CN106179132A - 一种用于高浓度炔烃和二烯烃的混合碳四选择性共加氢列管式固定床反应器 - Google Patents

一种用于高浓度炔烃和二烯烃的混合碳四选择性共加氢列管式固定床反应器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于高浓度炔烃、二烯烃的混合碳四选择性共加氢列管式固定床反应器,该反应器为列管式固定床反应器,包括壳体、列管、功能性管口及内件等组成,列管中装填固体共加氢催化剂,用于对混合碳四进行选择性共加氢。该反应器主要功能性管口及内件包括:多规格瓷球、入口分配器、出口集合器、卸料口、进料口、循环口、进水口、出水口、安全阀口、出料口、排气口和放净口。本发明可以解决传统的装置存在的选择性加氢的转化率低,设备体积大,反应器因急剧飞温而产生结焦的等技术问题。

Description

一种用于高浓度炔烃和二烯烃的混合碳四选择性共加氢列管 式固定床反应器
技术领域
本发明涉及一种石油炼制设备,特别是涉及一种应用于混合碳四选择性共加氢装置。
背景技术
混合碳四是重要的石油化工资源,源于石油炼制过程产生的炼厂气和石油烃类裂解制乙烯过程的副产品。混合碳四主要含有正丁烷、异丁烷、1‐丁烯、反‐2‐丁烯、顺‐2‐丁烯、异丁烯、1,2‐丁二烯、1,3‐丁二烯、甲基乙炔、乙基乙炔、乙烯基乙炔等饱合烃和不饱和烃,工业上主要用来生产异丁烯和1‐丁烯。
1‐丁烯为重要的基础化工原料之一,是合成仲丁醇、脱氢制丁二烯的原料。与甲醛反应生成异戊二烯,可制成不同分子量的聚异丁烯聚合物以用作润滑油添加剂、树脂等,水合制叔丁醇,氧化制有机玻璃的单体甲基丙烯酸甲酯。
异丁烯是一种重要的石油化工原料,工业上高浓度异丁烯主要用于生产聚异丁烯以及与异戊二烯共聚生产丁基橡胶。异丁烯与异丁烷进行烷基化反应,可生产高辛烷值烷基化汽油,与甲醇反应所得甲基叔丁基醚是优良的汽油添加剂。也适用于作芳烃的烷基化原料,或经氧化、氨化等操作生产的精细化学品。异丁烯的衍生物2‐特丁基对甲酚与2‐硝基‐5‐氯苯胺重氮化物偶合,然后还原可得2,3'特丁基‐2'羟基‐5'‐甲基苯基‐5‐氯苯并三唑,是良好的紫外线吸收剂。还有邻‐特丁基苯酚经硝化可得2‐特丁基‐4,6‐二硝基苯酚,它是农用除草剂,广泛用于轻工、炼油、医药、香料、建材及其他精细化工等部门。
因此,对混合碳四进行选择性加氢,将其中的1,2‐丁二烯、1,3‐丁二烯、甲基乙炔、乙基乙炔、乙烯基乙炔等双烯烃和炔烃加氢生成异丁烯和1‐丁烯,可有效提高混合碳四的利用价值。
传统的混合碳四选择性共加氢装置存在着选择性加氢的转化率低,设备体积大,反应器因急剧飞温而产生结焦的等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于高浓度炔烃和二烯烃的混合碳四选择性共加氢列管式固定床反应器,以解决传统的装置存在的选择性加氢的转化率低,设备体积大,反应器因急剧飞温而产生结焦的等技术问题。
为了解决上述发明目的,本发明所采用的技术问题如下:
一种用于高浓度炔烃和二烯烃的混合碳四选择性共加氢列管式固定床反应器,该反应器为列管式固定床反应器,包括壳体、列管、功能性管口及内件;列管中装填用于对混合碳四进行选择性共加氢的固体共加氢催化剂;所述反应器功能性管口及内件包括:多规格瓷球、入口分配器、出口集合器、卸料口、进料口、循环口、进水口、出水口、安全阀口、出料口、排气口和放净口;用于支撑列管中的固体共加氢催化剂,以及起到分布作用的所述多规格瓷球以多层布置于反应器下部;用于进入反应器物料的均匀分布的入口分配器位于反应器的最下部,并与外部的进料口相连接;用于反应器出口物料的汇集及拦截固体催化剂颗粒,避免流失的出口集合器位于反应器的最上端,并与外部的出料口相连接;用于卸出反应器中的多规格瓷球及固体共加氢催化剂的卸料口位于反应器下封头的下部;待加氢混合碳四原料的进料口位于反应器的下部,并与内部的入口分配器相连接;反应器出口共加氢后物料,其中的一部分进行循环,由循环口进入,并与外部的进料口相连接;通过列管间的冷却水,用于移除反应器加氢时产生的反应热的冷却水的进水口位于壳体下部;反应器所用冷却水的出水口位于壳体上部;安全阀口位于反应器上部;加氢后混合碳四产品的出料口位于反应器上部;用于排放不凝气,使冷却水充满壳体与列管间隙,保证列管的完全冷却的排气口位于壳体的最上端;用于排净壳体与列管间隙中的冷却水的放净口位于壳体的最上端。
固体催化剂为氧化铝或分子筛上负载的金属催化剂。
固体催化剂包括钯基、铂基贵金属催化剂。
列管的排列方式包括正三角形、正方形、转角正三角形或转角正方形方式中的一种。
所述多规格瓷球,按直径由小到大,由上到下的顺序多层布置于加氢反应器底部,所述瓷球层数为N层,1≤N≤10;瓷球直径为Φ2~Φ100。
所述瓷球层数优选2≤N≤5,所述瓷球直径优选Φ3~Φ20。
本发明的优点及积极效果如下:1、结构紧凑,节约空间及投资,便于操作和管理;2、在反应器筒体内设置了入口分配器和出口集合器,既可以实现了进料物流的均匀分布,又可以拦截固体催化剂颗粒,避免流失;3、反应器加氢时产生的反应热,可以通过列管间的冷却水进行移除;4、提高了空速,节省了催化剂,减少了循环量。操作更加灵活、安全、可靠,选择性共加氢转化率高,有效避免反应器急剧飞温、结焦等状况。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1以列管正三角形的排列方式为例的沿A‐A方向的剖视图。
图3是本发明的出口集合器的结构示意图。
图4是图3的B向结构示意图。
图5是本发明的入口分配器的结构示意图。
图6是图5的C向结构示意图。
图中编号:1、反应器壳体;2、列管;3、多规格瓷球;4、入口分配器;4‐1、入口分配器的条形孔;4‐2、入口分配器的圆形孔;5、出口集合器;5‐1、出口集合器的条形孔;5‐2、出口集合器的圆孔;6、卸料口;7、进料口;8、循环口;9、进水口;10、出水口;11、安全阀口;12、出料口;13、排气口;14、放净口。
具体实施方式
本发明的具体结构参见图1、2所示。一种用于高浓度炔烃和二烯烃的混合碳四选择性共加氢列管式固定床反应器,该反应器为列管式固定床反应器,包括壳体1、列管2、功能性管口及内件;列管2中装填用于对混合碳四进行选择性共加氢的固体共加氢催化剂;所述反应器功能性管口及内件包括:多规格瓷球3、入口分配器4、出口集合器5、卸料口6、进料口7、循环口8、进水口9、出水口10、安全阀口11、出料口12、排气口13和放净口14;用于支撑列管中的固体共加氢催化剂,以及起到分布作用的所述多规格瓷球3以多层布置于反应器下部;用于进入反应器物料的均匀分布的入口分配器4位于反应器的最下部,并与外部的进料口7相连接;用于反应器出口物料的汇集及拦截固体催化剂颗粒,避免流失的出口集合器5位于反应器的最上端,并与外部的出料口12相连接;用于卸出反应器中的多规格瓷球及固体共加氢催化剂的卸料口5位于反应器下封头的下部;待加氢混合碳四原料的进料口7位于反应器的下部,并与内部的入口分配器4相连接;反应器出口共加氢后物料,其中的一部分进行循环,由循环口8进入,并与外部的进料口7相连接;通过列管2间的冷却水,用于移除反应器加氢时产生的反应热的冷却水的进水口9位于壳体1下部;反应器所用冷却水的出水口10位于壳体1上部;安全阀口11位于反应器上部;加氢后混合碳四产品的出料口12位于反应器上部;用于排放不凝气,使冷却水充满壳体1与列管2间隙,保证列管2的完全冷却的排气口13位于壳体1的最上端;用于排净壳体与列管间隙中的冷却水的放净口14位于壳体1的最上端。
固体催化剂为氧化铝或分子筛上负载的金属催化剂,包括钯基、铂基等贵金属催化剂。
列管2的排列方式主要包括正三角形、正方形、转角正三角形、转角正方形等方式。
所述多规格瓷球3,按直径由小到大,由上到下的顺序多层布置于加氢反应器底部,所述瓷球层数为N层,1≤N≤10,优选2≤N≤5;瓷球直径为Φ2~Φ100,优选Φ3~Φ20。
工作过程:
(1)含高浓度炔烃和二烯烃的混合碳四原料自进料口7进入反应器,经入口分配器4和多规格瓷球3,进入反应器中的列管2,在催化剂作用下进行共加氢反应。
(2)根据反应器温度情况调节反应器冷却水进水口9和出水口10调节阀,保证反应器的温度正常。
(3)经过反应器加氢后的物料经出口集合器5,自出料口12排出,其中一部分进入下一个工序,另一部分自循环口8返回反应器,与自进料口7进入的含高浓度炔烃和二烯烃的混合碳四原料混合后,继续在反应器中进行反应。
(4)当催化剂失活或达到使用寿命时,自卸料口6卸出。
通过本发明的反应器,对如下组成的混合碳四原料(表1),经一种固体共加氢催化剂作用,进行高浓度炔烃和二烯烃的混合碳四选择性共加氢,可将混合碳四中的双烯烃、炔烃,通过共加氢装置转变为单烯烃,最终加氢后产品指标为:混合碳四除单烯烃之外的不饱和炔烃和不饱和烯烃总含量≤100ppm。
表1 混合碳四原料组成
序号 名称 含量(w%)
1 乙烯基乙炔 0~0.3
2 1‐丁炔 0~0.04
3 甲基乙炔 0~0.09
4 乙基乙炔 0~0.1
5 1,3‐丁二烯 0~0.4
6 1,2‐丁二烯 0~0.1
7 单烯烃和C4烷烃 余量

Claims (6)

1.一种用于高浓度炔烃和二烯烃的混合碳四选择性共加氢列管式固定床反应器,其特征在于,该反应器为列管式固定床反应器,包括壳体、列管、功能性管口及内件;列管中装填用于对混合碳四进行选择性共加氢的固体共加氢催化剂;所述反应器功能性管口及内件包括:多规格瓷球、入口分配器、出口集合器、卸料口、进料口、循环口、进水口、出水口、安全阀口、出料口、排气口和放净口;用于支撑列管中的固体共加氢催化剂,以及起到分布作用的所述多规格瓷球以多层布置于反应器下部;用于进入反应器物料的均匀分布的入口分配器位于反应器的最下部,并与外部的进料口相连接;用于反应器出口物料的汇集及拦截固体催化剂颗粒,避免流失的出口集合器位于反应器的最上端,并与外部的出料口相连接;用于卸出反应器中的多规格瓷球及固体共加氢催化剂的卸料口位于反应器下封头的下部;待加氢混合碳四原料的进料口位于反应器的下部,并与内部的入口分配器相连接;反应器出口共加氢后物料,其中的一部分进行循环,由循环口进入,并与外部的进料口相连接;通过列管间的冷却水,用于移除反应器加氢时产生的反应热的冷却水的进水口位于壳体下部;反应器所用冷却水的出水口位于壳体上部;安全阀口位于反应器上部;加氢后混合碳四产品的出料口位于反应器上部;用于排放不凝气,使冷却水充满壳体与列管间隙,保证列管的完全冷却的排气口位于壳体的最上端;用于排净壳体与列管间隙中的冷却水的放净口位于壳体的最上端。
2.根据权利要求1所述的一种用于高浓度炔烃和二烯烃的混合碳四选择性共加氢列管式固定床反应器,其特征在于,固体催化剂为氧化铝或分子筛上负载的金属催化剂。
3.根据权利要求2所述的一种用于高浓度炔烃和二烯烃的混合碳四选择性共加氢列管式固定床反应器,其特征在于,固体催化剂包括钯基、铂基贵金属催化剂。
4.根据权利要求1所述的一种用于高浓度炔烃和二烯烃的混合碳四选择性共加氢列管式固定床反应器,其特征在于,列管的排列方式包括正三角形、正方形、转角正三角形或转角正方形方式中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种用于高浓度炔烃和二烯烃的混合碳四选择性共加氢列管式固定床反应器,其特征在于,所述多规格瓷球,按直径由小到大,由上到下的顺序多层布置于加氢反应器底部,所述瓷球层数为N层,1≤N≤10;瓷球直径为Φ2~Φ100。
6.根据权利要求5所述的一种用于高浓度炔烃和二烯烃的混合碳四选择性共加氢列管式固定床反应器,其特征在于,所述瓷球层数2≤N≤5,所述瓷球直径Φ3~Φ20。
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