CN103071430A

CN103071430A - 用于丁烯氧化脱氢径向固定床反应器

Info

Publication number: CN103071430A
Application number: CN2013100341567A
Authority: CN
Inventors: 刘文杰; 黄云群; 郭毅; 施德
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Priority date: 2013-01-30
Filing date: 2013-01-30
Publication date: 2013-05-01

Abstract

本发明涉及一种丁烯氧化脱氢径向固定床反应器，主要解决了现有技术中存在的丁烯、水蒸汽和空气混合不均造成反应器局部容易积碳、催化剂再生周期短的问题。本发明通过采用径向固定床反应器，该反应器为具有催化剂床的圆筒形容器，顶部设有快速混合装置，该装置由侧壁装有喷嘴的锥形管和直管组成，锥形管内部形成混合腔，锥形管和直管之间形成分布腔，锥形管顶部设有多孔分布板，混合装置下连接进口分布器，反应器催化剂床由位于外圈的扇形筒分布器和内圈的中心多孔壁筒构成，中间装填催化剂，催化剂顶部设盖板密封结构的技术方案，较好地解决了该问题，可用于丁烯氧化脱氢制丁二烯的工业生产。

Description

用于丁烯氧化脱氢径向固定床反应器

技术领域

本发明涉及一种用于丁烯氧化脱氢的径向固定床反应器。

背景技术

丁二烯是合成橡胶、合成树脂的重要单体，主要用于合成顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶及ABS树脂等。丁二烯也是多种涂料和有机化工原料。

丁烯氧化脱氢是目前生产丁二烯较有竞争力的工艺技术，丁烯氧化脱氢制丁二烯是在水蒸汽存在下，利用氧与丁烯分子中的氢结合，得到丁二烯和结构稳定的水。该反应基本为不可逆反应。主反应方程式如下：

Figure 2013100341567100002DEST_PATH_IMAGE001

其它副反应主要有：

Figure 2013100341567100002DEST_PATH_IMAGE003

丁烯氧化脱氢反应的主要影响因素有反应温度、反应压力、水烯比、氧烯比等。为保护催化剂和控制反应温度，反应过程中需要引入大量的水蒸汽，通常水蒸汽是原料丁烯的8~16倍（摩尔比）或更高；氧参与主、副反应，氧的加入量不仅影响丁烯的转化率，而且也决定主、副反应进行的程度，氧的加入量还决定着生产的安全性，决不能使原料配比落入爆炸极限内操作，因此原料丁烯、空气、水蒸汽进入氧化脱氢反应器后，必须混合均匀，否则反应器内催化剂不同床层水蒸汽量的不同，造成催化剂很快积碳，氧气分配的不均还会引起安全问题，因此原料混合均匀程度对于整个丁烯氧化脱氢技术的应用至关重要。

专利CN101367702公开了一种轴向固定床丁烯氧化脱氢制备丁二烯的方法，其流程为采用两段轴向固定床反应器，丁烯原料、水蒸汽和空气分段进入，反应器出口通过加热水蒸汽而冷却，达到下一段反应器入口温度后进入下一段反应器，但是由于丁烯氧化脱氢反应对压力敏感，轴向固定床床层无法做得很高，专利给出的床层高度仅0.4~0.6米，限制了装置规模放大。

专利CN 102205220A公开了一种反应器，采用包含催化剂、吸附剂或类似物的填充床，反应器被构造成使得其反应容器为管状且流体在反应容器的径向方向上通过填充床，但是这种反应器允许流体沿轴向流动会造成副反应的增加而降低选择性。

专利CN2626604Y公开了一种流体整体均布的径向反应器，在现有的径向反应器的锥形圆柱体导流器和内多孔筒之间设置有一组纵向隔板，将现有径向反应器的分流流动通道和合流流动通道均匀分割为多个单元，避免在上述通道内产生环向流动以及由此造成对反应器转化率和收率的影响，但是这种并没有解决进入通道流体混合均匀问题，并且反应器结构复杂、压降大。

专利CN102675027A公开了一种丁烯氧化脱氢制备丁二烯工艺，采用绝热径向固定床由丁烯氧化脱氢制备丁二烯，径向绝热固定床由三段组成，但是专利未公开反应器具体结构。

以上专利均没有涉及丁烯和含氧气体、水蒸汽的快速均匀混合问题，对于丁烯氧化脱氢反应，水蒸汽和丁烯的混合程度不仅影响丁烯转化率，混合不均还会造成催化剂局部快速积碳，氧气和丁烯的混合程度则更重要，氧烯比（氧气和丁烯摩尔比）高会造成含氧化合物增加和丁烯完全氧化，甚至产生安全问题，氧烯比低则严重降低丁烯的转化率。另外目前工业装置普遍采用轴向固定床，虽然结构简单，但是为满足低压降要求，催化剂床层高度受到限制，采用轴向固定床反应器的丁烯氧化脱氢装置普遍规模在0.5~1.5万吨/年，而随着丁二烯需求的增长和丁烯氧化脱氢技术的进步，丁烯氧化脱氢制丁二烯装置规模都在10万吨/年以上，为此，采用轴向固定床反应器工艺的装置不得不采用4组或以上反应线的方法，即采用4组8台轴向反应器，操作复杂，投资和占地面积大。

如采用径向反应器，以上专利有的结构复杂，压降大，有的没有给出具体结构，并且对于非常重要的原料气快速均匀混合问题均没有涉及，限制了丁烯氧化脱氢工艺的工业应用。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是现有技术中存在的丁烯、水蒸汽和空气混合不均造成反应器局部容易积碳、催化剂再生周期短的问题。提供了一种新的丁烯氧化脱氢径向固定床反应器，该反应器具有原料气快速混合均匀、反应器压降低、催化剂再生周期长的优点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种丁烯氧化脱氢径向固定床反应器，所述的反应器为具有催化剂床的圆筒形容器，容器顶部设有快速混合装置，所述快速混合装置由侧壁装有喷嘴的锥形管和直管组成，锥形管内部形成混合腔，锥形管和直管之间形成分布腔，所述的混合装置下连接进口分布器，反应器催化剂床由位于外圈的扇形筒分布器和内圈的中心多孔壁筒构成，中间装填催化剂，催化剂床顶部设盖板密封结构。

上述技术方案中，优选的技术方案为：快速混合装置内的锥形管半锥角α为5~20°；所述的锥形管顶部设有多孔分布板；优选的技术方案为：快速混合装置内的锥形管顶部多孔分布板为半球形、圆锥形或平板，上面开有分布孔，分布孔的孔径5mm~100mm。

优选的技术方案为：所述的反应器用于丁烯氧化脱氢反应时，反应气体流经混合装置、气体进口分布器、扇形筒、催化剂床、中心多孔壁筒，最后自底部出料口流出反应器；反应器操作压力为0.01～1.0MPa，操作温度为200～700℃，进入反应器的原料配比为：丁烯：氧气：水蒸汽摩尔比为1：0.4~1.5：2~20。更优选的技术方案为：过热水蒸汽和空气从锥形管顶部进入混合腔，含丁烯原料从分布腔经锥形管上的喷嘴进入混合腔，同过热水蒸汽和空气混合。

上述技术方案中，优选的技术方案为：快速混合装置内的锥形管的半锥角α为5~20°；快速混合装置内的锥形管顶部多孔分布板为半球形、圆锥形或平板，上面开有分布孔，分布孔孔径5mm~100mm；快速混合装置内的锥形管顶部多孔分布板可以除去，过热水蒸汽和空气可以直接进入混合腔；快速混合装置内的锥形管上设有喷嘴，喷嘴为一有导流装置的锥形结构，喷嘴数量为2~20个，分布在1~8个不同高度上，同一圆周喷嘴对称分布，上下圆周交错分布；优选的技术方案为：扇形筒分布器由至少6个沿反应器的壳体内壁均匀分布、作相邻圆周排列的扇形筒构成，其靠催化剂一侧的扇形面以及与反应器进料口相连通的顶部盖板均开设分布孔，扇形筒的开孔为均匀开孔或分段均匀开孔，开孔率为10%～50%；优选的技术方案为：中心内多孔壁筒自内而外由多孔圆筒、多孔板或筛网或格栅组成，多孔板紧贴中心多孔圆筒，外层筛网与中间层多孔板之间用支撑筋条架空连接，或采用由外层格栅紧贴中间层多孔板的结构；优选的技术方案为：进料口的气体进口分布器由圆锥形单级挡板以及至少3根与之连接的筋板构成，侧向环隙高度为气体通过预分布器环隙时保持平均流速为10～40米/秒所需的高度，单级挡板圆锥角为90°～135°；优选的技术方案为：中心多孔壁筒的内层中心多孔圆筒与中间层多孔板均开设圆孔或长圆孔，其内层中心多孔圆筒的开孔率为10%～50%，中间层多孔板的开孔率为10%～50%，外层筛网或格栅的空隙率为10%～60%；优选的技术方案为：反应器操作压力为0.1～1.0MPa，操作温度为300～600℃，进入反应器的原料配比为：丁烯：氧气：水蒸汽摩尔比为1：0.5~1.2：4~15。

更优选的技术方案为：快速混合装置内的锥形管的半锥角α为8~16°；快速混合装置内的锥形管顶部多孔分布板为半球形、圆锥形或平板，上面开有分布孔，分布孔孔径20mm~60mm；喷嘴数量为4~12个，分布在2~4个不同高度上；扇形筒分布器由至少20个沿反应器的壳体内壁均匀分布、作相邻圆周排列的扇形筒构成，扇形筒的开孔为分段均匀开孔，开孔率为20%～40%；进料口的气体进口分布器侧向环隙高度为气体通过预分布器环隙时保持平均流速为20～35米/秒所需的高度，单级挡板圆锥角为120°～135°；中心多孔壁筒的内层中心多孔圆筒开孔率为10%～50%，中间层多孔板的开孔率为20%～40%，外层筛网或格栅的空隙率为20%～40%；反应器操作压力为0.1～0.5MPa，操作温度为300～450℃，进入反应器的原料配比为：丁烯：氧气：水蒸汽摩尔比为1：0.45~0.9：5~12。

本发明的用于丁烯氧化脱氢的径向固定床反应器，顶部设有一个快速混合装置，该装置由侧壁装有喷嘴的锥形管和直管组成，锥形管内部形成混合腔，锥形管和直管之间形成分布腔，锥形管顶部设有多孔分布板，过热水蒸汽和空气从锥形管顶部进入混合腔，含丁烯原料从分布腔经锥形管上的喷嘴进入混合腔同过热水蒸汽和空气混合，导流喷嘴可使丁烯进入混合腔的压降降低，丁烯的密度是水蒸汽和空气混合物的三倍左右，高密度的丁烯物流通过导流喷嘴与水蒸汽和空气发生高动量碰撞，在低压降下达到了快速均匀混合的目的。快速混合装置内的锥形管顶部多孔分布板可以除去，过热水蒸汽和空气可以直接进入混合腔。

本发明的用于丁烯氧化脱氢的径向固定床反应器，上封头设进口气体预分布器，伸入均化空间，目的是为了实现气流在扇形筒顶部表面均匀分布，若不设置进口气体预分布器，反应气体从进口管道以射流状态进入反应器时，流道面积突然扩大，导致进入扇形筒的气流分布极不均匀，造成一部分催化剂超负荷而过早失活，大大增加了催化剂积碳及副反应的发生几率，影响产品质量，而另一部分催化剂却几乎不起作用；气体预分布器也起到了混合丁烯、空气和水蒸汽的作用，如果丁烯和空气、水蒸汽混合不均，也会造成不同催化剂床层氧烯比、水烯比的不同，影响整个反应效果，本发明通过设置带有圆锥形单级挡板的气体预分布器，可使反应物流能更加流畅地通过气体预分布器的环隙，沿上封头壁面平滑地向下流动，避免了气体预分布器的圆锥形单级挡板四周及靠近反应器上封头壁面区域出现涡流现象和物流能量损失，降低了气体流动的压降，使反应物流气体能更加迅速均匀地分布于反应器四周扇形筒中，从而达到降低压降、提高反应床层催化剂利用率的目的，同时也大大减少均化空间高度，提高反应器容积利用率。

反应器装填的催化剂为一种具有尖晶石结构的丁烯氧化脱氢制备丁二烯铁系复合氧化物催化剂，按化学组成其通式为Fe2O3·MgO·ZnO·P2O5 ·MxOy ，M选自元素周期表中第四周期Sc、Ti、V、Cr、Fe、Mn、Co、Ni、Cu、Zn中的至少一种。

本发明沿反应器筒体内壁均匀设置扇形筒，所述的扇形筒分布器是由多个沿反应器壳体内壁作相邻圆周排列的扇形筒组成，其扇形面靠近催化剂一侧，并开设分布孔，与位于反应器顶部的进料口相连通，构成反应气体的分流流道，扇形筒分布器采用均匀开孔或分段变开孔率形式，保证气流在扇形筒上部和下部的气流均匀分配，均匀地利用催化剂，扇形筒结构简单、开孔面积大，压降低，有利于气体快速均匀进入催化剂床层，反应气流进入催化剂床层作径向流动，流经催化剂床层距离短，压降低，有利于提高转化率和选择性，中心内多孔壁筒结构简单。

本发明用于丁烯氧化脱氢径向固定床反应器的这些结构保证了原料丁烯和水蒸汽空气快速均匀混合，进入反应器内气流分布均匀。在相同规模下，同直径的反应器压降比轴向固定床反应器降低50%～90%，催化剂利用率提高30%以上，反应转化率提高5%～10%,选择性提高3%～10%，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1为本发明所述的丁烯氧化脱氢径向固定床反应器结构示意图

其中：1为水蒸汽空气进口，2为多孔分布板，3为导流喷嘴，4为锥形管，5为丁烯进口，6为分布腔，7为气体进口分布器，8为上封头，9为瓷球，10为催化剂床，11为扇形筒分布器，12为内多孔壁筒，13为卸催化剂口，14为出料口，15为下封头，16为圆柱形壳体，17为盖板，18为圆锥形挡板，19为混合腔，α为锥形管半锥角。

图1中的丁烯氧化脱氢径向固定床反应器工作方式为：水蒸汽和空气自水蒸汽空气进口1进入，经多孔分布板2进入混合器的混合腔19，原料丁烯自丁烯进口5进入分布腔6，经导流喷嘴3进入混合腔19与水蒸汽和空气混合，混合后气流进入带有圆锥形单级挡板18 的气体分布器7后，进入位于反应器外圈的扇形筒分布器11，反应气自孔扇形筒分布器上的分布孔进入催化剂床10，催化剂床10顶部设有瓷球9和盖板17，反应气流出催化剂床进入内多孔壁筒12，最后自出料口14流出反应器。

下面通过实施例对发明作进一步阐述。

具体实施方式

【实施例1】

某10万吨/年丁烯氧化脱氢制丁二烯装置，反应器采用图1的结构型式，水蒸汽和空气自水蒸汽空气进口1进入，经多孔分布板2进入混合器的混合腔19，原料丁烯自丁烯进口5进入分布腔6，经导流喷嘴3进入混合腔19与水蒸汽和空气混合，混合后气流进入带有圆锥形单级挡板18 的气体分布器7后，进入位于反应器外圈的扇形筒分布器11，反应气自孔扇形筒分布器上的分布孔进入催化剂床10，催化剂床10顶部设有瓷球9和盖板17，反应气流出催化剂床进入内多孔壁筒12，最后自出料口14流出反应器。

进料空气量36000 kg/h，丁烯原料20000 kg/h，反应进料温度320℃，出料温度480℃，压力0.12MPa，丁烯进料口直径400mm，水蒸汽和空气进料口800mm，锥形管的半锥角α为15°，多孔分布板为半球形，上开分布孔Φ32，共600个，锥形管高2000mm，反应器直径3200mm，催化剂床层高6000mm，厚650mm，催化剂采用具有尖晶石结构的铁系复合氧化物催化剂，化学组成为Fe₂O₃·MgO·ZnO·P₂O₅·CuO，扇形筒分布器共20个沿反应器的壳体内壁均匀分布，自上而下均匀开孔，开孔率25%，中心多孔壁筒的内层中心多孔圆筒的开孔率为30%，中间层多孔板的开孔率为50%，外层筛网或格栅的空隙率为23%，反应气体通过预分布器环隙时平均流速为25米/秒，单级挡板圆锥角为135°。

该反应器压降为2kpa，丁烯转化率83wt%，选择性95.5wt%，催化剂再生周期12个月。

【实施例2】

某10万吨/年丁烯氧化脱氢制丁二烯装置，反应器采用图1的结构型式，蒸汽和空气自水蒸汽空气进口1进入，经多孔分布板2进入混合器的混合腔19，原料丁烯自丁烯进口5进入分布腔6，经导流喷嘴3进入混合腔19与水蒸汽和空气混合，混合后气流进入带有圆锥形单级挡板18 的气体分布器7后，进入位于反应器外圈的扇形筒分布器11，反应气自孔扇形筒分布器上的分布孔进入催化剂床10，催化剂床10顶部设有瓷球9和盖板17，反应气流出催化剂床进入内多孔壁筒12，最后自出料口14流出反应器。

进料空气量36000 kg/h，丁烯原料20000 kg/h，反应进料温度320℃，出料温度480℃，压力0.12MPa，丁烯进料口直径400mm，水蒸汽和空气进料口800mm，锥形管的半锥角α为10°，多孔分布板为半球形，上开分布孔Φ32，共600个，锥形管高2400mm，反应器直径3200mm，催化剂床层高6000mm，厚650mm，催化剂采用具有尖晶石结构的铁系复合氧化物催化剂，化学组成为Fe₂O₃·MgO·ZnO·P₂O₅·Cr₂O₃，扇形筒分布器共20个沿反应器的壳体内壁均匀分布，自上而下均匀开孔，开孔率25%，中心多孔壁筒的内层中心多孔圆筒的开孔率为30%，中间层多孔板的开孔率为50%，外层筛网或格栅的空隙率为23%，反应气体通过预分布器环隙时平均流速为25米/秒，单级挡板圆锥角为120°。

该反应器压降为2kpa，丁烯转化率82.5wt%，选择性95wt%，催化剂再生周期12个月。

【实施例3】

进料空气量36000 kg/h，丁烯原料20000 kg/h，反应进料温度320℃，出料温度480℃，压力0.12MPa，丁烯进料口直径400mm，水蒸汽和空气进料口800mm，锥形管的半锥角α为15°，混合器内无多孔分布板，锥形管高2000mm，反应器直径3200mm，催化剂床层高6000mm，厚650mm，催化剂采用具有尖晶石结构的铁系复合氧化物催化剂，化学组成为Fe₂O₃·MgO·ZnO·P₂O₅·MnO₂，扇形筒分布器共20个沿反应器的壳体内壁均匀分布，自上而下均匀开孔，开孔率25%，中心多孔壁筒的内层中心多孔圆筒的开孔率为30%，中间层多孔板的开孔率为50%，外层筛网或格栅的空隙率为23%，反应气体通过预分布器环隙时平均流速为25米/秒，单级挡板圆锥角为120°。

该反应器压降为1.8kpa，丁烯转化率83%，选择性95%，催化剂再生周期10个月。

【实施例4】

进料空气量36000 kg/h，丁烯原料20000 kg/h，反应进料温度320℃，出料温度480℃，压力0.12MPa，丁烯进料口直径400mm，水蒸汽和空气进料口800mm，锥形管的半锥角α为15°，多孔分布板为半球形，上开分布孔Φ32，共600个，锥形管高2000mm，反应器直径3600mm，催化剂床层高5500mm，厚600mm，催化剂采用具有尖晶石结构的铁系复合氧化物催化剂，化学组成为Fe₂O₃·MgO·ZnO·P₂O₅·CoO，扇形筒分布器共20个沿反应器的壳体内壁均匀分布，自上而下均匀开孔，开孔率25%，中心多孔壁筒的内层中心多孔圆筒的开孔率为30%，中间层多孔板的开孔率为50%，外层筛网或格栅的空隙率为23%，反应气体通过预分布器环隙时平均流速为25米/秒，单级挡板圆锥角为135°。

该反应器压降为1.6kpa，丁烯转化率83wt%，选择性96wt%，催化剂再生周期14个月。

【实施例5】

进料空气量36000 kg/h，丁烯原料20000 kg/h，反应进料温度320℃，出料温度480℃，压力0.12MPa，丁烯进料口直径400mm，水蒸汽和空气进料口800mm，锥形管的半锥角α为10°，多孔分布板为半球形，上开分布孔Φ32，共600个，锥形管高2400mm，反应器直径3200mm，催化剂床层高6000mm，厚650mm，催化剂采用具有尖晶石结构的铁系复合氧化物催化剂，化学组成为Fe₂O₃·MgO·ZnO·P₂O₅·NiO，扇形筒分布器共23个沿反应器的壳体内壁均匀分布，自上而下分3段均匀开孔，开孔率分别为22%，24%、26%，中心多孔壁筒的内层中心多孔圆筒的开孔率为30%，中间层多孔板的开孔率为50%，外层筛网或格栅的空隙率为23%，反应气体通过预分布器环隙时平均流速为25米/秒，单级挡板圆锥角为105°。

该反应器压降为1.8kpa，丁烯转化率83.5%，选择性96%，催化剂再生周期14个月。

【实施例6】

进料空气量36000 kg/h，丁烯原料20000 kg/h，反应进料温度320℃，出料温度480℃，压力0.12MPa，丁烯进料口直径400mm，水蒸汽和空气进料口800mm，锥形管的半锥角α为15°，多孔分布板为半球形，上开分布孔Φ32，共600个，锥形管高2000mm，反应器直径3200mm，催化剂床层高6000mm，厚650mm，催化剂采用具有尖晶石结构的铁系复合氧化物催化剂，化学组成为Fe₂O₃·MgO·ZnO·P₂O₅·Cr₂O₃ ，扇形筒分布器共20个沿反应器的壳体内壁均匀分布，自上而下均匀开孔，开孔率25%，中心多孔壁筒的内层中心多孔圆筒的开孔率为40%，中间层多孔板的开孔率为45%，外层筛网或格栅的空隙率为23%，反应气体通过预分布器环隙时平均流速为25米/秒，单级挡板圆锥角为105°。反应器压降为1.9kpa，丁烯转化率82.5wt%，选择性95wt%，催化剂再生周期10个月。

【实施例7】

某10万吨/年丁烯氧化脱氢制丁二烯装置，反应器采用图1的结构型式，反应器采用图1的结构型式，蒸汽和空气自水蒸汽空气进口1进入，经多孔分布板2进入混合器的混合腔19，原料丁烯自丁烯进口5进入分布腔6，经导流喷嘴3进入混合腔19与水蒸汽和空气混合，混合后气流进入带有圆锥形单级挡板18 的气体分布器7后，进入位于反应器外圈的扇形筒分布器11，反应气自孔扇形筒分布器上的分布孔进入催化剂床10，催化剂床10顶部设有瓷球9和盖板17，反应气流出催化剂床进入内多孔壁筒12，最后自出料口14流出反应器。

进料空气量36000 kg/h，丁烯原料20000 kg/h，反应进料温度320℃，出料温度480℃，压力0.12MPa，丁烯进料口直径400mm，水蒸汽和空气进料口800mm，锥形管的半锥角α为15°，多孔分布板为半球形，上开分布孔Φ32，共600个，锥形管高2000mm，反应器直径3200mm，催化剂床层高6000mm，厚650mm，催化剂采用具有尖晶石结构的铁系复合氧化物催化剂，化学组成为Fe₂O₃·MgO·ZnO·P₂O₅·Cr₂O₃ ，扇形筒分布器共20个沿反应器的壳体内壁均匀分布，自上而下均匀开孔，开孔率25%，中心多孔壁筒的内层中心多孔圆筒的开孔率为30%，中间层多孔板的开孔率为50%，外层筛网或格栅的空隙率为23%，反应气体通过预分布器环隙时平均流速为35米/秒，单级挡板圆锥角为135°。

该反应器压降为2.5kpa，丁烯转化率82wt%，选择性94wt%，催化剂再生周期,9个月。

【实施例8】

进料空气量34000 kg/h，丁烯原料190000 kg/h，反应进料温度360℃，出料温度510℃，压力0.15MPa，丁烯进料口直径450mm，水蒸汽和空气进料口900mm，锥形管的半锥角α为12°，多孔分布板为半球形，上开分布孔Φ38，共600个，锥形管高2000mm，反应器直径3200mm，催化剂床层高6000mm，厚650mm，催化剂采用具有尖晶石结构的铁系复合氧化物催化剂，化学组成为Fe₂O₃·MgO·ZnO·P₂O₅·CuO，M选自第三周期Sc、Ti、V、Cr、Fe、Mn、Co、Ni，扇形筒分布器共20个沿反应器的壳体内壁均匀分布，自上而下均匀开孔，开孔率25%，中心多孔壁筒的内层中心多孔圆筒的开孔率为30%，中间层多孔板的开孔率为50%，外层筛网或格栅的空隙率为23%，反应气体通过预分布器环隙时平均流速为25米/秒，单级挡板圆锥角为120°。

该反应器压降为2kpa，丁烯转化率84wt%，选择性94wt%，催化剂再生周期10个月。

【比较例1】

某10万吨/年丁烯氧化脱氢生产丁二烯装置，采用轴向固定床反应器，无快速混合装置，反应器为四台并联操作，每台反应器直径3200mm，催化剂床厚600mm，进料总空气量36000 kg/h，丁烯原料共20000 kg/h，反应器进料温度320℃，出料温度480℃，压力0.12MPa。

该反应器压降为20kpa，丁烯转化率75wt%，选择性88wt%，催化剂再生周期3个月。

Claims

1.一种用于丁烯氧化脱氢径向固定床反应器，所述的反应器为具有催化剂床的圆筒形容器，容器顶部设有快速混合装置，所述快速混合装置由侧壁装有喷嘴的锥形管和直管组成，锥形管内部形成混合腔，锥形管和直管之间形成分布腔，所述的混合装置下连接进口分布器，反应器催化剂床由位于外圈的扇形筒分布器和内圈的中心多孔壁筒构成，中间装填催化剂，催化剂床顶部设盖板密封结构。

2.根据权利要求1所述的用于丁烯氧化脱氢径向固定床反应器，其特征在于快速混合装置内的锥形管的半锥角α为5~20°；所述的锥形管顶部设有多孔分布板。

3.根据权利要求2所述的用于丁烯氧化脱氢径向固定床反应器，其特征在于快速混合装置内的锥形管顶部多孔分布板为半球形、圆锥形或平板，上面开有分布孔，分布孔的孔径5mm~100mm。

4.根据权利要求1所述的用于丁烯氧化脱氢径向固定床反应器，其特征在于所述的反应器用于丁烯氧化脱氢反应时，反应气体流经混合装置、气体进口分布器、扇形筒、催化剂床、中心多孔壁筒，最后自底部出料口流出反应器；反应器操作压力为0.01～1.0MPa，操作温度为200～700℃，进入反应器的原料配比为：丁烯：氧气：水蒸汽摩尔比为1：0.4~1.5：2~20。

5.根据权利要求4所述的用于丁烯氧化脱氢径向固定床反应器，其特征在于过热水蒸汽和空气从锥形管顶部进入混合腔，含丁烯原料从分布腔经锥形管上的喷嘴进入混合腔，同过热水蒸汽和空气混合。

6.根据权利要求1所述的用于丁烯氧化脱氢径向固定床反应器，其特征在于快速混合装置内的锥形管上设有喷嘴，喷嘴为具有导流装置的锥形结构，喷嘴数量为2~20个，分布在1~8个不同高度上，同一圆周喷嘴对称分布，上下圆周交错分布。

7.根据权利要求1所述的用于丁烯氧化脱氢径向固定床反应器，其特征在于扇形筒分布器由至少6个沿反应器的壳体内壁均匀分布、作相邻圆周排列的扇形筒构成，其靠催化剂一侧的扇形面以及与反应器进料口相连通的顶部盖板均开设分布孔，扇形筒的开孔为均匀开孔或分段均匀开孔，开孔率为10%～50%。

8.根据权利要求2所述的用于丁烯氧化脱氢径向固定床反应器，其特征在于中心内多孔壁筒自内而外由多孔圆筒、多孔板或筛网或格栅组成，多孔板紧贴中心多孔圆筒，外层筛网与中间层多孔板之间用支撑筋条架空连接，或采用由外层格栅紧贴中间层多孔板的结构。

9.根据权利要求1所述的用于丁烯氧化脱氢径向固定床反应器，其特征在于进料口的气体进口分布器由圆锥形单级挡板以及至少3根与之连接的筋板构成，侧向环隙高度为气体通过预分布器环隙时保持平均流速为10～40米/秒所需的高度，单级挡板圆锥角为90°～135°。

10.根据权利要求1所述的用于丁烯氧化脱氢径向固定床反应器，其特征在于中心多孔壁筒的内层中心多孔圆筒与中间层多孔板均开设圆孔或长圆孔，其内层中心多孔圆筒的开孔率为10%～50%，中间层多孔板的开孔率为10%～50%，外层筛网或格栅的空隙率为10%～60%。