CN110026130B - 合成气制烯烃试验用反应装置及生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种合成气制烯烃试验用反应装置，其包括反应器、吸附器、开工加热器、初冷器、二冷器、汽包和电加热器；吸附器的出口A连接有两路支管，其中一路支管经开工加热器的冷媒通道后连通反应器的气体进口，另一路支管经初冷器的冷媒通道后连通反应器的气体进口；反应器的气体出口经初冷器的热媒通道后连通二冷器的热媒通道；反应器的冷媒进口连通汽包的出水口，反应器的冷媒出口连通汽包的进水口；电加热器的物料通道连通开工加热器的热媒通道。本申请还提供一种合成气制烯烃生产工艺，其采用上述的反应装置进行。该反应装置和生产工艺使合成气直接制备烯烃从实验室走向规模化生产提供了一定的条件。

Description

合成气制烯烃试验用反应装置及生产工艺

技术领域

本发明涉及化工设备领域，具体涉及一种合成气制烯烃试验用反应装置以及采用该反应装置制备烯烃的生产工艺。

背景技术

在目前，采用合成气为原料直接制备烯烃，虽然在实验室已成功实现，但是要实现规模化的生产尚有较多的问题需要解决。尤其是作为从实验室到规模化生产的中试设备尤其缺失，中试设备的缺失也同步导致中试装置以及相应工艺的缺失，这使得合成气直接制备烯烃的规模化生产止步不前，仍以实验室的研究为主。

另外，在对催化剂的具体效果进行检测时，也只能在实验室的微小反应器上进行，由于无法模拟规模化的大生产条件，所得到的检测数据也仅具有定性的效果，无法获得规模化生产条件下的定量参数，这阻碍了合成气制烯烃的规模化发展之路。

发明内容

为使合成气直接制备烯烃从实验室走向规模化生产，本申请首先提出了一种可用于合成气制备烯烃的中试设备，具体的技术方案为：

一种合成气制烯烃试验用反应装置，该反应装置为一中试装置，具体包括反应器、吸附器、开工加热器、初冷器、二冷器、汽包和电加热器；

开工加热器、初冷器和二冷器均为换热器；

吸附器具有进口A和出口A，吸附器的出口A连接有两路支管，其中一路支管经开工加热器的冷媒通道后连通反应器的气体进口，另一路支管经初冷器的冷媒通道后连通反应器的气体进口；

反应器的气体出口经初冷器的热媒通道后连通二冷器的热媒通道；

汽包具有进水口和出水口，反应器的冷媒进口连通汽包的出水口，反应器的冷媒出口连通汽包的进水口；

电加热器的物料通道连通开工加热器的热媒通道；

至少在初冷器和二冷器两者之一中的热媒通道的出口连接有产品储罐。

根据需要，可在初冷器和二冷器的热媒通道的出口均连接一产品储罐，或仅在其中一个的热媒通道的出口连接一产品储罐。

该反应装置可以作为一个基础的反应系统，根据需要，还可以添加合成反应器，并将合成反应器的出料口连通试验用反应器的气体进口，当然在条件容许的情况下，可以外接成品合成气直接进行试验。

本反应装置中除反应器外，还设置了吸附器、开工加热器、初冷器、二冷器、汽包和电加热器。其中吸附器用于将合成气的杂质气体进行吸附净化。初冷器和二冷器用于对从反应器排出的物料进行冷却，以便于收集、检测和下道工艺使用。为便于调整合成气的进料温度并合理利用反应热，吸附器的出口A设置了两路支管，其中的一路用于吸收从反应器出来的物料的热能，即物料所携带的反应热，另一路连通开工加热器，利用外部热源来加热合成气，在反应时，可以通过调节电加热器的输出功率，来对经过开工加热器的部分合成气的温度进行调整，以控制合成气进入反应器时的进料温度。

电加热器优选采用氮气作为热源介质，用于对经过开工加热器的部分合成气进行加热，以保证实验的安全性，同时由于气体的热容较低，在气源流量产生波动时，不会对合成气的温度造成较大的波动，要较采用热水具有更大的操作稳定性。

该反应装置能够有效地模拟规模化大生产，以得到相应的生产数据和相应设备的设计参数。

该反应装置的操作弹性为50％-110％，具备了较强的调节功能。

进一步，为对反应器内的温度进行精确调整，在汽包的出水口和反应器的冷媒进口之间安装有用于将汽包内的热水泵入到反应器内的循环泵。

具体地，本申请针对试验用反应装置设计了一个反应器，该反应器具有外壳，在外壳的顶部设置有气体进口，在外壳的底部设置有气体出口和冷媒进口；在外壳内设置有换热管束；其特征在于，该外壳由至少两个可拆卸分离的壳体部组成，在外壳内设置有上管板、下管板、集气筒和布气筒，上管板位于下管板的上方；

下管板密封地连接在外壳上，下管板与外壳的底部之间形成一冷媒分配腔，所述冷媒进口连通冷媒分配腔；

布气筒呈筒状，该布气筒与外壳之间具有环隙；该布气筒支撑在下管板上；集气筒沿外壳的轴线方向延伸并位于外壳的中心部，集气筒的上端容纳在布气筒的内腔中，集气筒的下端向下延伸连通所述气体出口；

在上管板的上侧面安装有一上盖，上管板与上盖之间所形成一冷媒收集腔，在上盖上安装有冷媒排出管，该冷媒排出管向下连通上述冷媒收集腔，且冷媒排出管向上伸出外壳的顶部后形成冷媒出口；上盖与外壳的顶部之间具有距离；

集气筒和布气筒之间的空间形成用于盛放触媒的触媒腔，所述换热管束由位于触媒腔内的若干根列管组成，所述若干根列管沿外壳的轴线方向延伸，列管的上端贯穿上管板后连通冷媒收集腔，列管的下端贯穿下管板后连通冷媒分配腔；

上管板与外壳之间形成有气体通道；上述环隙经上述气体通道连通气体进口；

在外壳内还设置有触媒输送部，该触媒输送部具有用于向触媒腔中输送触媒的触媒进口；

沿外壳的轴线方向，在上管板与下管板之间的区域内，在布气筒上形成有通孔状的布气孔，在集气筒上形成有通孔状的通气孔；

在组成外壳的至少两个壳体部中，其中的一个壳体部在拆除后，能够将触媒进口暴露出来。

在生产时，合成气从外壳顶部的气体进口进入到上盖与外壳的顶部之间的空间内，然后顺上管板与外壳之间的气体通道进入到环隙内，再经布气筒上的布气孔进入到触媒腔进行反应，反应后所生成的反应混合气经集气筒上的通气孔进入到集气内，并经外壳底部的气体出口排出反应器，进入到下道工序。冷媒由冷媒进口进入到列管内，吸收反应热后从冷媒出口排出。

本申请中的反应器的外壳采用分体式设计，以便于在试验过程中方便地在反应器内加装其它检测设备，以及对反应器的催化剂进行更换或调整。本申请中的反应器在外壳内设置了触媒输送部，该触媒输送部位于外壳内，与传统的其它规模化生产的反应器不同，规模化生产的反应器上，用于添加催化剂的催化剂添加口一般均穿过反应器的外壳，使催化剂添加口位于反应器外壳的外侧，以便于催化剂的添加，但在本申请中，用于添加催化剂的触媒输送部全部位于外壳内，减少了反应器的外部接口。为减化设备，减少设备的外接管口，在该反应器上，未设置专门的催化剂排出口，在需要更换催化剂，或卸出催化剂时，由于外壳由至少两个可拆卸分离的壳体部组成，因此可将其中的一个壳体部拆除，以露出其中的触媒进口，即可通过该触媒进口进行催化剂的装填或卸出。

由于本反应器为一中试设备，兼具有实验性和小型规模化的特性，不但可以进行实验性的研究，也可以作为规模化生产前的各工艺和相关设备选型的模拟研究。为规模化生产的各项工艺和设备提供设计依据及试生产的参数的初步设定。

利用本反应器，能够有效地模拟合成气直接制备烯烃的规模化反应时的具体参数，并在此基础上，可以进行催化剂有效性的检测，可对在实验室条件下获得的参数取得定量的研究，以加快规模化生产的道路。

具体地，所述触媒输送部包括连通触媒腔的触媒输送管和用于封闭触媒输送管的触媒管盖，所述触媒管盖可拆卸地安装在触媒输送管上；

所述触媒输送管的一端连通触媒腔，触媒输送管的另一端向上延伸贯穿上盖后形成触媒进口，该触媒进口位于外壳与上盖之间；

所述触媒输送管与集气筒同轴设置，集气筒的顶部与触媒输送管和上管板之间均具有间隙，使从触媒输送管进入的触媒能够经该间隙进入到触媒腔中。

该设计可以方便地将触媒经触媒进口装填到触媒腔内，由于在组成外壳的至少两个壳体部中，其中的一个壳体部在拆除后，能够将触媒进口暴露出来。在上述设计中，将触媒进口设置在外壳与上盖之间，因此在至少可将覆盖触媒进口的部分外壳设计为可拆卸的一个壳体部，在将该覆盖触媒进口的壳体部拆卸后，即可将触媒装填到触媒腔中，并可在将该触媒进口朝向地面时，将触媒腔中的触媒卸出反应器。

优选地，外壳包括上部壳体和下部壳体，所述下管板固定安装在下部壳体上；

在上部壳体的下端部安装有第一法兰，在下部壳体的上端部安装有第二法兰，第一法兰和第二法兰经连接螺栓连接在一起；列管的下端焊接在下管板上；

在该反应器组装时，是在完成将内部组件固定在下管板上后，再将上部壳体经第一法兰和第二法兰固定在下部壳体上；上述内部组件至少包括上管板、集气筒、布气筒和换热管束；

上部壳体包括向上突出的上封头和连接在上封头下侧的中间筒，第一法兰安装在中间筒的下端，下部壳体包括向下突出的下封头，第二法兰安装在下封头的上端；

在下管板的上表面上固定安装有一两端均为敞口的短筒，所述布气筒支撑在该短筒上。所述布气筒可以采用点焊或满焊的焊接方式连接在该短筒上。

上述设计中，将外壳分为上下两个壳体部，可以将下部壳体固定支撑在一工作台上，在将上部壳体拆离后，即可露出内部结构，便于在该外壳的内部设置各类检测仪器，并检查反应过程中，对外壳内部的各部件的影响，以便于进一步完善反应条件以及内部构件。

尤其是在将上封头和中间筒一起作为上部壳体时，在将上部壳体拆离后，反应器的整个内部便暴露在外，便于对实验后反应器的内部情况进行检修和观察。为便于安装以及将触媒腔中的触媒卸出，设置了一个短筒，在安装时，首先将该短筒定位在下管板上，然后再将布气筒连接在短筒上，小质量的短筒更有利于精确定位，从而保证布气筒的精确定位，在需要卸出触媒时，需要将该短筒与下管板和布气筒的连接处均拆开，然后将短筒向上提升或偏离其安装位置，触媒腔中触媒就会自然卸出。虽然与设置专门卸出触媒的触媒出料部件相比，在卸出触媒时比较繁琐，但是保证了布气筒的完整性，同时减少了外壳的开口面积，提高了外壳的安全性，减少了泄漏点，有利于实验的安全进行。

所述布气筒优选采用点焊或满焊的焊接方式连接在该短筒上。为便于进行拆卸，采用点焊的焊接方式来将布气筒焊接在短筒上，是一个更为优化的选择。

具体地，所述布气筒直接固定在下管板上，布气筒的底端形成为卸料段，在该卸料段上开设有卸料孔，在该卸料段的内侧和外侧两者中至少之一者活动设置有封闭所述卸料孔的挡板。该设计为另一针对卸料的结构设计，在该设计中，将挡板仍旧设置为一圆筒，由于挡板为活动设置，在需要时，可以将挡板向上提起，使卸料孔暴露出来，使触媒经卸料孔卸出。或者在挡板上设置一下料孔，在需要时，转动挡板，使卸料孔与下料孔连通，以使触媒卸出。

进一步，在外壳上还安装有连通冷媒分配腔的冷媒补充进口管。在反应过程中，冷媒进口必然与汽包或类似的热能回收装置相连，当需要快速补充冷媒时，就只能通过热能回收装置进行，但是这无法使反应器内的温度快速调整，尤其是需要快速冷却时，设置一个冷媒补充进口管后，可以通过该冷媒补充进口管向反应器内直接通入冷媒，以快速调整反应器内的温度，尤其是可以快速冷却反应器内的温度，以避免实验过程中，由于某种不可控因素而导致的反应温度突破反应器的安全上限时，无法快速降低反应温度而导致的反应器爆裂等安全事故的发生。

其次，本申请还提供一种合成气制烯烃生产工艺，其采用上述的反应装置进行，并在反应装置内装填有硅铝系催化剂，该生产工艺包括如下步骤：

(1)氮气经电加热器加热后经开工加热器的热媒通道后排出；

(2)合成气经吸附器净化后分为两股，其中一股经开工加热器的冷媒通道后进入到反应器内，另一股经初冷器的冷媒通道后进入到反应器内，在反应器内合成气反应成为包括烯烃在内的反应混合气，该反应混合气经反应器的气体出口排出；采用汽水混合物间接回收反应热，该汽水混合物经循环泵强制循环；

(3)从反应器排出的反应混合气依次经初冷器和二冷器进行冷凝回收产品；二冷器采用液体甲醇对反应混合气进行间接冷凝。

优选地，按质量百分比计，合成气中CO和H₂的总量占98.8-99.3％，H₂和CO的质量比为1:1.20-1:1.35。

汽包内的蒸汽压力为5-7MPa；反应器内的反应温度260-305℃；反应混合气从初冷器排出时的温度为90-110℃，经二冷器后温度降低到3-10℃。

该生产工艺以规模化生产为目标，兼顾试验性质，利用该生产工艺，可以有效地模拟规模化生产，以获得规模化生产时所需的大量数据，为大生产的工艺参数和装备选择提供支持。

在本生产工艺中，还建设性地提供了合成气制备烯烃的部分生产工艺参数，该工艺的目标产物中按质量比计，含4.5-5.1％乙烯、13-18％丙烯和25-30％丁烯，其余为低分子烷烃和烯烃。

附图说明

图1是反应器的一种结构的示意图。

图2是反应器的另一种结构的局部示意图。

图3是合成气制烯烃试验用反应装置的结构示意图。

具体实施方式

下面的结合附图和实施例对本发明进一步的说明。

实施例1

以下首先对反应器300进行说明，该反应器为一径向反应器。

请参阅图1，该合成气制烯烃试验用反应器300具有外壳10，该外壳为两段式，包括上部壳体和下部壳体，其中上部壳体包括中间筒12和安装在中间筒顶部的上封头11。下部壳体为一下封头13。在上部壳体的中间筒12的下端安装有一第一法兰22，在下封头13的端部安装一第二法兰23，螺栓25将第一法兰22和第二法兰23紧固在一起，从而使上部壳体和下部壳体形成一个完整的外壳10。

本实施例中，外壳包括上部壳体和下部壳体两个壳体部，可以理解，在其它实施例中，外壳还可以由三个壳体部或四个壳体部组成，即外壳由至少两个可拆卸分离的壳体部组成。

在外壳10内沿上下方向设置有上管板31、下管板33、集气筒53和布气筒60，上管板31位于下管板33的上方。下管板33焊接在下封头13的端部，具体在本实施例中，下管板33与第二法兰23为一整体式结构。可以理解，在其它实施例中，下管板33和第二法兰23可以分别设置，并分别焊接在下封头13上。

在下管板33与下封头之间形成一冷媒分配腔201，进入到该冷媒分配腔201中的冷媒能够分布到下述的列管41中。即下管板33密封地连接在外壳10上，并使下管板33与外壳10的底部之间形成一冷媒分配腔201，在下封头上安装有一连通冷媒分配腔201的冷媒进口56，即在外壳的底部设置有冷媒进口56。在本实施例中，在下封头上还安装有一连通冷媒分配腔的冷媒补充进口管54。

布气筒60呈筒状且沿外壳的轴线100方向延伸，布气筒60安装在上管板31与下管板33之间，其中布气筒60的上端固定在上管板的下侧面的边缘。在下管板33的上表面上焊接有一两端均为敞口的短筒65，该短筒65的内径略大于布气筒的外径，使布气筒能够插入到短筒的内侧，并采用点焊的方式将布气筒和短筒焊接在一起，在需要卸出催化剂时，在拆除外壳后，将布气筒和短筒之间的焊接点以及短筒与下管板之间的焊接点刨除，向上提升短筒后，催化剂从下管板与短筒之间的间隙中排出。即布气筒60支撑在下管板上。

可以理解，还可以将短筒的外径略小于布气筒的内径，使布气筒内衬在短筒内。当然，布气筒与短筒连接时，也可以使布气筒的下端面抵接在短筒的上端面上。

集气筒53沿外壳的轴线100方向延伸并位于外壳的中心部，集气筒53呈圆管状，该集气筒53包括一中心管531，在中心管531的顶部焊接有一管帽533，将中心管531的顶部封闭。集气筒53的下端向下密封穿过下管板33和下封头13后形成气体出口532，即气体出口设置在外壳的底部。管帽533与上管板31的下表面之间具有间隙，即集气筒的上端容纳在布气筒的内腔中。

集气筒53和布气筒60之间的空间形成用于盛放触媒的触媒腔，在该触媒腔内环绕集气筒53布置有若干根列管41，该若干根列管41形成用于换热的换热管束40。列管41均沿外壳的轴线100方向延伸，每一列管41的下端均焊接在下管板33上，并贯穿下管板33后连通冷媒分配腔201。每一列管41的上端均焊接在上管板31上，并贯穿上管板31。

在上管板31的上侧面焊接有一上管帽35，使上管板31与上管帽35之间所形成一冷媒收集腔202。该上管帽35即为权利要求中所述的上盖，可以理解在其它实施例中，上盖还可以采用封头，或类似的结构来制作。

冷媒排出管55焊接在上管帽35上，该冷媒排出管55的下端连通冷媒收集腔202，上端向上伸出上封头11后形成冷媒出口551。具体在本实施例中，冷媒排出管55沿轴线100方向延伸，安装时，在冷媒排出管55经密封件552伸出上封头后，锁紧密封件552，即可将冷媒排出管55与上封头11之间的间隙封闭。即冷媒排出管可拆卸地连接在外壳上。

上管板31和上管帽35依靠列管支撑在外壳10内，为使上管板31处于外壳的中心，在上管板31的外周面上间隔设置有若干个支撑块311，该支撑块311使上管板31保持在外壳10的径向方向的中心处，且使上管板与外壳10之间形成气体通道61。

布气筒60与外壳10的中间筒12之间具有环隙62。上管帽35与外壳10的上封头11之间具有距离，使上管帽35与外壳10的上封头之间形成一气体分布腔203，在上封头的中心安装有一气体进口51，即气体进口设置在外壳的顶部。环隙62经气体通道61和气体分布腔203后连通气体进口51。

沿外壳10的轴线100方向，在上管板31与下管板32之间的区域内，在布气筒60上形成有通孔状的布气孔，在集气筒53的筒壁上形成有通孔状的通气孔，在附图中，布气孔和通气孔均为显示。

作为原料气的合成气从气体进口51进入后，经气体分布腔203和气体通道61后进入到环隙62中，再经布气筒60上的布气孔进入到触媒腔中进行反应，反应后的气体经通气孔进入到集气筒53内，经体出口532排出反应器300。

触媒输送部70具体包括沿轴线100方向安装在上管帽35上的触媒输送管71和触媒管盖76。在上管板31的中心部开设有一触媒通孔312，触媒输送管71的下端焊接在触媒通孔312的上边缘，触媒输送管71的上端向上贯穿上管帽35形成触媒进口，触媒进口位于上封头11与上管帽35之间，即触媒进口位于外壳10与上盖之间。为使进入到触媒腔中的触媒能够均匀地布置，触媒输送管设置在外壳的中心部，且与集气筒同轴设置。由于触媒输送管位于触媒通孔312的上边缘，使集气筒的顶部与触媒输送管之间具有间隙。

可以理解，在其它实施例中，触媒输送管71还可以伸入到触媒通孔312内，或向下贯穿上管板31。触媒输送管向下最好不要超过上管板的下表面，以免占用触媒腔的有效空间，当触媒输送管向下超过上管板的下表面时，要保证触媒输送管与集气筒的顶部之间具有间隙，以保证触媒能够顺利地进入到触媒腔中。

在本实施例中，触媒管盖76呈帽状，包括盖顶74和沿盖顶74的外缘突出而形成的侧壁75，螺杆72横向贯穿侧壁75和触媒输送管71后用螺母73锁紧，将触媒管盖76可拆卸地安装在触媒输送管71上。

可以理解，在其它实施例中，还可以在触媒输送管71的上端安装一连接法兰，用螺栓将一盲板紧固在该连接法兰上，以封闭触媒输送管71，该盲板则为触媒管盖。

在添加触媒前，需要先打开上部壳体，露出触媒管盖76，将螺母73和螺杆72拆下，打开触媒官盖76，将触媒通过触媒输送管71装填到触媒腔中，在将触媒管盖安装到触媒输送管上后，再将上部壳体安装到下部壳体上。即在组成外壳的至少两个壳体部中，在拆除其中的一个壳体部后，能够将触媒进口暴露出来。

由于该反应器为一中试反应器，需要经常进行拆卸，为便于拆卸，除将外壳设计为上部壳体和下部壳体外，还将壳体内大部分的部件安装在下部壳体上，以便于能够较为轻便地将上部壳体进行拆卸。具体在本实施例中，包括上管板31、集气筒53、布气筒60和换热管束40均为直接或间接地安装在下管板33上。

为便于对反应器的冷媒进行调整，尤其是在开车前需要将足量的冷媒充入到反应器内，因此在下封头13上还安装有一连通冷媒分配腔201的冷媒补充进口管54。

在反应器的外壳内还设置有热电偶58。该热电偶的外接管经可拆卸密封件581固定在外壳的上封头11上。

以下对合成气制烯烃试验用反应装置进行说明。

请参阅图3，在该反应装置中，除反应器300外，该反应装置还包括吸附器310、开工加热器320、初冷器330、二冷器350、汽包380和电加热器370。开工加热器320、初冷器330和二冷器350均为换热器。

吸附器310具有进口A311和出口A312，吸附器的出口A312连接有一原料管315，该原料管分成两路支管，该两路支管分别为支管A316和支管B317，其中支管A316经开工加热器320的冷媒通道后连通反应器300的气体进口51，支管B317经初冷器330的冷媒通道后同样连通反应器300的气体进口51。

附图中，标记331和332分别表示初冷器330的热媒通道的进口和出口，333和334分别表示初冷器330的冷媒通道的进口和出口。

标记321和322分别表示开工加热器320的冷媒通道的进口和出口，标记323和324分别表示开工加热器320的热媒通道的进口和出口。

在吸附器的进口管313与原料管315之间设置有一跨过吸附器310的短接管314，以使在吸附器停用期间，合成气能够经该短接管314继续向反应器300供应。

反应器300的气体出口532经初冷器330的热媒通道后连通二冷器350的热媒通道。附图中，标记351和352分别表示二冷器350的热媒通道的进口和出口，标记353和354分别表示二冷器350的冷媒通道的进口和出口。在本实施例中，二冷器350为一可以采用液体甲醇作为冷媒的换热器。

在初冷器330的热媒通道的出口与二冷器350的热媒通道的进口之间串接有一产品储罐A340，在二冷器350的热媒通道的出口上连接有一产品储罐B360。二冷器350的顶部设置有放空管362。

可以理解，在其它实施例中，可以仅设置产品储罐A或产品储罐B。当然，在仅设置一个产品储罐时，最好仅设置产品储罐B。

汽包380具有进水口381和出水口382，汽包380的出水口382经循环泵390后连通反应器300的冷媒进口56，反应器的冷媒出口55连通汽包380的进水口381。在汽包的顶部设置有蒸汽管道384，用于输送从汽包内闪蒸出的中压蒸汽。汽包的底部设置有排空管383。

电加热器370的物料通道连通开工加热器320的热媒通道。本实施例中的反应装置的操作弹性为112％。

对于反应器中的布气筒的安装方式还可以按以下方式进行，请参阅图2，在图2中，与图1相同的标记表示相同的特征。

在安装方式中，布气筒960直接焊接在下管板33上，在布气筒的底端形成了一个卸料段，在该卸料段上开设了卸料孔901，短筒965外套在卸料段的外周面上，并自由地放置在下管板上，短筒965上不设置通孔，在需要将触媒卸出时，可将短筒965向上提起，将卸料孔露出，触媒即可从该卸料孔中卸出。卸料孔901可以向下贯穿布气筒的下端面，使两个卸料孔之间的剩余部分形成支撑脚的形式。该短筒965即为权利要求中所述的挡板。

或者，在短筒上设置下料孔，在转动短筒时，下料孔能够与卸料孔连通，使触媒经卸料孔和下料孔后排出。

在其它实施例中，挡板还可以为一弧形板，该弧形板可以采用螺栓紧固在布气筒上，或者在布气筒的外侧面上设置两个卡槽，将该弧形板插在该两个卡槽内。

实施例2

一种合成气制烯烃生产工艺，该生产工艺采用实施例2所述的反应装置进行，在反应器300内装填有硅铝系催化剂，该生产工艺具体包括如下步骤：

(1)氮气经电加热器370加热后，进入到开工加热器的热媒通道内，与合成气换热后排出。

(2)合成气经吸附器310的进口A311进入到吸附器内进行净化，完成净化的合成气从吸附器310的出口A312排出进入到原料管315内，然后被分成两股合成气，其中的一股合成气沿支管A316进入到开工加热器320的冷媒通道，经氮气间接加热后进入到反应器300内进行反应。另一股合成气沿支管B317进入到初冷器330的冷媒通道，与后述的反应混合气换热后同样进入到反应器300内进行反应。

合成气在反应器300内进行反应，生成包括烯烃在内反应混合气，该反应混合气经反应器的气体出口排出进行产品回收。在循环泵390的驱动下，汽水混合物进入到反应器内吸收反应热，然后返回到汽包380内，经闪蒸后降温，循环使用。

(3)反应混合气从反应器300的气体出口532排出，进入到初冷器330，与合成气换热降温，部分成分被冷凝为液体，并从初冷器排出，然后经第一进口341进入到第一产品储罐340。该第一产品储罐340为一汽液分离器，在第一产品储罐340内，其中的液体被保留在第一产品储罐340内，反应混合气中未冷凝的部分成为一次分离气，一次分离气从第一产品储罐340顶部的第一出气口342排出进入到二冷器350继续冷凝。在第一产品储罐340的底部设置有第一产品出口343。

在第二冷器350中，反应混合气的温度再次降低，部分成分被冷凝为液体。该第二冷器350为一采用液体甲醇作为冷媒的换热器。在二冷器350中，一次分离气继续冷凝，然后经第二进口361进入到第二储罐360中，该第二储罐360同样为一汽液分离器，液体被保留在该第二储罐360中，作为产品，未被冷凝的气体从第二储罐360顶部的放空管362排出，集中处理。在第二产品储罐360的底部设置有第二产品出口363。

在本实施例中，按质量百分比计，合成气中CO和H₂的总量占99.0％，H₂和CO的质量比为1:1.25。汽包内的蒸汽压力6.5MPa；控制反应器内的反应温度在270-280℃之间，反应混合气从初冷器排出时的温度为105℃，经二冷器后温度降低到5℃。

以质量百分比计，反应混合气中含有4.9％乙烯、15.0％丙烯以及26.1％丁烯，其余为低分子烷烃和烯烃。

可以理解，本实施例进行一个试验性的生产工艺，根据不同的需要，合成气中CO和H₂的总量可以在98.8-99.3％选择，并使H₂和CO的质量比在1:1.20-1:1.35中选择适当的比值，并根据需要，在5-7MPa内设定汽包内的具体压力，以及在260-305℃的范围内选择适当的反应温度，并设定反应混合气排出初冷器时的温度，以及经二冷器后的温度。

本实施例中的硅铝系催化剂具体采用H型ZSM-5分子筛催化剂。

Claims (8)

1.合成气制烯烃试验用反应装置，其特征在于，包括反应器、吸附器、开工加热器、初冷器、二冷器、汽包和电加热器；开工加热器、初冷器和二冷器均为换热器；

吸附器具有进口A和出口A，吸附器的出口A连接有两路支管，其中一路支管经开工加热器的冷媒通道后连通反应器的气体进口，另一路支管经初冷器的冷媒通道后连通反应器的气体进口；反应器的气体出口经初冷器的热媒通道后连通二冷器的热媒通道；

汽包具有进水口和出水口，反应器的冷媒进口连通汽包的出水口，反应器的冷媒出口连通汽包的进水口；

电加热器的物料通道连通开工加热器的热媒通道；

至少在初冷器和二冷器两者之一中的热媒通道的出口连接有产品储罐；

所述反应器具有外壳，该外壳由至少两个可拆卸分离的壳体部组成，在外壳内设置有上管板、下管板、集气筒和布气筒，上管板位于下管板的上方；

在上管板的上侧面安装有一上盖，在外壳内还设置有触媒输送部，该触媒输送部具有用于向触媒腔中输送触媒的触媒进口；所述触媒输送部包括连通触媒腔的触媒输送管和用于封闭触媒输送管的触媒管盖，所述触媒管盖可拆卸地安装在触媒输送管上；

所述触媒输送管的一端连通触媒腔，触媒输送管的另一端向上延伸贯穿上盖后形成触媒进口，该触媒进口位于外壳与上盖之间；

所述触媒输送管与集气筒同轴设置，集气筒的顶部与触媒输送管和上管板之间均具有间隙，使从触媒输送管进入的触媒能够经该间隙进入到触媒腔中；

在组成外壳的至少两个壳体部中，其中的一个壳体部在拆除后，能够将触媒进口暴露出来；

所述布气筒直接固定在下管板上，布气筒的底端形成为卸料段，在该卸料段上开设有卸料孔，短筒外套在卸料段的外周面上，并自由地放置在下管板上，短筒上不设置通孔，在需要将触媒卸出时，将短筒向上提起，将卸料孔露出，触媒即从该卸料孔中卸出。

2.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于，

在汽包的出水口和反应器的冷媒进口之间安装有用于将汽包内的热水泵入到反应器内的循环泵。

3.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于，

在外壳的顶部设置有气体进口，在外壳的底部设置有气体出口和冷媒进口；在外壳内设置有换热管束；下管板密封地连接在外壳上，下管板与外壳的底部之间形成一冷媒分配腔，所述冷媒进口连通冷媒分配腔；

布气筒呈筒状，该布气筒与外壳之间具有环隙；该布气筒支撑在下管板上；集气筒沿外壳的轴线方向延伸并位于外壳的中心部，集气筒的上端容纳在布气筒的内腔中，集气筒的下端向下延伸连通所述气体出口；

上管板与上盖之间所形成一冷媒收集腔，在上盖上安装有冷媒排出管，该冷媒排出管向下连通上述冷媒收集腔，且冷媒排出管向上伸出外壳的顶部后形成冷媒出口；上盖与外壳的顶部之间具有距离；

集气筒和布气筒之间的空间形成用于盛放触媒的触媒腔，所述换热管束由位于触媒腔内的若干根列管组成，所述若干根列管沿外壳的轴线方向延伸，列管的上端贯穿上管板后连通冷媒收集腔，列管的下端贯穿下管板后连通冷媒分配腔；

上管板与外壳之间形成有气体通道；上述环隙经上述气体通道连通气体进口；

沿外壳的轴线方向，在上管板与下管板之间的区域内，在布气筒上形成有通孔状的布气孔，在集气筒上形成有通孔状的通气孔。

4.根据权利要求3所述的反应装置，其特征在于，

外壳包括上部壳体和下部壳体，所述下管板固定安装在下部壳体上；

在上部壳体的下端部安装有第一法兰，在下部壳体的上端部安装有第二法兰，第一法兰和第二法兰经连接螺栓连接在一起；列管的下端焊接在下管板上；

在该反应器组装时，是在完成将内部组件固定在下管板上后，再将上部壳体经第一法兰和第二法兰固定在下部壳体上；上述内部组件至少包括上管板、集气筒、布气筒和换热管束；

上部壳体包括向上突出的上封头和连接在上封头下侧的中间筒，第一法兰安装在中间筒的下端，下部壳体包括向下突出的下封头，第二法兰安装在下封头的上端；

在下管板的上表面上固定安装有一两端均为敞口的短筒，所述布气筒支撑在该短筒上。

5.根据权利要求3所述的反应装置，其特征在于，在外壳上还安装有连通冷媒分配腔的冷媒补充进口管。

6.一种合成气制烯烃生产工艺，其特征在于，其采用权利要求2所述的反应装置进行，并在反应装置内装填有硅铝系催化剂，该生产工艺包括如下步骤：

(1)氮气经电加热器加热后经开工加热器的热媒通道后排出；

(2)合成气经吸附器净化后分为两股，其中一股经开工加热器的冷媒通道后进入到反应器内，另一股经初冷器的冷媒通道后进入到反应器内，在反应器内合成气反应成为包括烯烃在内的反应混合气，该反应混合气经反应器的气体出口排出；采用汽水混合物间接回收反应热，该汽水混合物经循环泵强制循环；

(3)从反应器排出的反应混合气依次经初冷器和二冷器进行冷凝回收产品；二冷器采用液体甲醇对反应混合气进行间接冷凝。

7.根据权利要求6所述的合成气制烯烃生产工艺，其特征在于，按质量百分比计，合成气中CO和H₂的总量占98.8-99.3％，H₂和CO的质量比为1:1.20-1:1.35。

8.根据权利要求6所述的合成气制烯烃生产工艺，其特征在于，

汽包内的蒸汽压力为5-7MPa；

反应器内的反应温度260-305℃；

反应混合气从初冷器排出时的温度为90-110℃，经二冷器后温度降低到3-10℃。

Images