CN102814150A - 催化剂分段在线再生的径向固定床氧化脱氢反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种催化剂分段在线再生的径向固定床氧化脱氢反应器，属于化工生产设备领域，1#反应器的反应气体出口通过管路连接2#反应器的反应气入口，其特征在于所述的1#反应器和2#反应器为圆筒体、上封头和下封头组成的承压壳体，承压壳体内设置同心的、由开孔圆筒和约翰逊网组成的催化剂内筒和催化剂外筒，催化剂内筒和催化剂外筒之间的环形空间填充催化剂，无约翰逊网的部分填充惰性磁球。催化剂外筒与圆筒之间设置多个环板，将催化剂外筒与圆筒之间的空间分为多段，其中1#反应器每段均设置有物料入口，2#反应器每段均设置有反应气入口和再生气入口。催化剂分段在线再生的径向固定床氧化脱氢反应器，实现了氧化脱氢反应与催化剂再生同时在线进行的目的。

Description

催化剂分段在线再生的径向固定床氧化脱氢反应器
技术领域
本发明涉及一种催化剂分段在线再生的径向固定床氧化脱氢反应器，属于化工生产设备领域。 
背景技术
丁二烯是生产合成橡胶的重要原料，利用丁烯-1氧化脱氢制取丁二烯是生产丁二烯的重要手段。按比例混合的蒸汽、空气和丁烯-1，在合适的温度和催化剂的作用下，发生氧化脱氢反应，生成丁二烯，同时放出大量热能。 
在丁烯-1氧化脱氢制取丁二烯的生产装置中，反应单元通常根据装置生产规模，按一条生产线2万吨左右的能力设置若干生产线，每条生产线设置2台串联操作的轴向固定床反应器。按比例配制的水蒸汽和空气混合气，加热至300℃左右，加入丁烯-1，进入1#反应器，沿设备轴向通过反应器内的催化剂层，丁烯-1与气体中的氧气发生反应，生成丁二烯，同时气体温度上升至500℃左右，经换热器换热后，气体温度降低至300多℃，再次加入丁烯-1后，进入2#反应器，气体中的丁烯-1与氧气发生反应，生成丁二烯，最终获得较好的转化率和选择性 
在反应条件下，气体中的烃类易因裂解等副反应，在催化剂表面生成焦碳，使催化剂的活性降低，造成转化率和选择性降低，装置生产能力下降和能耗增加，不得不每隔1～3个月左右对催化剂进行烧焦再生。不仅严重影响装置的经济效益，还造成后续的精制等生产单元操作波动。 
发明内容
根据现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种催化剂分段在线再生的径向固定床氧化脱氢反应器，缩短催化剂烧焦再生周期，使催化剂的活性、转化率和选择性在装置一个生产周期内始终保持在较好的水平。 
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种催化剂分段在线再生的径向固定床氧化脱氢反应器，包括：1#反应器和2#反应器，1#反应器的反应气体出口通过管路经中间换热器连接2#反应器的反应气入口，其特征在于所述的1#和2#反应器为圆筒体、上封头和下封头组成的承压壳体，承压壳体内设置同心的催化剂内筒和催化剂外筒，催化剂内筒内设置分布锥，催化剂外筒与圆筒之间设置有多个环板，将催化剂外筒与圆筒之间的空间分为多段，每段均设置有物料进口，其中2#反应器每段还单独设置有再生气进口，上封头处设置反应气出口。 
1#反应器和2#反应器的上封头上设置有催化剂装填口；下封头上设置有催化剂卸出口。 
所述的催化剂卸出口和上封头上设置有保护气体入口。 
所述的分布锥下端的下封头上设置有人孔，人孔上设置有保护气体入口。 
所述的上封头上设置有3～4个热电偶接口，每个接口插入数量与分段数相同数量的热电偶，分别监测各段出口侧的温度。 
所述的催化剂外筒与圆筒之间设置的多个环板均匀分布。 
所述的催化剂内筒上端设置有膨胀节。 
所述的催化剂内筒和催化剂外筒均由开孔圆筒和约翰逊网组成，且催化剂内筒和催化剂外筒之间的宽度大于等于500mm。 
为了方便温度测量在每段催化剂靠近内筒约翰逊网处（气体出口侧）设置3～4个测温点，用于监测脱氢和再生的操作过程。 
将蒸汽和空气的混合气体加热后，通过1#反应器圆筒体上的物料入口进入反应器，原料丁烯-1气体在各物料入口处的管线上加入。混合气体进入1#反应器，通过催化剂层发生氧化脱氢反应，同时温度上升，反应后的气体从1#反应器顶部的出口排出。 
来自1#反应器的反应气经换热降温后，通过2#反应器圆筒体上的入口进入2#反应器，补加的原料丁烯-1气体在各反应气入口处的管线上加入。通过催化剂层发生氧化脱氢反应后的气体从2#反应器顶部的出口排出，进入后续的换热、冷凝、分离和精馏过程。 
当通过温度检测和取样分析，发现催化剂活性降低到一定程度时，开始进行催化剂的分段在线再生。 
1#反应器催化剂再生时，只需顺序停止各物料入口处原料丁烯-1的加入即可。各段催化剂再生的初始阶段，设置在该段的温度检测显示温度较高，当温度检测显示温度开始下降，并略高于入口温度时，即表明该段催化剂再生完成，恢复该段原料丁烯-1气体的加入，该段即进入脱氢反应阶段。停止下一段的原料丁烯-1的加入，开始进行催化剂再生。按上述步骤依次进行，直至整个催化剂床层全部再生完成。 
2#反应器催化剂再生时，需顺序停止各反应气入口反应气体的加入，从再生气入口加入再生气。同1#反应器再生时相同，当设置在再生段的温度检测显示温度开始下降，并略高于入口温度时，即表明该段催化剂再生完成，恢复该段反应气体的加入，该段即进入脱氢反应阶段。按上述步骤依次对下一段催化剂进行再生操作，直至整个催化剂床层全部再生完成。 
根据催化剂装填量以及再生间隔，每段催化剂再生时间约为2～4小时。 
本发明的有益效果是：催化剂分段在线再生的径向固定床氧化脱氢反应器，实现了氧化 脱氢反应与催化剂再生同时在线进行的目的，使催化剂的活性、转化率和选择性在装置一个生产周期内始终保持在较好的水平，延长装置连续运行周期，降低了反应单元的生产波动，后续的冷凝、分离和精馏等生产单元操作稳定，整个装置产能和能耗保持在很好的水平，提高装置的运行效益。 
附图说明
图1为本发明的1#反应器的结构示意图； 
图2为本发明的2#反应器的结构示意图； 
图中1为上封头；2为圆筒体；3为催化剂外筒；4为催化剂内筒；5为分布锥；6为环板；7为下封头；8为人孔；9为催化剂卸出口；10为膨胀节；11为保护气体入口；12为热电偶接口；13为催化剂装填口；14为反应气体出口；15为物料入口；16为反应气入口；17为再生气入口。 
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述： 
如图1~2所示，本发明包括：1#反应器和2#反应器，1#反应器的反应气体出口14通过管路连接2#反应器的反应气入口16，其特征在于所述的1#反应器和2#反应器为圆筒体2、上封头1和下封头7组成的承压壳体，承压壳体内设置同心的、由开孔圆筒和约翰逊网组成的催化剂内筒4和催化剂外筒3，催化剂内筒4和催化剂外筒3之间的环形空间填充催化剂，无约翰逊网的部分填充惰性磁球。催化剂内筒4内设置分布锥5，催化剂外筒3与圆筒体2之间设置有7个环板6，将催化剂外筒3与圆筒体2之间的空间分为8段，其中1#反应器每段均设置有物料入口15，2#反应器每段均设置有反应气入口16和再生气入口17。 
1#反应器和2#反应器，上封头1上设置有催化剂装填口13；下封头7上设置有催化剂卸出口9和人孔8。 
1#反应器和2#反应器，上封头1、催化剂卸出口9和人孔8设置有保护气体入口11。 
1#反应器和2#反应器，上封头1上设置有3个热电偶接口12，每个接口插入8根热电偶，分别监测各段出口侧的温度。 
1#反应器和2#反应器，催化剂内筒4上端设置有膨胀节10。 

Claims (5)

1.一种催化剂分段在线再生的径向固定床氧化脱氢反应器，包括1#反应器和2#反应器，1#反应器的反应气体出口（14）通过管路连接2#反应器的反应气入口（16），其特征在于所述的1#反应器和2#反应器为圆筒体（2）、上封头（1）和下封头（7）组成的承压壳体，承压壳体内设置同心的、由开孔圆筒和约翰逊网组成的催化剂内筒（4）和催化剂外筒（3），催化剂内筒4和催化剂外筒3之间的环形空间填充催化剂，无约翰逊网的部分填充惰性磁球，催化剂内筒（4）内设置分布锥（5），催化剂外筒（3）与圆筒体（2）之间设置有多个环板（6），将催化剂外筒（3）与圆筒体（2）之间的空间均匀地分为多段，其中1#反应器每段均设置有物料入口（15），2#反应器每段均设置有反应气入口（16）和再生气入口（17）。
2.根据权利要求1所述的催化剂分段在线再生的径向固定床氧化脱氢反应器，其特征在于所述1#反应器和2#反应器，上封头（1）上设置有催化剂装填口（13）；下封头（7）上设置有催化剂卸出口（9）和人孔（8）。
3.根据权利要求1所述的催化剂分段在线再生的径向固定床氧化脱氢反应器，其特征在于所述的1#反应器和2#反应器，上封头（1）、催化剂卸出口（9）和人孔（8）设置有保护气体入口（11）。
4.根据权利要求1所述的催化剂分段在线再生的径向固定床氧化脱氢反应器，其特征在于所述的1#反应器和2#反应器，上封头（1）上设置有3～4个热电偶接口（12），每个接口插入数量与分段数相同数量的热电偶，分别监测各段出口侧的温度。
5.根据权利要求1所述的催化剂分段在线再生的径向固定床氧化脱氢反应器，其特征在于所述的1#反应器和2#反应器，催化剂内筒（4）上端设置有膨胀节（10）。
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