CN102814150B - 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
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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