CN108472615A - 用于对с3至с5石蜡烃进行脱氢的系统 - Google Patents

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Abstract

所提出的是一种用于在细粒催化剂的流化床中对C3‑C5石蜡烃进行脱氢的系统，所述系统包括反应器(1)和再生器(2)，该反应器和再生器具有沿流化床的高度设置的分隔栅板(4、5)，在分隔栅板下方设有分别用于原料蒸气和空气的管状分配器(6、7)，所述分配器包括收集器(9)以及连接至收集器的成对设置的同轴臂并且所述分配器设置有用于将气体释放到流化床中的喷嘴(15)。同轴臂包括管(12)，管的中央部分位于收集器(9)的腔室中，其中，该中央部分在其侧表面中具有一个或更多个开口(14)以允许气体从收集器(9)流入臂中；在管(12)的腔室中安装有具有中央开口(17)的隔膜(16)，所述隔膜将管(12)以及气体流入开口(14)分成两个等同的部分，所述两个等同的部分呈两个对称设置的臂的构型，其中，隔膜(16)中的开口(17)的直径等于管(12)直径的(0.2至0.8)并且分配器(6、7)与底部的分隔栅板(4、5)之间的距离(H)是反应器或再生器的直径的(0.1至0.6)。分配器的喷嘴(15)完全地或部分地位于臂的腔室中或臂和收集器(9)的腔室中，并且具有其直径小于出口的直径的入口。技术成果是提高了目标产品的产率、即烯烃的产率，减小了液压阻力和制造劳动强度并且增大了管状分配器的耐久性和耐腐蚀性。

Description

用于对С3至С5石蜡烃进行脱氢的系统
技术领域
本发明涉及石油化学领域，并且具体地涉及通过对相应的石蜡烃进行脱氢而生产С3至С5烯烃的系统，所述С3至С5烯烃进一步用于合成橡胶的基本单体的生产并且还用于聚丙烯、甲基-叔丁基醚等的生产。
背景技术
存在已知的用于利用移动粗粒催化剂对石蜡烃进行脱氢的系统(Ya.Ya.Kirnos,O.B.Litvin“丁二烯合成的现代工业方法”.TsNIITENeftekhim的分析性比较评论,“合成橡胶的生产”系列,莫斯科,1967,第81页)。已知系统的缺点在于复杂的设计以及设计高容量系统的不可能性。
在技术本质以及所实现的结果上与所提出的系统最接近的解决方案是利用细粒催化剂的流化床对石蜡烃进行脱氢的系统，该系统包括反应器和再生器，该反应器和再生器具有沿流化床的高度设置的分隔栅板和分别用于原料蒸气和空气的管状分配器，管状分配器设置在栅板下方，分配器包括歧管以及连接至岐管的成对设置的同轴臂并且分配器设置有面向下方以将气体排入到流化床中的喷嘴(于2000年09月20日公布的专利RU2156161、IPC B01J8/04、C07С5/333)。所述系统的缺点在于：在已知系统中，气流在反应器和再生器的横截面上分布不均匀以及与分布不均匀有关的相对较低的石蜡烃脱氢效能(就穿过且分解的原料的量而言的烯烃产率)。此外，所使用的管状分配器是劳动密集型的、不具有足够的强度和耐腐蚀性、并且具有增大的液压阻力。
发明内容
本发明的目的是通过气流在反应器和再生器中的更均匀分布，液压阻力和制造劳动强度的降低以及管状分配器的强度和耐腐蚀性的提高来增大烯烃产率。
为了解决上述任务，提出了一种用于在细粒催化剂的流化床中对С3至С5石蜡烃进行脱氢的系统，该系统包括反应器1和再生器2，反应器1和再生器2具有分隔栅板4和5以及管状分配器6和7，分隔栅板4和5沿所述流化床的高度设置，管状分配器6和7分别用于原料蒸汽和空气且设置在栅板下方，分配器包括岐管9以及连接至岐管9的成对设置的同轴臂并且分配器设置有用于将气体排入到流化床中的喷嘴15，其中，同轴臂包括管12，管12的中央部分位于岐管9的内部空间中，其中，中央部分在侧面中具有一个或更多个开口14以用于使气体从岐管9流入到臂中，并且其中，在管12的内部空间中设有具有中央开口17的隔膜16，其中，隔膜将管12以及用于使气体流入的开口14分成两个等同的部分，所述两个等同的部分是对称地设置的两个臂，其中，隔膜16中的开口17的直径等于管12的直径的(0.2至0.8)，并且分配器6、7与下部的分隔栅板4、5之间的距离H是反应器或再生器的直径的(0.1至0.6)。
喷嘴15可以完全地或部分地位于臂的内部空间中或臂和歧管9的内部空间中。
喷嘴15可以设置成与管12的轴线成90°的角度。
喷嘴15可以设置成与反应器1和/或再生器2的容器的水平面中的圆相切。
喷嘴15可以设置成与反应器1和/或再生器2的水平面成15°至90°的角度。
喷嘴可以具有其直径比出口的直径小的入口。
可以在分配器6和/或7下方设置附加的分配器，所述附加的分配器呈分配器6和/或7的更小的环或区块22的形式，该小的环或区块22由成对设置的同轴臂21和21a形成且具有向下的喷嘴15。
技术成果包括：提高了目标产品的产率、特别是烯烃的产率，降低了液压阻力和制造劳动强度，并且提高了管状分配器的强度和耐腐蚀性。
附图说明
图1表示用于对С3至С5石蜡烃进行脱氢的系统，该系统包括反应器1、再生器2和用于使催化剂在反应器1与再生器2之间循环的传输管3。在反应器和再生器中分别设有沿所述流化床的高度设置的分隔栅板4和5。用于原料蒸气的管状分配器6设置在分隔栅板下方的反应器的底部部分中，而用于空气的管状分配器7位于再生器的底部部分中。
可以使用具有呈各种形状的开口——例如缝隙——的栅板(参见图2)、由带角度的杆制成的栅板比如角度栅板(a)、或者由管制成的栅板比如管状栅板(b)来对反应器和再生器中的流化床进行分隔。
为了将原料蒸气和空气分别分配在反应器1和再生器2中，可以使用管状分配器6和7(参见图3和图4)，分配器包括管8、连接至管8的歧管9以及连接至歧管9的成对设置的同轴臂，该臂可以具有各种构型：弯曲的(例如，环形的)臂-10和10a；或者直臂-11和11a。附图示出了四区块式分配器，但分配器也可以具有其他数目的区块，每个区块均具有用于原料蒸气或空气的入口管、歧管以及成对设置的同轴臂，歧管和同轴臂设置有用于将气流排放到催化剂的流化床中的喷嘴。歧管可以具有圆形、正方形或其他横截面形状。
图5表示成对设置的同轴臂11和11a在分配器的歧管9中的组装。在歧管9的内部空间中定位有管12并且管12形成两个对称设置的臂11和11a，其中，管12具有由端盖13封闭的端部以及在侧面中设置有两个开口14的中央部分。在管12的内部空间中设有具有中央开口17的隔膜16，该隔膜将管分成两个等同的部分并且相应地将开口14分成两个等同的开口14a和14b。臂和歧管设置有用于将气体排放到流化床中的喷嘴15。喷嘴15向上并且部分地位于臂和歧管的内部空间中。
图6表示原料分配器和空气分配器的喷嘴15的各种设计变型。在喷嘴变型a)中，用于排放气体的通道具有在通道的整个长度上相等的圆形横截面。在变型b)和c)中，喷嘴具有：定量给料入口18；与定量给料18入口相邻的锥形或筒形的扩大室19；以及出口20，出口20用于在气体射流被排放到流化床中时减小气体射流的速度。
在图7和图8中，箭头示出了喷嘴15的轴线的方向，喷嘴15设置成与反应器1和/或再生器2的容器的水平面中的圆相切。除了所述变型之外，喷嘴15设置的其他变型也是可能的。
所有喷嘴15可以设置成与管12的轴线成90°的角度并且相对于反应器1或再生器2的竖向轴线单向顺时针或单向逆时针地导向。根据另一实施方式，喷嘴15可以设置成与反应器和/或再生器的容器的水平面中的圆相切，喷嘴15可以设置成与反应器和/或再生器的水平面成15°至90°的角度。喷嘴15的这种设置向流化床的从分配器至第一分隔栅板的部分施加涡旋运动，同时消除了停滞区并促进了催化剂从反应器1或再生器2的底部排放。
位于臂10和10a、臂11和11a处的喷嘴15可以具有相等的内部尺寸以确保气流的均匀分布。可以根据成对的臂的在岐管9的长度上距管8的距离而改变喷嘴15的内部尺寸。也可以改变在分配器的所在位置内的设备的水平平面上的相等内部尺寸的喷嘴的密度。所述密度是由设备的横截面上每1m2中的喷嘴的数目来确定的。因此，设备(分配器)的近壁区域中的喷嘴密度高于设备(分配器)的中央部分中的喷嘴密度。分配器的所述实施方式意在用于在气流倾向于主要在设备的中央部分中流动时使气流在设备的横截面上的不均匀分布均衡化。这种情形在较大直径的设备中是最常见的。
图9示出了包括由同轴臂21和21a形成的区块22的附加的环形的四区块式分配器。
可以在用于烃(原料蒸气)的分配器下方安装附加的分配器，所述附加的分配器呈与用于烃(原料蒸气)的分配器相比更小的环或区块的构型且具有向下的喷嘴(图9，截面A-A和截面B-B)。这些喷嘴也可以设置成相对于管12的轴线成90°的角度并且沿与用于烃(原料蒸气)的分配器的喷嘴相同的方向定向。附加的环可以用于供应烃(原料蒸气)以及其他与烃不反应的气体、反应器和/或再生器所用过的催化剂和材料(氮气等)。在用于烃(原料蒸气)的主分配器下方安装呈环形构型的附加的分配器允许改进催化剂从反应器进入解吸区和/或从再生器进入还原-解吸区的定向内部循环状态，保持流化床的底部部分的涡旋运动，同时消除了停滞区并且分别促进了催化剂从反应器和/或再生器的底部排放到解吸和/或还原-解吸区中。
用于对С3至С5石蜡烃进行脱氢的系统(参见图1)以下述方式操作。
蒸发的烯烃(原料蒸气)经由管状分配器6被供应至反应器1并且穿过由栅板4分隔开的催化剂的流化床。随后，脱氢接触气体在旋风分离器中脱尘而与催化剂粉尘分离并且从反应器1供应以对目标产物(烯烃)进行分离。一旦在吸热脱氢反应期间被焦化和冷却，来自反应器底部的催化剂就被供应至再生器2的顶部部分，其中，通过利用经由管状分配器7而被供应至底部部分的空气使燃料气体在流化床内燃烧而使该催化剂经受再生和加热。在穿过由栅板5分隔的催化剂的流化床之后，再生气体在旋风分离器中进行脱尘，然后离开再生器2以在被排放到大气中之前进行进一步的净化。在再生器2中再生并加热的催化剂经由输送管3供应至反应器1的顶部部分。
原料蒸气和空气经由管8而被分别供应到反应器和再生器的管状分配器中，原料蒸气和空气从管8流动至歧管9，然后流动至臂10和10a或11和11a(参见图3或图4)，原料蒸气和空气从臂10和10a或11和11a经由喷嘴15而被排放到流化床中(参见图5)。
由于由实体管制成的成对设置的臂10和10a或11和11a的同轴性和对称性以及开口14a和14b的面积相同，因此气流均匀地分布在所述臂之间。由于臂的内部空间经由隔膜16的中央开口17而相连，因此消除了在流化床压力的波动期间在成对设置的臂的内部空间中出现的压力差，这使臂的内部空间中的压力均衡化并确保通过成对设置的臂气体的均匀流动。当隔膜中的开口的直径与管的直径的比率大于0.8时，不再能够检测到隔膜对气体均匀分布的改善效果，并且当该比率低于0.2时，气体的均匀分布下降。在分配器与下部的分隔栅板之间的距离超过反应器或再生器的直径的范围(0.1至0.6)的情况下，几乎无法检测到分配器对分隔开的流化床中的气流的均匀分布的改善效果。
对气流在反应器和再生器中的均匀分布的改善使得脱氢效能提高、特别地使就穿过并分解的原料的量而言的烯烃产率提高。由此，分配器的液压阻力降低，特别地，在分配器的喷嘴向上的情况下，分配器的液压阻力降低。由实体管制造成对设置的臂减小了分配器的制造劳动强度、特别地降低了与遵循臂的同轴性及臂的对称设置有关的制造劳动强度，并且还提高了在流化床波动期间在显著的循环载荷的条件下操作的分配器的强度。制造入口的直径比出口的直径小的分配器喷嘴降低了在射流被排放到流化床中时的气体射流的速度和催化剂损耗的速度，并且与喷嘴在臂和岐管的内部空间中的设置组合而减小了对喷嘴的腐蚀。
具体实施方式
以上所公开的本发明的实施方式是最佳的实施方式。
工业适用性
所提出的用于对С3至С5石蜡烃进行脱氢的系统可以用于聚丙烯、甲基-叔丁基醚等的生产。

Claims (7)

1.一种用于在细粒催化剂的流化床中对C3-C5石蜡烃进行脱氢的系统，所述系统包括反应器(1)和再生器(2)，所述反应器(1)和所述再生器(2)具有分隔栅板(4)和(5)以及管状分配器(6)和(7)，所述分隔栅板(4)和(5)沿所述流化床的高度设置，所述管状分配器(6)和(7)分别用于原料蒸气和空气且设置在所述栅板下方，所述分配器包括歧管(9)以及连接至所述岐管(9)的成对设置的同轴臂并且所述分配器设置有用于将气体排放到所述流化床中的喷嘴(15)，其特征在于，所述同轴臂包括管(12)，所述管(12)的中央部分位于所述歧管(9)的内部空间中，其中，所述中央部分在侧面中具有用于使气体从所述岐管(9)流入到所述臂中的一个或更多个开口(14)，并且其中，在所述管(12)的内部空间中设有具有中央开口(17)的隔膜(16)，其中，所述隔膜将所述管(12)以及用于使气体流入的所述开口(14)分隔成两个等同的部分，所述两个等同的部分是两个对称设置的臂，其中，所述隔膜(16)中的所述开口(17)的直径等于所述管(12)的直径的(0.2至0.8)，并且所述分配器(6)、(7)与下部的所述分隔栅板(4)、(5)之间的距离(H)是所述反应器或所述再生器的直径的(0.1至0.6)。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述喷嘴(15)完全地或部分地位于所述臂的内部空间中或所述臂和所述歧管(9)的内部空间中。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述喷嘴(15)设置成与所述管(12)的轴线成90°的角度。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述喷嘴(15)设置成与所述反应器(1)和/或所述再生器(2)的容器的水平面中的圆相切。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述喷嘴(15)设置成与所述反应器(1)和/或所述再生器(2)的水平面成15°至90°的角度。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述喷嘴具有入口，所述入口的直径比出口的直径小。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的系统，其中，在所述分配器(6)和/或(7)下方安置有呈所述分配器(6)和/或(7)的更小的环或区块(22)的构型的附加的分配器，所述更小的环或区块(22)由具有向下的喷嘴(15)的成对设置的同轴臂(21)和(21a)形成。
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