CN109232150B - 一种丙烯合成反应优化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及丙烯合成技术领域，具体的说是一种丙烯合成反应优化工艺，包括以下步骤：S1，在合成设备中设置磁流体喷头，磁流体喷头喷出雾化的磁流体，雾化的磁流体与待反应的混合气混合，并一同进入催化剂床；S2，在催化剂床的外侧设置外加交变磁场，外加交变磁场驱动磁流体在催化剂床内迂回前进，磁流体携带反应液一起迂回前进；S3，穿过催化剂床后，利用磁铁将丙烯中的磁流体回收利用。本工艺通过引入磁流体，提高了反应液与催化剂接触的时间，从而保证了反应的充分进行，提高了反应的效率。
Description
技术领域
本发明涉及丙烯合成技术领域，具体的说是一种丙烯合成反应优化工艺。
背景技术
世界上现行的由甲醇制丙烯的方法主要有两种：一是MTO技术(甲醇制烯烃)，即由合成气首先生产出甲醇，然后将甲醇转化为乙烯和丙烯混合物的工艺；二是MTP技术(甲醇制丙烯)，即由合成气首先生产出甲醇，然后将甲醇转化成丙烯的工艺。上述两种技术均是从天然气或煤转化成甲醇开始，然后再将甲醇转化成烯烃。具体工艺包括Exxon Mobil的MTO工艺、UOP/Hydro的MTO工艺、Lurgi的MTP工艺、中科院大连化物所的SDTO工艺和清华大学的循环流化床甲醇制丙烯(FMTP)技术等。
在MTP反应器使用过程中存在反应不够彻底，反应速度慢，且使用之后的催化剂床不容易更换，催化剂床上的催化剂利用率不高。同时，为了保证反应的充分，催化剂床有时设计的较厚，有时会延缓反应液流动的速率，这两种方式都使得丙烯的生产效率较低，不利于企业的快速生产。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供了一种丙烯合成反应优化工艺，本工艺通过引入磁流体，提高了反应液与催化剂接触的时间，从而保证了反应的充分进行，提高了反应的效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种丙烯合成反应优化工艺，包括以下步骤：
S1，在合成设备中设置磁流体喷头，磁流体喷头喷出雾化的磁流体，雾化的磁流体与待反应的混合气混合，并一同进入催化剂床；
S2，在催化剂床的外侧设置外加交变磁场，外加交变磁场驱动磁流体在催化剂床内迂回前进，磁流体携带反应液一起迂回前进；
S3，穿过催化剂床后，利用磁铁将丙烯中的磁流体回收利用；
本方法中采用的合成设备包括罐体、进气管、进液管、传动机构、出料机构、支撑机构、喷洒机构、安装板及催化机构，用于进含二甲醚混合气体的所述进气管连接于所述罐体的顶部；用于进含甲醇、水混合液体的所述进液管连接于所述罐体的侧壁；用于喷液的所述喷洒机构设于所述罐体内，所述喷洒机构包括转动圆盘、连接杆及激冷喷嘴，所述转动圆盘卡合转动连接于所述罐体的内腔侧壁，所述进液管连通至所述转动圆盘上的通水槽，所述转动圆盘的内侧壁固定连接有所述连接杆，所述连接杆的底部设有所述激冷喷嘴，所述连接杆内设有连通至所述转动圆盘上的所述通水槽的所述通水管道；用于带动所述转动圆盘转动的所述传动机构设于所述罐体的一侧；用于固定所述催化机构的所述安装板设于位于所述喷洒机构的底部的所述罐体的内腔侧壁；用于将甲醇和二甲醚等催化并产生丙烯的混合产物的所述催化机构卡合连接于所述安装板上，所述催化机构包括第一固定板、催化剂床、第二固定板、弹簧、推钮及卡块，所述第一固定板的外侧壁接触连接于所述安装板的内侧壁，所述第一固定板的外侧伸缩连接有所述卡块，且所述卡块卡合连接于所述安装板的卡槽内，所述第一固定板的顶面边缘处对称设有两个所述第二固定板，所述第二固定板上的滑槽内设有所述推钮，所述推钮贯入所述第二固定板内连接于所述卡块，所述卡块与所述第二固定板内侧壁之间固定连接有所述弹簧；用于排出反应产物的混合料液的所述出料机构设于所述罐体的底部；用于固定支撑整个所述罐体的所述支撑机构连接于所述罐体。
具体的，所述罐体的侧壁上及内部分别至少设有四个所述进液管、四个所述连接杆及四个所述催化剂床，且四个所述进液管、四个所述连接杆及四个所述催化剂床一一对应设置，实现多层同步反应，增加反应效率，同时防止反应遗漏，上层遗漏的反应物可以在下层继续反应。
具体的，所述催化剂床上设有均匀密布的孔洞，所述第一固定板的俯视图呈圆形结构，且所述连接杆的长度与和所述第一固定板的直径相等，且所述连接杆与所述转动圆盘之间卡合连接，增加反应面积，提高反应效率。
具体的，所述连接杆的底部设置的所述激冷喷嘴设有多个，且多个所述激冷喷嘴等距分布于所述连接杆的底部，使反应物充分接触混合，增加反应效率。
具体的，所述传动机构包括第一固定壳体、第二固定壳体、伺服电机、转动柱及齿轮，所述第一固定壳体设于所述罐体的一侧，所述第一固定壳体的顶端设有所述第二固定壳体，所述第二固定壳体内安装有所述伺服电机，所述伺服电机的转轴上固定连接有所述转动柱，所述转动柱贯入所述第一固定壳体内的部分套接有所述齿轮，所述齿轮啮合连接于所述转动圆盘，实现带动所述转动圆盘转动。
具体的，所述转动圆盘的外侧壁设有啮齿，且所述转动圆盘的半径大于所述齿轮的半径，节省所述齿轮的转动力，减小所述转动圆盘的转速。所述转动圆盘的正面截面图呈“凸”形结构，起到有效的限位作用，防止所述转动圆盘与所述齿轮啮合错位。
具体的，所述出料机构包括出料管及电磁阀，所述出料管设于所述罐体的底部，所述出料管上设有所述电磁阀，实现将反应产物排出收集。
具体的，所述支撑机构包括第一支撑盘、支撑杆及第二支撑盘，所述第一支撑盘套接于所述罐体的底端，所述支撑杆的顶端连接于所述第一支撑盘，所述支撑杆的底端连接于所述第二支撑盘，实现整个所述罐体的支撑和固定。
具体的，所述支撑杆设有三根，且三根所述支撑杆呈正三角形连接于所述第一支撑盘与所述第二支撑盘之间，且所述第二支撑盘的半径大于所述第一支撑盘的半径，增加支撑固定的稳定性和牢固性。
本发明的有益效果：
(1)本方法中采用的合成设备，喷洒机构利用传动机构带动在罐体内转动，使激冷喷嘴喷出的溶液充分与利用进气管从罐体的顶端进入的气体混合，提高反应速度，使反应更加彻底。
(2)本方法中采用的合成设备，催化机构利用第一固定板和第二固定板的两端设置的推钮和卡块，可以直接放置在安装板上，并与所述安装板卡合固定连接，方便整个催化机构的固定安装及拆除更换。
(3)本方法中采用的合成设备，催化剂床上均匀密布有孔洞，便于上层催化剂床上的反应产物流落到罐体的内腔底部，实现分离收集的目的。同时能够增加反应面积，提高反应效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本方法中采用的合成设备的结构示意图；
图2为图1所示的罐体的正面截面结构示意图；
图3为图2所示的传动机构和喷洒机构的俯视连接结构示意图；
图4为图2所示的催化机构的结构示意图；
图5为图4所示的A部放大示意图。
图中：1、罐体，2、进气管，3、进液管，4、传动机构，41、第一固定壳体，42、第二固定壳体，43、伺服电机，44、转动柱，45、齿轮，5、出料机构，51、出料管，52、电磁阀，6、支撑机构，61、第一支撑盘，62、支撑杆，63、第二支撑盘，7、喷洒机构，71、转动圆盘，71a、通水槽，72、连接杆，72a、通水管道，73、激冷喷嘴，8、安装板，9、催化机构，91、第一固定板，92、催化剂床，93、第二固定板，94、弹簧，95、推钮，96、卡块。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1所示，本发明所述的一种丙烯合成反应优化工艺，包括以下步骤：
S1，在合成设备中设置磁流体喷头，磁流体喷头喷出雾化的磁流体，雾化的磁流体与待反应的混合气混合，并一同进入催化剂床；
S2，在催化剂床的外侧设置外加交变磁场，外加交变磁场驱动磁流体在催化剂床内迂回前进，磁流体携带反应液一起迂回前进；
S3，穿过催化剂床后，利用磁铁将丙烯中的磁流体回收利用；
本方法中采用的合成设备包括罐体1、进气管2、进液管3、传动机构4、出料机构5、支撑机构6、喷洒机构7、安装板8及催化机构9，用于进含二甲醚混合气体的所述进气管2连接于所述罐体1的顶部；用于进含甲醇、水混合液体的所述进液管3连接于所述罐体1的侧壁；用于喷液的所述喷洒机构7设于所述罐体1内，所述喷洒机构7包括转动圆盘71、连接杆72及激冷喷嘴73，所述转动圆盘71卡合转动连接于所述罐体1的内腔侧壁，所述进液管3连通至所述转动圆盘71上的通水槽71a，所述转动圆盘71的内侧壁固定连接有所述连接杆72，所述连接杆72的底部设有所述激冷喷嘴73，所述连接杆72内设有连通至所述转动圆盘71上的所述通水槽71a的所述通水管道72a；用于带动所述转动圆盘71转动的所述传动机构4设于所述罐体1的一侧；用于固定所述催化机构9的所述安装板8设于位于所述喷洒机构7的底部的所述罐体1的内腔侧壁；用于将甲醇和二甲醚等催化并产生丙烯的混合产物的所述催化机构9卡合连接于所述安装板8上，所述催化机构9包括第一固定板91、催化剂床92、第二固定板93、弹簧94、推钮95及卡块96，所述第一固定板91的外侧壁接触连接于所述安装板8的内侧壁，所述第一固定板91的外侧伸缩连接有所述卡块96，且所述卡块96卡合连接于所述安装板8的卡槽内，所述第一固定板91的顶面边缘处对称设有两个所述第二固定板93，所述第二固定板93上的滑槽内设有所述推钮95，所述推钮95贯入所述第二固定板93内连接于所述卡块96，所述卡块96与所述第二固定板93内侧壁之间固定连接有所述弹簧94；用于排出反应产物的混合料液的所述出料机构5设于所述罐体1的底部；用于固定支撑整个所述罐体1的所述支撑机构6连接于所述罐体1。
具体的，如图1和图2所示，本发明所述的一种丙烯合成反应优化工艺的所述罐体1的侧壁上及内部分别至少设有四个所述进液管3、四个所述连接杆72及四个所述催化剂床92，且四个所述进液管3、四个所述连接杆72及四个所述催化剂床92一一对应设置，实现多层同步反应，增加反应效率，同时防止反应遗漏，上层遗漏的反应物可以在下层继续反应。
具体的，如图2所示，本发明所述的一种丙烯合成反应优化工艺的所述催化剂床92上设有均匀密布的孔洞，所述第一固定板91的俯视图呈圆形结构，且所述连接杆72的长度与和所述第一固定板91的直径相等，且所述连接杆72与所述转动圆盘71之间卡合连接，增加反应面积，提高反应效率。
具体的，如图2所示，本发明所述的一种丙烯合成反应优化工艺的所述连接杆72的底部设置的所述激冷喷嘴73设有多个，且多个所述激冷喷嘴73等距分布于所述连接杆72的底部，使反应物充分接触混合，增加反应效率。
具体的，如图2和图3所示，本发明所述的一种丙烯合成反应优化工艺的所述传动机构4包括第一固定壳体41、第二固定壳体42、伺服电机43、转动柱44及齿轮45，所述第一固定壳体41设于所述罐体1的一侧，所述第一固定壳体41的顶端设有所述第二固定壳体42，所述第二固定壳体42内安装有所述伺服电机43，所述伺服电机43的转轴上固定连接有所述转动柱44，所述转动柱44贯入所述第一固定壳体41内的部分套接有所述齿轮45，所述齿轮45啮合连接于所述转动圆盘71，实现带动所述转动圆盘71转动。
具体的，如图3所示，本发明所述的一种丙烯合成反应优化工艺的所述转动圆盘71的外侧壁设有啮齿，且所述转动圆盘71的半径大于所述齿轮45的半径，节省所述齿轮45的转动力，减小所述转动圆盘71的转速。所述转动圆盘71的正面截面图呈“凸”形结构，起到有效的限位作用，防止所述转动圆盘71与所述齿轮45啮合错位。
具体的，如图1所示，本发明所述的一种丙烯合成反应优化工艺的所述出料机构5包括出料管及电磁阀52，所述出料管设于所述罐体1的底部，所述出料管上设有所述电磁阀52，实现将反应产物排出收集。
具体的，如图1所示，本发明所述的一种丙烯合成反应优化工艺的所述支撑机构6包括第一支撑盘61、支撑杆62及第二支撑盘63，所述第一支撑盘61套接于所述罐体1的底端，所述支撑杆62的顶端连接于所述第一支撑盘61，所述支撑杆62的底端连接于所述第二支撑盘63，实现整个所述罐体1的支撑和固定。
具体的，如图1所示，本发明所述的一种丙烯合成反应优化工艺的所述支撑杆62设有三根，且三根所述支撑杆62呈正三角形连接于所述第一支撑盘61与所述第二支撑盘63之间，且所述第二支撑盘63的半径大于所述第一支撑盘61的半径，增加支撑固定的稳定性和牢固性。
利用进气管2从罐体1的顶部通入二甲醚等混合气体，利用进液管3向罐体1内通入甲醇、水等混合液体，利用喷洒机构7和传动机构4将进入的混合液充分雾化，伴随着混合气体与催化剂床92上的催化剂充分反应，生成的产物在罐体1的内腔底部收集，并最终利用出料机构5进行排出分离收集。具体的有：
(1)利用进气管2从罐体1的顶端向罐体1内通入二甲醚等混合气体，利用进液管3向罐体1内的连接管通入甲醇、水等混合液体。磁石打开伺服电机43和激冷喷嘴73，利用伺服电机43带动齿轮45转动，从而带动啮合连接齿轮45的转动圆盘71转动，利用转动圆盘71带动连接杆72转动，使连接杆72底部设置的多个激冷喷嘴73转动喷出混合液，与混合气体充分均匀混合。
(2)混合液和混合气体流到催化剂床92上的时候，利用催化剂床92上的孔洞内设置的催化剂，充分催化甲醇、二甲醚等混合体，使之反应生产丙烯的混合物。利用层层设置的连接杆72，使反应更加彻底。同时防止上层未反应的物质遗漏。
(3)反应完成之后，生成的反应产物收集在罐体1的内腔底部，打开电磁阀52，使之从出料管排出，进行分离收集。
(4)操作结束之后，需要更换催化剂床92，则可以推动推钮95，将固定板向上取下，使卡块96脱离安装板8即可。
本发明的喷洒机构7利用传动机构4带动在罐体1内转动，使激冷喷嘴73喷出的溶液充分与利用进气管2从罐体1的顶端进入的气体混合，提高反应速度，使反应更加彻底。催化机构9利用第一固定板91和第二固定板93的两端设置的推钮95和卡块96，可以直接放置在安装板8上，并与所述安装板8卡合固定连接，方便整个催化机构9的固定安装及拆除更换。催化剂床92上均匀密布有孔洞，便于上层催化剂床92上的反应产物流落到罐体1的内腔底部，实现分离收集的目的。同时能够增加反应面积，提高反应效率。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施方式和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种丙烯合成反应优化工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1，在合成设备中设置磁流体喷头，磁流体喷头喷出雾化的磁流体，雾化的磁流体与待反应的混合气混合，并一同进入催化剂床；
S2，在催化剂床的外侧设置外加交变磁场，外加交变磁场驱动磁流体在催化剂床内迂回前进，磁流体携带反应液一起迂回前进；
S3，穿过催化剂床后，利用磁铁将丙烯中的磁流体回收利用；
本方法中采用的合成设备包括罐体(1)、进气管(2)、进液管(3)、传动机构(4)、出料机构(5)、支撑机构(6)、喷洒机构(7)、安装板(8)及催化机构(9)，用于进含二甲醚混合气体的所述进气管(2)连接于所述罐体(1)的顶部；用于进含甲醇、水混合液体的所述进液管(3)连接于所述罐体(1)的侧壁；用于喷液的所述喷洒机构(7)设于所述罐体(1)内，所述喷洒机构(7)包括转动圆盘(71)、连接杆(72)及激冷喷嘴(73)，所述转动圆盘(71)卡合转动连接于所述罐体(1)的内腔侧壁，所述进液管(3)连通至所述转动圆盘(71)上的通水槽(71a)，所述转动圆盘(71)的内侧壁固定连接有所述连接杆(72)，所述连接杆(72)的底部设有所述激冷喷嘴(73)，所述连接杆(72)内设有连通至所述转动圆盘(71)上的所述通水槽(71a)的所述通水管道(72a)；用于带动所述转动圆盘(71)转动的所述传动机构(4)设于所述罐体(1)的一侧；用于固定所述催化机构(9)的所述安装板(8)设于位于所述喷洒机构(7)的底部的所述罐体(1)的内腔侧壁；其中，
用于将甲醇和二甲醚催化并产生丙烯的混合产物的所述催化机构(9)卡合连接于所述安装板(8)上，所述催化机构(9)包括第一固定板(91)、催化剂床(92)、第二固定板(93)、弹簧(94)、推钮(95)及卡块(96)，所述第一固定板(91)的外侧壁接触连接于所述安装板(8)的内侧壁，所述第一固定板(91)的外侧伸缩连接有所述卡块(96)，且所述卡块(96)卡合连接于所述安装板(8)的卡槽内，所述第一固定板(91)的顶面边缘处对称设有两个所述第二固定板(93)，所述第二固定板(93)上的滑槽内设有所述推钮(95)，所述推钮(95)贯入所述第二固定板(93)内连接于所述卡块(96)，所述卡块(96)与所述第二固定板(93)内侧壁之间固定连接有所述弹簧(94)；用于排出反应产物的混合料液的所述出料机构(5)设于所述罐体(1)的底部；用于固定支撑整个所述罐体(1)的所述支撑机构(6)连接于所述罐体(1)；
所述传动机构(4)包括第一固定壳体(41)、第二固定壳体(42)、伺服电机(43)、转动柱(44)及齿轮(45)，所述第一固定壳体(41)设于所述罐体(1)的一侧，所述第一固定壳体(41)的顶端设有所述第二固定壳体(42)，所述第二固定壳体(42)内安装有所述伺服电机(43)，所述伺服电机(43)的转轴上固定连接有所述转动柱(44)，所述转动柱(44)贯入所述第一固定壳体(41)内的部分套接有所述齿轮(45)，所述齿轮(45)啮合连接于所述转动圆盘(71)。
2.根据权利要求1所述的一种丙烯合成反应优化工艺，其特征在于：所述罐体(1)的侧壁上及内部分别至少设有四个所述进液管(3)、四个所述连接杆(72)及四个所述催化剂床(92)，且四个所述进液管(3)、四个所述连接杆(72)及四个所述催化剂床(92)一一对应设置。
3.根据权利要求1所述的一种丙烯合成反应优化工艺，其特征在于：所述催化剂床(92)上设有均匀密布的孔洞，所述第一固定板(91)的俯视图呈圆形结构，且所述连接杆(72)的长度与和所述第一固定板(91)的直径相等，且所述连接杆(72)与所述转动圆盘(71)之间卡合连接。
4.根据权利要求1所述的一种丙烯合成反应优化工艺，其特征在于：所述连接杆(72)的底部设置的所述激冷喷嘴(73)设有多个，且多个所述激冷喷嘴(73)等距分布于所述连接杆(72)的底部。
5.根据权利要求1所述的一种丙烯合成反应优化工艺，其特征在于：所述转动圆盘(71)的外侧壁设有啮齿，且所述转动圆盘(71)的半径大于所述齿轮(45)的半径，所述转动圆盘(71)的正面截面图呈“凸”形结构。
6.根据权利要求1所述的一种丙烯合成反应优化工艺，其特征在于：所述出料机构(5)包括出料管及电磁阀(52)，所述出料管设于所述罐体(1)的底部，所述出料管上设有所述电磁阀(52)。
7.根据权利要求1所述的一种丙烯合成反应优化工艺，其特征在于：所述支撑机构(6)包括第一支撑盘(61)、支撑杆(62)及第二支撑盘(63)，所述第一支撑盘(61)套接于所述罐体(1)的底端，所述支撑杆(62)的顶端连接于所述第一支撑盘(61)，所述支撑杆(62)的底端连接于所述第二支撑盘(63)。
8.根据权利要求7所述的一种丙烯合成反应优化工艺，其特征在于：所述支撑杆(62)设有三根，且三根所述支撑杆(62)呈正三角形连接于所述第一支撑盘(61)与所述第二支撑盘(63)之间，且所述第二支撑盘(63)的半径大于所述第一支撑盘(61)的半径。
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