用于以含氧化合物为原料生产丙烯的卧式固定床反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于以含氧化合物为原料生产丙烯的卧式固定床反应器，包括壳体，壳体横向的一端设有原料进口，另一端设有产物出口，壳体内设有多孔隔件，所述的多孔隔件将壳体内部空间分隔成至少4个横向排列的区域，位于壳体端部的两个区域分别与原料进口和产物出口连通，其余区域为相互间隔设置的反应区和冷却区；冷却区所对应的壳体上设有冷却液进口。本发明卧式固定床反应器结构简单，设备设计制造及维修较容易，操作方便，易于控制反应进行并保持较好的反应条件。
Description
技术领域
本发明涉及一种丙烯生产设备，尤其涉及一种用于以含氧化合物为原料生产丙烯的卧式固定床反应器。
背景技术
含氧化合物制丙烯技术是一种非石油资源生产丙烯的工艺，具有重大应用前景。据众多的公开文献报道，含氧化合物制丙烯属于强放热反应类型，且目的产物丙烯的选择性对温度比较敏感。
目前世界上比较成熟的含氧化合物制丙烯的技术中，UOP/Hydro联合开发的MTO工艺采用流化床反应器，传热效果较好，反应温度较容易控制，但是催化剂在流化过程中容易磨损，因此对催化剂的耐磨性能要求较高；Lurgi公司的MTP工艺采用固定床反应器，丙烯选择性较高，但是固定床反应器的传热效果较差，因此Lurgi在其MTP工艺中采用设置预反应器，薄层主反应器，级间冷却和加入激冷液等各种方法来增加传热，控制反应温度。
移动床反应器兼具固定床反应器和流化床反应器的特点，适用于积碳速度较快但并不迅速的催化剂，同样地移动床反应器对催化剂的要求相对较高，且系统比较复杂。
比较上述三种常用反应器形式，固定床反应器由于其形式简单，反应控制较易，丙烯选择性较高，因此更适合于含氧化合物制丙烯的反应。固定床反应器要解决的主要问题是反应器内的快速撤热，保持反应温度的稳定。
欧洲专利DE19723363公开了一种采用列管式固定床反应器的甲醇制丙烯工艺，反应器内采用融盐间接撤热，成本较高。
专利申请WO01/92190A1公开了一种三个固定床反应器串联反应的甲醇制丙烯工艺，反应器为坑状绝热反应器，无需采用间接冷却设备，反应器间设有换热装置。由于采用了多个反应器的组合，设备投资成本较大，单个反应器效率不高。
欧洲专利DE10233975A1公开了一种立式固定床薄层反应器，层间采用换热器移除反应热，催化剂床层中设有冷激液降低催化剂床层上下温度差。该反应器高度集成了多个绝热反应器，撤热效果相对较好，反应器形式简单，反应效率高。
发明内容
本发明提供了一种用于以含氧化合物为原料生产丙烯的卧式固定床反应器，该反应器结构简单，可以解决由于反应放热导致原料温度升高使得丙烯选择性降低的问题。
一种用于以含氧化合物为原料生产丙烯的卧式固定床反应器，包括壳体，壳体横向的一端设有原料进口，另一端设有产物出口，壳体内设有多孔隔件，所述的多孔隔件将壳体内部空间分隔成至少4个横向排列的区域，位于壳体端部的两个区域分别与原料进口和产物出口连通，其余区域为相互间隔设置的反应区和冷却区；冷却区所对应的壳体上设有冷却液进口。
多孔隔件的形式可以多种多样，最简单的方式是选用至少4个横向平行排列的多孔支撑板，不仅结构简单，而且安装制造方便，板上的筛孔直径需满足催化剂不会穿透打孔板的要求。
冷却液可以通过多种方式进入冷却区，优选在冷却区内装设与冷却液进口连通的激冷液喷嘴，那样混合更为均匀。在单个冷却区内的激冷液喷嘴数量可以任意，优选4～64个。
为了更好的控制反应区的温度，反应区内设有换热管，换热管内通有换热介质。
反应区和冷却区的总数量至少为两个，由于反应区和冷却区是间隔设置的，因此反应区和冷却区数量相等或者相差一个，而且原料反应前和反应完成后均不需进行冷却，因此将其余区域两端的两个区域设为冷却区显得意义不大，因此最好是选择反应区数量比冷却区数量多一个。
多孔隔件将壳体内部空间分隔成环形区域数量可以任意，但划分的越多，系统越复杂，成本也越高，优选划分成11个区域，那样就可以得到5个反应区，4个冷却区。
本发明还提供了一种由上述卧式固定床反应器串联、并联或混联组成的反应装置。
本发明卧式固定床反应器结构简单，设备设计制造及维修较容易，操作方便，易于控制反应进行并保持较好的反应条件。
将含氧化合物转化为丙烯是一个放热反应，反应过程当中原料温度会升高，部分原料液可通过冷却液进口进入冷却区与高温产物混合降低原料温度，提高了催化剂对丙烯的选择性，同时有效地利用了反应热，进一步实现了节能降耗。
该反应器可以横向设置多个催化反应区，从而降低单个反应区的厚度，减小了催化剂床层的温升，同时降低单个床层的压降，使反应在更加均一稳定的条件下进行。
附图说明
图1为本发明卧式固定床反应器的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种用于以含氧化合物为原料生产丙烯的卧式固定床反应器，包括一个横卧的圆筒形壳体1，壳体1的截面也可是其它形状，如方形、椭圆形、梯形等。壳体1横向的一端设有原料进口2，另一端设有产物出口3。
壳体1内设有10个横向平行排列的多孔支撑板6，多孔支撑板6为侧壁开有多个通孔的挡板，10个多孔支撑板6将壳体1内部空间划分为11个横向连续排列的区域，其中位于壳体1两端的两个区域分别与原料进口2和原料出口3连通，其余9个区域为5个反应区4和4个冷却区5，反应区4和冷却区5间隔设置。
通过增加多孔支撑板6的数量可以增加反应区和冷却区的数量，多孔支撑板6的数量增多，使反应器变得复杂，制造成本提高，当然也会增加原料的处理量。由于未反应的原料和反应完全的产物均不需在反应器中进行冷却，因此反应区的数量最好比冷却区数量多一个，而且反应区和冷却区是间隔设置的，这样就会使得反应前原料和反应后产物不通过冷却区。
为了进一步控制反应温度，在反应区4内加设了换热管(图中未示出)，换热所需的换热介质可以选用甲醇、水或它们的混合物。反应区4内填充催化剂。
冷却区5所对应的壳体1上设有8个冷却液进口，冷却液进口与设与冷却区4内的激冷液喷嘴7连通，当然也可增加冷却液进口的数量，以增加激冷液喷嘴7的数量。从激冷液喷嘴7喷出的冷却液可以选用原料、水或其它惰性溶剂，最好是选用原料和水的混合物。
位于壳体1端部的两个区域以及所有的冷却区4下端所在的壳体1上设有吹扫气进口8，吹扫气选用水蒸气、甲烷或其它惰性气体。通过通入吹扫气，防止原料、冷却液等液体物质在壳体1底部累计，达到连续反应的目的。
上述卧式固定床反应器的工作原理如下：
原料从原料进口2进入壳体1内，然后沿壳体1横向扩散，分别穿透各个多孔支撑板6，原料在扩散过程当中，会与反应区4内的催化剂进行接触反应，生成产物丙烯和其它副产物。反应过程当中会释放大量热量，原料温度升高，当原料进入冷却区5时，冷却液通过激冷液喷7嘴喷射与反应后的原料混合，降低原料温度。当然由于反应区4中有换热管，可以更加精确地控制反应温度。冷却后的原料立即进入下一反应区4，如此不断循环。最终产物从产物出口3流出，经分离得到产物丙烯。
为了实现更大规模的生产，可以将多个上述的固定床反应器串联、并联或混联，如何连接这需根据具体的工艺而定，由于经上述反应器的原料最后没有经过冷却，可以在相邻的两个固定床反应器之间加设一个换热器，使得下一固定床反应器的反应温度更适宜于转化丙烯。
Claims (9)
1.一种用于以含氧化合物为原料生产丙烯的卧式固定床反应器，包括壳体(1)，壳体(1)横向的一端设有原料进口(2)，另一端设有产物出口(3)，壳体(1)内设有多孔隔件，其特征在于：所述的多孔隔件将壳体(1)内部空间分隔成至少5个横向排列的区域，位于壳体(1)端部的两个区域分别与原料进口(2)和产物出口(3)连通，其余区域为相互间隔设置的反应区(4)和冷却区(5)；冷却区(5)所对应的壳体(1)上设有冷却液进口。
2.根据权利要求1所述的卧式固定床反应器，其特征在于：所述的多孔隔件为至少4个横向平行排列的多孔支撑板(6)。
3.根据权利要求1所述的卧式固定床反应器，其特征在于：所述的冷却区(5)内设有与冷却液进口连通的激冷液喷嘴(7)。
4.根据权利要求3所述的卧式固定床反应器，其特征在于：所述的的激冷液喷嘴(7)在单个冷却区(5)内的数量为4～64个。
5.根据权利要求1所述的卧式固定床反应器，其特征在于：所述的反应区(4)内设有换热管。
6.根据权利要求1所述的卧式固定床反应器，其特征在于：所述的壳体(1)上设有与位于壳体(1)端部的两个区域以及冷却区(5)下端连通的吹扫气进口(8)。
7.根据权利要求1所述的卧式固定床反应器，其特征在于：所述的反应区(4)和冷却区(5)的总数量为奇数个，反应区(4)数量比冷却区(5)数量多一个。
8.根据权利要求1或2所述的卧式固定床反应器，其特征在于：所述的多孔隔件将壳体(1)内部空间分隔成11个区域，其中5个区域为反应区(4)，4个区域为冷却区(5)，反应区(4)和冷却区(5)间隔设置。
9.一种由权利要求1所述的卧式固定床反应器串联、并联或混联组成的反应装置。
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