CN112823871A - 一种流化床反应器、撤热水管及其在丙烯腈制造中的应用 - Google Patents

一种流化床反应器、撤热水管及其在丙烯腈制造中的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN112823871A
CN112823871A CN202011296896.4A CN202011296896A CN112823871A CN 112823871 A CN112823871 A CN 112823871A CN 202011296896 A CN202011296896 A CN 202011296896A CN 112823871 A CN112823871 A CN 112823871A
Authority
CN
China
Prior art keywords
section
fluidized bed
bed reactor
reaction
straight
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011296896.4A
Other languages
English (en)
Inventor
赵乐
吴粮华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Petroleum and Chemical Corp
Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Original Assignee
China Petroleum and Chemical Corp
Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Petroleum and Chemical Corp, Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology filed Critical China Petroleum and Chemical Corp
Publication of CN112823871A publication Critical patent/CN112823871A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C253/00—Preparation of carboxylic acid nitriles
    • C07C253/24—Preparation of carboxylic acid nitriles by ammoxidation of hydrocarbons or substituted hydrocarbons
    • C07C253/26—Preparation of carboxylic acid nitriles by ammoxidation of hydrocarbons or substituted hydrocarbons containing carbon-to-carbon multiple bonds, e.g. unsaturated aldehydes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1872—Details of the fluidised bed reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/005—Separating solid material from the gas/liquid stream
    • B01J8/0055—Separating solid material from the gas/liquid stream using cyclones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1836—Heating and cooling the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C253/00—Preparation of carboxylic acid nitriles
    • C07C253/18—Preparation of carboxylic acid nitriles by reaction of ammonia or amines with compounds containing carbon-to-carbon multiple bonds other than in six-membered aromatic rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C255/00—Carboxylic acid nitriles
    • C07C255/01—Carboxylic acid nitriles having cyano groups bound to acyclic carbon atoms
    • C07C255/06—Carboxylic acid nitriles having cyano groups bound to acyclic carbon atoms of an acyclic and unsaturated carbon skeleton
    • C07C255/07—Mononitriles
    • C07C255/08—Acrylonitrile; Methacrylonitrile
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D301/00—Preparation of oxiranes
    • C07D301/02—Synthesis of the oxirane ring
    • C07D301/03—Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds
    • C07D301/04—Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds with air or molecular oxygen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D303/00—Compounds containing three-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
    • C07D303/02—Compounds containing oxirane rings
    • C07D303/04—Compounds containing oxirane rings containing only hydrogen and carbon atoms in addition to the ring oxygen atoms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00115—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements inside the bed of solid particles
    • B01J2208/00132—Tubes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

本发明涉及一种流化床反应器和撤热水管及其在丙烯腈制造中的应用。所述流化床反应器至少包括反应撤冷段和设置在所述反应撤冷段中的立式内构件。在沿着垂直于所述流化床反应器中心轴线的方向横切时，设所述反应撤冷段的横截面的面积为S1(单位是m2)，所述立式内构件的横截面的外轮廓周长为L1(单位是m)，则L1/S1＝2.0‑4.3m‑1。所述流化床反应器可以促进气泡尽早破碎，有效限制气泡生长。

Description

一种流化床反应器、撤热水管及其在丙烯腈制造中的应用
技术领域
本发明涉及一种流化床反应器和撤热水管，所述撤热水管特别适合设置在所述流化床反应器中。本发明进一步涉及所述流化床反应器和所述撤热水管在丙烯腈制造中的应用。
背景技术
丙烯腈是石油化工的重要化工原料。世界各国普遍采用丙烯氨氧化一步法生产丙烯腈，即在流化床氨氧化催化剂作用下，在一定的反应温度和压力下，丙烯氨氧化生成丙烯腈，同时副产乙腈、氢氰酸等，也会有CO、CO2深度氧化产物的生成。该反应为强放热反应，反应过程中伴随着大量的热量产生。
典型的丙烯腈流化床反应器内构件包括丙烯氨分布器、空气分布板、撤热水管(也称为冷却盘管)及旋风分离器，其中撤热水管及旋风分离器的料腿作为流化床的垂直构件位于催化剂床层中。撤热水管可以将大量产生的反应热及时移出反应系统，并将反应温度维持在一个稳定的状态，而旋风分离器捕获随气体向上运动时所夹带的催化剂，并将催化剂通过料腿返送回催化剂床层，以减少催化剂跑损。
流化床反应器常规的垂直构件如图1和图2所示。图1为垂直构件轴向图，图2为垂直构件截面布置图。垂直构件包括撤热水管和旋风分离器料腿。撤热水管包括冷却水管和过热水管，过热水管产生的高压蒸汽通常作为空压机和冰机透平使用。或者，根据装置实际情况，撤热水管可以只设有冷却水管。在此，所述撤热水管一般包括入口、直管段和出口，相邻两个直管段通过U型管流体连通。
中国专利申请CN104941532A和CN104941529A公开了一种用于氨氧化反应器的冷却盘管设计。该冷却盘管可通过提供以横向布置而不是线性排列来限定冷却盘管的独立线路来进行更紧密地封装。
中国专利申请CN104624401A公开了一种改进的旋风分离器构造。该旋风分离器的各多级组包括具有第一级入口的第一级旋风分离器，该第一级旋风分离器构造为接收从反应器中的流化催化剂床向上流动的反应器流，并且从反应器流分离催化剂中的至少一部分。每平方米反应器的可用剖面面积的第一级入口面积的平方米比率为大约0.03至大约0.05。
发明内容
在利用流化床反应器进行丙烯氨氧化反应来制造丙烯腈时，丙烯氨氧化反应为气-固非均相催化反应，气体在反应器内的流动状况不同于自由鼓泡床，气体通过分布板产生的气泡会随着床层的升高而变大。本发明的发明人发现，垂直内构件的存在有助于打破气泡，相比于大的气泡，小气泡更有利于传质的进行，提高有效产物的生成。本发明的发明人进一步发现，撤热水管和旋分分离器除了其自身的基本功能外，作为垂直构件还有破碎气泡的作用,也有助于降低气固相的返混程度，减少深度氧化产物的生成。这些垂直构件在反应器截面上的分布情况直接关系到能否有效地限制气泡变大或者破碎气泡，也即直接影响到反应结果。本发明基于该发现而完成。
具体而言，本发明涉及以下方面的内容：
1.一种流化床反应器，至少包括反应撤冷段和设置在所述反应撤冷段中的立式内构件，其中设所述反应撤冷段沿着所述流化床反应器中心轴线方向的长度为L(单位是m)，则在所述反应撤冷段所述长度L的整个区域内，优选在所述反应撤冷段中心点上下49％L的区域内(更优选在所述反应撤冷段中心点以上45％L以下38％L的区域内，更优选在所述反应撤冷段中心点以上40％L以下8％L的区域内)，在任意位置处沿着垂直于所述流化床反应器中心轴线的方向横切时，设所述反应撤冷段的横截面的面积为S1(单位是m2)，所述立式内构件的横截面的外轮廓周长(存在多个所述横截面时，指的是全部所述横截面的外轮廓周长之和)为L1(单位是m)，则L1/S1＝2.0-4.3m-1，优选L1/S1＝2.2-4.1m-1，更优选L1/S1＝2.4-3.9m-1。
2.前述或后述任一方面所述的流化床反应器，其中所述立式内构件是撤热水管或者撤热水管与气固分离装置(优选旋风分离器)的组合。
3.前述或后述任一方面所述的流化床反应器，其中所述立式内构件是撤热水管，在沿着垂直于所述流化床反应器中心轴线的方向横切时，设所述反应撤冷段的横截面的面积为S1(单位是m2)，所述撤热水管(以直管段计)的横截面的外轮廓周长(存在多个所述横截面时，指的是全部所述横截面的外轮廓周长之和)为L2(单位是m)，则L2/S1＝1.7-3.6m-1，优选L2/S1＝1.9-3.5m-1，更优选L2/S1＝2.1-3.3m-1，所述立式内构件任选还包括气固分离装置(优选旋风分离器)，在沿着垂直于所述流化床反应器中心轴线的方向横切时，设所述反应撤冷段的横截面的面积为S1(单位是m2)，所述气固分离装置(以料腿计)的横截面的外轮廓周长(存在多个所述横截面时，指的是全部所述横截面的外轮廓周长之和)为L3(单位是m)，则L3/S1＝0.25-0.85m-1，优选L3/S1＝0.30-0.75m-1，更优选L3/S1＝0.35-0.65m-1。
4.前述或后述任一方面所述的流化床反应器，其中所述撤热水管(以直管段计)的数量是220-5000，优选300-2400，和/或，所述气固分离装置(以料腿计)的数量是16-516，优选16-210，和/或，所述直管段与所述料腿的数量之比为8.5-24.0，优选10.0-23.0，更优选11.5-21.0。
5.前述或后述任一方面所述的流化床反应器，其中各直管段的外径彼此相同或不同，各自独立地为80-180mm，优选90-170mm，和/或，各直管段的内径彼此相同或不同，各自独立地为60-150mm，优选70-140mm，和/或，各直管段的长度彼此相同或不同，各自独立地为4.0-13m，优选5.5-12.0m，和/或，各料腿的外径彼此相同或不同，各自独立地为150-410mm，优选200-360mm，和/或，各料腿的内径彼此相同或不同，各自独立地为130-400mm，优选180-350mm，和/或，各料腿的长度彼此相同或不同，各自独立地为6-14m，优选10-13m，和/或，所述反应撤冷段的直径为5-29m，优选7-20m，所述面积为S1为19.6-660m2，优选38.5-314m2，和/或，所述长度L＝4-12.5m，优选5.5-11.5m。
6.前述或后述任一方面所述的流化床反应器，从顶到底顺次包括封头、稀相区、所述反应撤冷段、预反应段和锥体，还包括设置在所述预反应段中的气体分布板以及任选的流体分布器。
7.前述或后述任一方面所述的流化床反应器，其中所述反应撤冷段的横截面为基本上圆形，和/或，所述立式内构件的横截面的内轮廓和外轮廓为基本上圆形，和/或，所述立式内构件的横截面的内轮廓为基本上圆形而外轮廓为具有凸起的基本上圆形，和/或，所述立式内构件包括撤热水管，所述撤热水管包括撤热介质入口、n个直管(优选直圆管)段和撤热介质出口，其中第1个直管段的首端与所述撤热介质入口连通，第n个直管段的尾端与所述撤热介质出口连通，第i个直管段的尾端与第i+1个直管段的首端以U型管连接，其中n为2至100的整数(优选2至20的整数)，i为1至n-1之间的任意整数，并且在一部分或全部(比如1-100％、5-80％或者10-40％)所述直管段的外壁上具有凸起。
8.一种撤热水管，包括撤热介质入口、n个直管(优选直圆管)段和撤热介质出口，其中第1个直管段的首端与所述撤热介质入口连通，第n个直管段的尾端与所述撤热介质出口连通，第i个直管段的尾端与第i+1个直管段的首端以U型管连接，其中n为2至100的整数(优选2至20的整数)，i为1至n-1之间的任意整数，并且在一部分或全部(比如1-100％、5-80％或者10-40％)所述直管段的外壁上具有凸起。
9.前述或后述任一方面所述的撤热水管，其中各直管段的外径彼此相同或不同，各自独立地为80-180mm，优选90-170mm，和/或，各直管段的内径彼此相同或不同，各自独立地为60-150mm，优选70-140mm，和/或，各直管段的长度彼此相同或不同，各自独立地为4.0-13.0m，优选5.5-12.0m，和/或，任意相邻两个直管段的中心线彼此平行且任意相邻两个直管段的中心线的距离彼此相同或不同(优选彼此相同)，各自独立地为160-540mm，优选180-430mm。
10.前述或后述任一方面所述的撤热水管，其中所述凸起沿着所述直管段中心线的方向连续或不连续延伸，和/或，所述凸起环绕所述直管段的中心线连续或不连续延伸(比如以环状或者螺旋状形式连续或不连续延伸)。
11.前述或后述任一方面所述的撤热水管，其中在所述凸起沿着所述直管段中心线的方向连续或不连续延伸时，所述凸起的延伸长度Lt不大于所述直管段的长度Lz(优选Lt/Lz为0.05-0.95，更优选0.1-0.6)，和/或，在所述凸起环绕所述直管段的中心线以环状形式连续或不连续延伸时，所述环形的高度Hh不大于所述直管段的长度Lz(优选Hh/Lz为0-0.5，更优选0.01-0.3)，或者，在所述凸起环绕所述直管段的中心线以螺旋状形式连续或不连续延伸时，所述螺旋的高度Ht不大于所述直管段的长度Lz(优选Ht/Lz为0.1-0.95，更优选0.2-0.6)，和/或，所述凸起的高度为所述直管段的外径的0.005-0.3倍(优选0.008-0.1倍)，和/或，所述凸起的宽度为所述直管段的外径的0.005-0.3倍(优选0.008-0.2倍)。
12.前述或后述任一方面所述的撤热水管，其中所述凸起环绕所述直管段的中心线连续或不连续延伸，并且所述凸起的中心线与所述直管段的中心线的夹角大于0°且不大于90°(优选不小于5°且不大于75°，更优选不小于10°且不大于60°)。
13.一种流化床反应器，从顶到底顺次包括封头、稀相区、密相区和锥体，其中在所述密相区中设置至少一个前述或后述任一方面所述的撤热水管。
14.前述或后述任一方面所述的流化床反应器在烯烃(比如丙烯)氧化法或氨氧化法制造环氧化合物(比如环氧丙烷)或不饱和腈(比如丙烯腈)中的用途。
15.一种不饱和腈的制造方法，包括在前述或后述任一方面所述的流化床反应器中使烯烃(比如丙烯)发生氨氧化反应而生成不饱和腈(比如丙烯腈)的步骤。
附图说明
图1是现有技术的流化床反应器的正视示意图。
图2是现有技术的流化床反应撤冷段的横切示意图。
图3是本发明的流化床反应撤冷段的横切示意图。
图4是本发明的流化床反应器的正视示意图。
图5是本发明的撤热水管的示例性实施方式的示意图。
图6是比较例1的压力脉动强度图形。
图7是比较例2的压力脉动强度图形。
图8是实施例1的压力脉动强度图形。
图9是实施例2的压力脉动强度图形。
图10是实施例3的压力脉动强度图形。
附图标记说明
1：流化床反应器
2：原料混合气入口管线
3：旋风分离器入口
4：撤热水管
5：旋风分离器筒体
6：旋风分离器锥体
7：旋风分离器灰斗
8：旋风分离器二(三)级料腿
9：旋风分离器一级料腿
技术效果
根据本发明的流化床反应器，可以尽早促进流化床内流型的改变，促进气泡的破碎。
根据本发明的流化床反应器，可以有效地限制气泡的生长，从而达到提高原料气转化率，增加目标反应产物收率的目的。
根据本发明的流化床反应器，可以降低气固相的返混程度，减少深度氧化产物的生成。
根据本发明的流化床反应器，可以提高传热传质效率，延长装置运行周期。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行详细说明，但是需要指出的是，本发明的保护范围并不受这些具体实施方式的限制，而是由附录的权利要求书来确定。
本说明书提到的所有出版物、专利申请、专利和其它参考文献全都引于此供参考。除非另有定义，本说明书所用的所有技术和科学术语都具有本领域技术人员常规理解的含义。在有冲突的情况下，以本说明书的定义为准。
当本说明书以词头“本领域技术人员公知”、“现有技术”或其类似用语来导出材料、物质、方法、步骤、装置或部件等时，该词头导出的对象涵盖本申请提出时本领域常规使用的那些，但也包括目前还不常用，却将变成本领域公认为适用于类似目的的那些。
在本说明书的上下文中，所谓“基本上”指的是允许存在对于本领域技术人员而言可以接受或认为合理的偏差，比如偏差在±10％以内、±5％以内、±1％以内、±0.5％以内或者±0.1％以内。
在没有明确指明的情况下，本说明书内所提到的所有百分数、份数、比率等都是以重量为基准的，而且压力是表压。
在本说明书的上下文中，本发明的任何两个或多个实施方式都可以任意组合，由此而形成的技术方案属于本说明书原始公开内容的一部分，同时也落入本发明的保护范围。
根据本发明的一个实施方式，涉及一种流化床反应器，特别是丙烯腈制造用流化床反应器。在此，所述流化床反应器至少包括反应撤冷段和设置在所述反应撤冷段中的立式内构件。
根据本发明的一个实施方式，设所述反应撤冷段沿着所述流化床反应器中心轴线方向的长度为L(单位是m)，则在所述反应撤冷段所述长度L的整个区域内，在任意位置处沿着垂直于所述流化床反应器中心轴线的方向横切时，在所述横切面平面上获得所述反应撤冷段的横截面和所述立式内构件的横截面。而且，在存在多个所述立式内构件时，获得多个所述立式内构件的横截面。这些横截面具有外轮廓，该外轮廓具有面积和周长(称为外轮廓周长)，比如图3中由4、8和9所代表的圆圈。在此，设所述反应撤冷段的横截面的面积为S1(单位是m2)，所述立式内构件的横截面的外轮廓周长(在存在多个所述横截面时，指的是全部所述横截面的外轮廓周长之和)为L1(单位是m)，则L1/S1＝2.0-4.3m-1。在此，优选在所述反应撤冷段中心点上下49％L的区域内，更优选在所述反应撤冷段中心点以上45％L以下38％L的区域内，更优选在所述反应撤冷段中心点以上40％L以下8％L的区域内，L1/S1＝2.0-4.3m-1。优选的是，L1/S1＝2.2-4.1m-1，更优选L1/S1＝2.4-3.9m-1。所述L1/S1低于2.0m-1，可能会造成装置不稳定运行，而高于4.3m-1，则可能会造成过多地挤压反应器内的维检修空间。根据本发明的一个实施方式，作为所述立式内构件，具体比如可以举出撤热水管或气固分离装置，特别是所述撤热水管与所述气固分离装置的组合。
根据本发明的一个实施方式，所述反应撤冷段的横截面的面积S1一般为19.6-660m2，优选38.5-314m2。
根据本发明的一个实施方式，当所述外轮廓为基本上圆形时，外轮廓周长＝3.14×D。在此，D为所述外轮廓的直径(单位是m)，相应于相关立式内构件(比如所述撤热水管的直管段或所述旋风分离器的料腿)的外径(单位是m)。
根据本发明的一个实施方式，所述反应撤冷段沿着所述流化床反应器中心轴线方向的长度L一般为4-12.5m，优选5.5-11.5m。
根据本发明的一个实施方式，所述撤热水管包括冷却水管和过热水管，冷却水管的作用是利用管内冷却剂的潜热将反应产生的热量带离反应系统，过热水管的作用是利用管内冷却剂的显热将反应产生的热量带离反应系统。在此，所述冷却水管和所述过热水管的管径尺寸可以取相同的直径，也可以取不同的直径，也可以参照本领域常规已知的尺寸，并没有特别的限定。
根据本发明的一个实施方式，所述撤热水管的直管段基本上都位于所述流化床反应器的密相区，用于将反应热及时移出系统，维持系统的稳定运行。为此，在本说明书的上下文中，所谓“反应撤冷段”，指的是所述流化床反应器中设置有撤热水管的区域，更特别是指所述撤热水管的直管段在所述流化床反应器中所处的区域，更特别指的是所述流化床反应器的密相区中设置有所述撤热水管的直管段的区域。
根据本发明的一个实施方式，所述撤热水管包括入口、直管段和出口，相邻两个直管段一般用U型管连接并流体连通。在此，所述撤热水管可以只含有一个直管段，可以只含有1个U型管，也可以由多个U型管串联而成。U型管的数量越大，所述外轮廓周长L1也越大。另外，所述撤热水管通常均匀分布在所述流化床反应器内。具体举例而言，如果将所述流化床反应器分成ABCD四个象限，每个象限中所述撤热水管的外轮廓周长基本上相同。
根据本发明的一个实施方式，作为所述气固分离装置，特别可以举出旋风分离器。在此，所述旋风分离器包括气体入口、圆锥形筒、灰斗、料腿和气体出口，其中料腿作为垂直构件处于催化剂床层当中，即流化床反应器的密相区，其它部件处于反应器上部的流化床反应器的稀相区。在此，所述旋风分离器可以是单级的，也可以是二个或二个以上串联，一个旋风分离器对应一个料腿。一般来说，一级旋风分离器料腿伸入至催化剂床层的下端(相应于密相区下端)，二(三)级旋风分离器料腿则伸入至催化剂床层下端或中端或上端(相应于密相区的下端或中端或上端)的某一位置处。
根据本发明的一个实施方式，所述旋风分离器一般为二个或二个以上串联方式设置。所述流化床反应器在运行过程中，部分细颗粒催化剂随反应气体脱离床层，被气体夹带的催化剂从一级旋风入口进入，经一级旋风，大部分催化剂沿一级旋风料腿回落到床层中，另一小部分催化剂随气体进入到二级旋风继续进行气固分离，催化剂则沿二级旋风料腿送回至催化剂床层，二级旋风料腿末端设有翼阀，二级旋风可以继续串接三级旋风，进一步进行气固分离，催化剂沿料腿送回至催化剂床层，气体向上经集气室离开反应器。每个旋风分离器均有一个料腿用于分离的催化剂送回至催化剂床层中。一组多级旋风分离器有多个料腿。
根据本发明的一个实施方式，所述立式内构件是所述撤热水管，在沿着垂直于所述流化床反应器中心轴线的方向横切时，设所述反应撤冷段的横截面的面积为S1(单位是m2)，所述撤热水管(以直管段计)的横截面的外轮廓周长(存在多个所述横截面时，指的是全部所述横截面的外轮廓周长之和)为L2(单位是m)，则L2/S1＝1.7-3.6m-1，优选L2/S1＝1.9-3.5m-1，更优选L2/S1＝2.1-3.3m-1。当该比值低于1.7m-1时，可能会造成反应器长周期稳定运行的障碍，如撤热水管管壁上由于钼片附着导致传热系数的降低，对温度控制可能失效，而当该比值高于3.6m-1，也就意味着撤热水管管数的增加，虽然对破除气泡是有利的，但会造成给技术人员在设备检修时带来不便。
根据本发明的一个实施方式，在所述流化床反应器中，所述撤热水管(以直管段计)的数量一般是220-5000，优选300-2400。
根据本发明的一个实施方式，所述撤热水管的各直管段的外径彼此相同或不同，各自独立地为80-180mm，优选90-170mm。
根据本发明的一个实施方式，所述撤热水管的各直管段的内径彼此相同或不同，各自独立地为60-150mm，优选70-140mm。
根据本发明的一个实施方式，所述撤热水管的各直管段的长度彼此相同或不同，各自独立地为4.0-13m，优选5.5-12.0m。
根据本发明的一个实施方式，所述立式内构件是所述气固分离装置，特别是所述旋风分离器。为此，在沿着垂直于所述流化床反应器中心轴线的方向横切时，设所述反应撤冷段的横截面的面积为S1(单位是m2)，所述气固分离装置(以料腿计)的横截面的外轮廓周长(存在多个所述横截面时，指的是全部所述横截面的外轮廓周长之和)为L3(单位是m)，则L3/S1＝0.25-0.85m-1，优选L3/S1＝0.30-0.75m-1，更优选L3/S1＝0.35-0.65m-1。该比值低于0.25m-1时，可能存在催化剂分离不充分或料腿堵塞的风险。相反，当该比值高于0.85m-1时，一方面会增加设备费用，另一方面会多占用反应器的有效空间，在相同的反应工况条件下，反应操作线速度的增加，造成催化剂夹带量的进一步增加。
根据本发明的一个实施方式，在所述流化床反应器中，所述气固分离装置(以料腿计)的数量是16-516，优选16-210。
根据本发明的一个实施方式，在所述流化床反应器中，所述直管段与所述料腿的数量之比为8.5-24.0，优选10.0-23.0，更优选11.5-21.0。
根据本发明的一个实施方式，所述气固分离装置的各料腿的外径彼此相同或不同，各自独立地为150-410mm，优选200-360mm。
根据本发明的一个实施方式，所述气固分离装置的各料腿的内径彼此相同或不同，各自独立地为130-400mm，优选180-350mm。
根据本发明的一个实施方式，所述气固分离装置的各料腿的长度彼此相同或不同，各自独立地为6-14m，优选10-13m。
根据本发明的一个实施方式，所述流化床反应器从顶到底顺次包括封头、稀相区、所述反应撤冷段、预反应段和锥体，还包括设置在所述预反应段中的气体分布板以及任选的流体分布器。在此，作为所述流化床反应器，优选丙烯腈制造用流化床反应器。此时，所述其他分布板为空气分布板，所述流体分布器为丙烯氨分布器。关于所述流化床反应器特别是丙烯腈制造用流化床反应器的结构和操作方法等，本领域技术人员可以直接适用本领域的相关技术信息，在此不再赘述。
根据本发明的一个实施方式，所述反应撤冷段的横截面为基本上圆形。另外，所述反应撤冷段的直径一般为5-29m，优选7-20m，但有时并不限于此。
根据本发明的一个实施方式，所述立式内构件的横截面的内轮廓和外轮廓为基本上圆形。为此，所述立式内构件是基本上圆管形状，特别是直圆管形状。
根据本发明的一个实施方式，所述立式内构件的内轮廓为基本上圆形而外轮廓为具有凸起的基本上圆形。为此，所述立式内构件的外形是带凸起的基本上圆管形状，内部是基本上圆管形状。作为这种特定结构的立式内构件，特别可以举出本说明书下文所述的本发明的撤热水管，该撤热水管的关键性特征在于在一部分或全部直管段的外壁上具有凸起。
根据本发明的一个实施方式，所述立式内构件包括本说明书下文所述的本发明的撤热水管。就这种特定结构的立式内构件而言，其横截面的外轮廓不再是基本上圆形，而是具有凸起的基本上圆形(即异形形状)。为此，需要根据该异形形状的具体情况来计算所述外轮廓周长。虽然如此，无论该异形形状为何种形状，本领域技术人员都可以参照已知的数学几何方法来计算该形状的外轮廓周长，在此不再赘述。
根据本发明的一个实施方式，还涉及一种撤热水管，包括撤热介质入口、n个直管段和撤热介质出口。在此，作为所述直管，优选直圆管。
根据本发明的一个实施方式，在所述撤热水管中，第1个直管段的首端与所述撤热介质入口连通，第n个直管段的尾端与所述撤热介质出口连通，第i个直管段的尾端与第i+1个直管段的首端以U型管连接，并且在一部分或全部所述直管段的外壁上具有凸起。在此，n为2至100的整数，优选2至20的整数。i为1至n-1之间的任意整数。另外，所谓一部分或全部，包括占总数量的比如1-100％、5-80％或者10-40％，但有时并不限于此。
根据本发明的一个实施方式，所述凸起连接在所述直管段的外壁上。在此，对所述连接的方式没有特别的限定，点焊、连续焊、一体化成型或其它方式均可。
根据本发明的一个实施方式，所述撤热水管的各直管段的外径彼此相同或不同，各自独立地为80-180mm，优选90-170mm。
根据本发明的一个实施方式，所述撤热水管的各直管段的内径彼此相同或不同，各自独立地为60-150mm，优选70-140mm。
根据本发明的一个实施方式，所述撤热水管的各直管段的长度彼此相同或不同，各自独立地为4.0-13.0m，优选5.5-12.0m。
根据本发明的一个实施方式，在所述撤热水管中，任意相邻两个直管段的中心线彼此平行且任意相邻两个直管段的中心线的距离彼此相同或不同(优选彼此相同)，各自独立地为160-540mm，优选180-430mm。
根据本发明的一个实施方式，在所述撤热水管中，所述凸起沿着(平行于)所述直管段中心线的方向连续或不连续延伸。在此，所述凸起的数量可以是1至10个、1至4个、1或2个。
根据本发明的一个实施方式，在所述撤热水管中，所述凸起环绕所述直管段的中心线连续或不连续延伸，比如以环状或者螺旋状形式连续或不连续延伸。在此，所述凸起的数量可以是1至20个、1至10个、1至4个、1或2个。
根据本发明的一个实施方式，在所述撤热水管中，在所述凸起沿着所述直管段中心线的方向连续或不连续延伸时，所述凸起的延伸长度Lt不大于所述直管段的长度Lz，优选Lt/Lz为0.05-0.95，更优选0.1-0.6。在存在多个所述凸起时，不同凸起之间可以彼此平行也可以互成角度，优选彼此平行，更优选沿着所述直管段的径向均匀设置。
根据本发明的一个实施方式，在所述撤热水管中，在所述凸起环绕所述直管段的中心线以环状形式连续或不连续延伸时，所述环形的高度Hh不大于所述直管段的长度Lz，优选Hh/Lz为0-0.9，更优选0.01-0.6。在此，所谓高度Hh，指的是所述直管段上具有所述凸起的相应区段的长度。在存在多个所述凸起时，不同凸起之间的垂直间隔l1不大于所述直管段的长度Lz，优选l1/Lz为0.01-0.5，更优选0.03-0.4。优选的是，所述凸起的中心线与所述直管段的中心线的夹角α1大于0°且不大于90°，优选不小于5°且不大于75°，更优选不小于10°且不大于60°。
根据本发明的一个实施方式，在所述撤热水管中，在所述凸起环绕所述直管段的中心线以螺旋状形式连续或不连续延伸时，所述螺旋的高度Ht不大于所述直管段的长度Lz，优选Ht/Lz为0.1-0.95，更优选0.2-0.6。在此，所谓高度Ht，指的是所述直管段上具有所述凸起的相应区段的长度。另外，所述螺旋的螺距l1不大于所述直管段的长度Lz，优选l1/Lz为0.01-0.5，更优选0.03-0.4。优选的是，所述凸起的中心线与所述直管段的中心线的夹角α1大于0°且不大于90°，优选不小于5°且不大于75°，更优选不小于10°且不大于60°。另外，优选的是，所述凸起沿直管段切线与所述直管段的中心线的夹角α2不小于0°且不大于90°，优选不小于5°且不大于75°，更优选不小于10°且不大于60°
根据本发明的一个实施方式，在所述撤热水管中，所述凸起的高度为所述直管段的外径的0.005-0.3倍，优选0.008-0.1倍。
根据本发明的一个实施方式，在所述撤热水管中，所述凸起的宽度为所述直管段的外径的0.005-0.3倍，优选0.008-0.2倍。
根据本发明的一个实施方式，还涉及一种流化床反应器，其从顶到底顺次包括封头、稀相区、密相区和锥体。在此，在所述密相区中设置至少一个本发明如前任一方面所述的撤热水管。优选的是，所述撤热水管均匀分布在所述流化床反应器内。具体举例而言，如果将所述流化床反应器分成ABCD四个象限，每个象限中所述撤热水管的外轮廓周长基本上相同。另外，作为所述流化床反应器，优选丙烯腈制造用流化床反应器。关于所述流化床反应器特别是丙烯腈制造用流化床反应器的结构和操作方法等，本领域技术人员可以直接适用本领域的相关技术信息，在此不再赘述。
根据本发明的一个实施方式，在所述流化床反应器中，除了本发明这种特定结构的撤热水管之外，还可以设置本领域常规已知结构的撤热水管。优选的是，本发明这种特定结构的撤热水管的数量占全部撤热水管总数量的比如1-100％、5-80％或者10-40％，数量均以直管段计。优选的是，这些撤热水管均匀分布在所述流化床反应器内。具体举例而言，如果将所述流化床反应器分成ABCD四个象限，每个象限中撤热水管的外轮廓周长基本上相同。
根据本发明的一个实施方式，还涉及本发明如前任一方面所述的流化床反应器在烯烃氧化法或氨氧化法制造环氧化合物或不饱和腈中的用途。在此，作为所述烯烃，特别是丙烯，作为所述环氧化合物，特别是环氧丙烷，而作为所述不饱和腈，特别是丙烯腈。
根据本发明的一个实施方式，特别涉及一种丙烯腈的制造方法，该制造方法包括在本发明如前任一方面所述的流化床反应器中使丙烯发生氨氧化反应而生成丙烯腈的步骤。
根据本发明的一个实施方式，所述烯烃氧化法或氨氧化法可以按照本领域常规已知的任何方式和任何方法进行，这些信息对于本领域技术人员而言是已知的，本文在此不再赘述。虽然如此，作为所述氨氧化反应的操作条件，具体比如可以举出丙烯/氨气/空气(以分子氧计)的摩尔比一般为1：1.1-1.3：1.8-2.0，反应温度一般为420-440℃，反应压力(表压)一般为0.03-0.14MPa，并且重时空速一般为0.04-0.10h-1。
实施例
以下将通过实施例和比较例对本发明进行进一步的详细描述，但本发明不限于以下实施例。
在以下的实施例和比较例中，丙烯腈收率及丙烯转化率可按以下公式计算：
丙烯腈收率：AN％＝CAN/ΣC*100
丙烯转化率：Cc3％＝(1-Cc3出/Cc3进)*100
其中：
CAN:反应器出口气体中AN含的碳摩尔数(mol)
ΣC:反应器出口气体碳摩尔总数(mol)
Cc3出:反应器出口气体中C3含的碳摩尔数(mol)
Cc3出:反应器进口气体中C3含的碳摩尔数(mol)
在以下的实施例和比较例中，流化床的流化情况还可以用压力脉动强度图形或数据加以表征。
比较例1
流化床反应器如图1所示，直径为1.5米，切线高度16米(即为附图中密相区与稀相区总高)，装填3.8吨牌号为中国石化上海石油化工研究院SANC系列丙烯腈催化剂，内设U型撤热水管共13个，撤热水管直管段的外径为30mm，直管段长度为10米；内设旋风分离器2组，为二级串联连接，一级、二级料腿管外径分别为50mm、50mm。一级料腿长度为15.5米，二级料腿长度为14.7米。
所述流化床反应器的反应撤冷段的直径为1.5m，长度L为8.5m。在所述反应撤冷段的中心点处，L1/S1＝1.74m-1，L2/S1＝1.39m-1，L3/S1＝0.36m-1。
装置运行条件：空气进料量为3200NM3/h，温度为室温，压力为常压。
在H0为2米处测压力脉动强度数据，见图6。
比较例2
流化床反应器如图1所示，直径为1.5米，切线高度16米(即为附图中密相区与稀相区总高)，装填3.8吨牌号为中国石化上海石油化工研究院SANC系列丙烯腈催化剂，内设U型撤热水管共39个，撤热水管直管段的外径为30mm，直管段长度为10米；内设旋风分离器2组，为二级串联连接，一级、二级料腿管外径分别为50mm、50mm。一级料腿长度为15.5米，二级料腿长度为14.7米。
所述流化床反应器的反应撤冷段的直径为1.5m，长度L为8.5m。在所述反应撤冷段的中心点处，L1/S1＝4.52m-1，L2/S1＝4.16m-1，L3/S1＝0.36m-1。
装置运行条件：空气进料量为3200NM3/h，温度为室温，压力为常压。
在H0为2米处测压力脉动强度数据，见图7。
装置运行过程中，发现装置出口的气相中，细颗粒催化剂浓度增多，说明催化剂磨损较大。
实施例1
流化床反应器如图1所示，直径为1.5米，切线高度16米(即为附图中密相区与稀相区总高)，装填3.8吨牌号为中国石化上海石油化工研究院SANC系列丙烯腈催化剂，内设U型撤热水管共30个，撤热水管直管段的外径为30mm，直管段长度为10米；内设旋风分离器2组，为二级串联连接，一级、二级料腿管外径分别为50mm、50mm。一级料腿长度为15.5米，二级料腿长度为14.7米。
所述流化床反应器的反应撤冷段的直径为1.5m，长度L为8.5m。在所述反应撤冷段的中心点处，L1/S1＝3.56m-1，L2/S1＝3.20m-1，L3/S1＝0.36m-1。
装置运行条件：空气进料量为3200NM3/h，温度为室温，压力为常压。
在H0为2米处测压力脉动强度数据，见图8。
实施例2
流化床反应器如图1所示，直径为1.5米，切线高度16米(即为附图中密相区与稀相区总高)，装填3.8吨牌号为中国石化上海石油化工研究院SANC系列丙烯腈催化剂，内设U型撤热水管共18个，撤热水管直管段的外径为30mm，直管段长度为10米；内设旋风分离器2组，为二级串联连接，一级、二级料腿管外径分别为50mm、50mm。一级料腿长度为15.5米，二级料腿长度为14.7米。
所述流化床反应器的反应撤冷段的直径为1.5m，长度L为8.5m。在所述反应撤冷段的中心点处，L1/S1＝2.28m-1，L2/S1＝1.92m-1，L3/S1＝0.36m-1。
装置运行条件：空气进料量为3200NM3/h，温度为室温，压力为常压。
在H0为2米处测压力脉动强度数据，见图9。
实施例3
流化床反应器如图1所示，直径为1.5米，切线高度16米(即为附图中密相区与稀相区总高)，装填3.8吨牌号为中国石化上海石油化工研究院SANC系列丙烯腈催化剂，内设U型撤热水管共36个，撤热水管直管段的外径为30mm，直管段长度为10米；内设旋风分离器2组，为二级串联连接，一级、二级料腿管外径分别为50mm、50mm。一级料腿长度为15.5米，二级料腿长度为14.7米。
所述流化床反应器的反应撤冷段的直径为1.5m，长度L为8.5m。在所述反应撤冷段的中心点处，L1/S1＝4.20m-1，L2/S1＝3.84m-1，L3/S1＝0.36m-1。
装置运行条件：空气进料量为3200NM3/h，温度为室温，压力为常压。
在H0为2米处测压力脉动强度数据，见图10。
装置运行过程中，装置出口的气相中的细颗粒催化剂浓度在可接受范围内。
比较例3
流化床反应器如图1所示，直径为8米，切线高度18米(即为附图中密相区与稀相区总高)，装填160吨牌号为中国石化上海石油化工研究院SANC系列丙烯腈催化剂，内设U型撤热水管共100个，分为18组，每组由2个U、5个U、6个U串联而成，撤热水管直管段的外径为114mm，直管段长度为8米；内设旋风分离器9组18台，为二级串联连接，一级、二级料腿管外径分别为326mm、219mm。一级料腿长度为12.0米，二级料腿长度为10.1米。
所述流化床反应器的冷却水管管数与旋风料腿数之比为11.11。
所述流化床反应器的反应撤冷段的直径为8m，长度L为6.9m。在所述反应撤冷段的中心点处，L1/S1＝1.73m-1，L2/S1＝1.43m-1，L3/S1＝0.31m-1。
在H0为2米处测压力脉动强度数据，压力脉动强度数据图与比较例1相似。
装置运行条件：丙烯进料量为5900NM3/h，反应温度为430℃，反应压力为0.055MPa，丙烯：氨：空气为1：1.2：9.6。
装置运行结果：AN收率为78.3％，丙烯转化率为95.4％。
实施例4
流化床反应器如图4所示，直径为8米，切线高度18米(即为附图中密相区与稀相区总高)，装填160吨牌号为中国石化上海石油化工研究院SANC系列丙烯腈催化剂，内设U型撤热水管共225个，分为40组，每组由2个U、5个U、6个U串联而成，撤热水管直管段的外径为114mm，直管段长度为10米，管间距为220mm；内设旋风分离器11组20台，为二级串联连接，一级、二级料腿管外径分别为326mm、219mm。一级料腿长度为12.0米，二级料腿长度为10.1米。
所述流化床反应器的冷却水管管数与旋风料腿数之比为20.45。
所述流化床反应器的反应撤冷段的直径为8m，长度L为7.4m。在所述反应撤冷段的中心点处，L1/S1＝3.58m-1，L2/S1＝3.21m-1，L3/S1＝0.37m-1。
在H0为2米处测压力脉动强度数据，压力脉动强度数据图与实施例1相似
装置运行条件：丙烯进料量为5900NM3/h，反应温度为430℃，反应压力为0.04MPa，丙烯：氨：空气为1：1.2：9.6。
装置运行结果：AN收率为80.5％，丙烯转化率为98.5％。
实施例5
流化床反应器如图4所示，直径为8米，切线高度18米(即为附图中密相区与稀相区总高)，装填160吨牌号为中国石化上海石油化工研究院SANC系列丙烯腈催化剂，内设U型撤热水管共110个，分为20组，每组由2个U、5个U、6个U串联而成，撤热水管直管段的外径为114mm，直管段长度为10米，管间距为220mm；内设旋风分离器14组28台，为二级串联连接，一级、二级料腿管外径分别为326mm、219mm。一级料腿长度为12.0米，二级料腿长度为10.1米。
所述流化床反应器的冷却水管管数与旋风料腿数之比为7.85。
所述流化床反应器的反应撤冷段的直径为8m，长度L为7.4m。在所述反应撤冷段的中心点处，L1/S1＝2.04m-1，L2/S1＝1.57m-1，L3/S1＝0.48m-1。
在H0为2米处测压力脉动强度数据，压力脉动强度数据图与实施例2相似
装置运行条件：丙烯进料量为5900NM3/h，反应温度为430℃，反应压力为0.04MPa，丙烯：氨：空气为1：1.2：9.6。
装置运行结果：AN收率为79.3％，丙烯转化率为96.8％。
实施例6
流化床反应器如图4所示，直径为8米，切线高度18米(即为附图中密相区与稀相区总高)，装填160吨牌号为中国石化上海石油化工研究院SANC系列丙烯腈催化剂，内设U型撤热水管共266个，分为48组，每组由2个U、5个U、6个U串联而成，撤热水管直管段的外径为114mm，直管段长度为10米，管间距为215mm；内设旋风分离器9组18台，为二级串联连接，一级、二级料腿管外径分别为326mm、219mm。一级料腿长度为12.0米，二级料腿长度为10.1米。
所述流化床反应器的冷却水管管数与旋风料腿数之比为29.55。
所述流化床反应器的反应撤冷段的直径为8m，长度L为7.4m。在所述反应撤冷段的中心点处，L1/S1＝4.10m-1，L2/S1＝3.79m-1，L3/S1＝0.31m-1。
在H0为2米处测压力脉动强度数据，压力脉动强度数据图与实施例3相似
装置运行条件：丙烯进料量为5900NM3/h，反应温度为430℃，反应压力为0.04MPa，丙烯：氨：空气为1：1.2：9.6。
装置运行结果：AN收率为80.5％，丙烯转化率为98.6％。
实施例7
流化床反应器如图4所示，直径为8米，切线高度18米(即为附图中密相区与稀相区总高)，装填160吨牌号为中国石化上海石油化工研究院SANC系列丙烯腈催化剂，内设U型撤热水管共225个，分为40组，每组由2个U、5个U、6个U串联而成，撤热水管直管段的外径为114mm，直管段长度为10米，管间距为220mm；内设旋风分离器4组12台，为三级串联连接，一级、二级、三级料腿管外径分别为326mm、219mm、219mm。一级料腿长度为12.0米，二、三级料腿长度为10.1米。
所述流化床反应器的反应撤冷段的直径为8m，长度L为7.4m。在所述反应撤冷段的中心点处，L1/S1＝3.40m-1，L2/S1＝3.21m-1，L3/S1＝0.19m-1。
在H0为2米处测压力脉动强度数据，压力脉动强度数据图与实施例1相似
装置运行条件：丙烯进料量为5900NM3/h，反应温度为430℃，反应压力为0.04MPa，丙烯：氨：空气为1：1.2：9.6。
装置运行结果：AN收率为79.5％，丙烯转化率为97.6％。
实施例8
流化床反应器如图4所示，直径为8米，切线高度18米(即为附图中密相区与稀相区总高)，装填160吨牌号为中国石化上海石油化工研究院SANC系列丙烯腈催化剂，内设U型撤热水管共225个，分为40组，每组由2个U、5个U、6个U串联而成，撤热水管直管段的外径为114mm，直管段长度为10米，管间距为220mm；内设旋风分离器8组24台，为三级串联连接，一级、二级、三级料腿管外径分别为326mm、219mm、219mm。一级料腿长度为12.0米，二、三级料腿长度为10.1米。
所述流化床反应器的反应撤冷段的直径为8m，长度L为7.4m。在所述反应撤冷段的中心点处，L1/S1＝3.23m-1，L2/S1＝2.85m-1，L3/S1＝0.38m-1。
在H0为2米处测压力脉动强度数据，压力脉动强度数据图与实施例1相似
装置运行条件：丙烯进料量为5900NM3/h，反应温度为430℃，反应压力为0.04MPa，丙烯：氨：空气为1：1.2：9.6。
装置运行结果：AN收率为80.2％，丙烯转化率为98.1％。
实施例9
流化床反应器如图4所示，直径为8米，切线高度18米(即为附图中密相区与稀相区总高)，装填160吨牌号为中国石化上海石油化工研究院SANC系列丙烯腈催化剂，内设U型撤热水管共140个，分为26组，每组由2个U、5个U、6个U串联而成，撤热水管直管段的外径为114mm，直管段长度为8米；内设旋风分离器9组18台，为二级串联连接，一级、二级料腿管外径分别为326mm、219mm。一级料腿长度为12.0米，二级料腿长度为10.1米。
所述流化床反应器的反应撤冷段的直径为8m，长度L为7.2m。在所述反应撤冷段的中心点处，L1/S1＝2.28m-1，L2/S1＝2.00m-1，L3/S1＝0.29m-1。
在H0为2米处测压力脉动强度数据，压力脉动强度数据图与实施例2相似。
装置运行条件：丙烯进料量为5900NM3/h，反应温度为430℃，反应压力为0.04MPa，丙烯：氨：空气为1：1.2：9.6。
装置运行结果：AN收率为79.6％，丙烯转化率为97.3％。
实施例10
流化床反应器如图4所示，直径为8米，切线高度18米(即为附图中密相区与稀相区总高)，装填160吨牌号为中国石化上海石油化工研究院SANC系列丙烯腈催化剂，内设U型撤热水管共190个，分为34组，每组由2个U、5个U、6个U串联而成，撤热水管直管段的外径为114mm，直管段长度(Lz)为8米，95个直管段的管壁外设有翅片，如图5f所示，4个翅片均匀分布在外管壁上，翅片为长度(Lt)3000mm高度10mm宽度20mm。内设旋风分离器11组22台，为二级串联连接，一级、二级料腿管外径分别为326mm、219mm。一级料腿长度为12.0米，二料腿长度为10.1米。
所述流化床反应器的反应撤冷段的直径为8m，长度L为7.4m。在所述反应撤冷段的中心点处，L1/S1＝3.12m-1，L2/S1＝2.75m-1，L3/S1＝0.37m-1。
在H0为2米处测压力脉动强度数据，压力脉动强度数据图与实施例1相似。
装置运行条件：丙烯进料量为5900NM3/h，反应温度为430℃，反应压力为0.04MPa，丙烯：氨：空气为1：1.2：9.6。
装置运行结果：AN收率为80.7％，丙烯转化率为98.8％。
实施例11
流化床反应器如图4所示，直径为8米，切线高度18米(即为附图中密相区与稀相区总高)，装填160吨牌号为中国石化上海石油化工研究院SANC系列丙烯腈催化剂，内设U型撤热水管共190个，分为34组，每组由2个U、5个U、6个U串联而成，撤热水管直管段的外径为114mm，直管段长度(Lz)为8米，95个直管段的管壁外设有翅片，如图5a所示，8个翅片分布在外管壁上，翅片之间的垂直间隔为500mm，α1为50°。翅片为长度(Lt)3500mm高度10mm宽度20mm。内设旋风分离器10组20台，为二级串联连接，一级、二级料腿管外径分别为326mm、219mm。一级料腿长度为12.0米，二级料腿长度为10.1米。
所述流化床反应器的反应撤冷段的直径为8m，长度L为7.4m。在所述反应撤冷段的中心点处，L1/S1＝3.15m-1，L2/S1＝2.78m-1，L3/S1＝0.37m-1。
在H0为2米处测压力脉动强度数据，压力脉动强度数据图与实施例1相似。
装置运行条件：丙烯进料量为5900NM3/h，反应温度为430℃，反应压力为0.04MPa，丙烯：氨：空气为1：1.2：9.6。
装置运行结果：AN收率为80.6％，丙烯转化率为98.7％。
实施例12
流化床反应器如图4所示，直径为8米，切线高度18米(即为附图中密相区与稀相区总高)，装填160吨牌号为中国石化上海石油化工研究院SANC系列丙烯腈催化剂，内设U型撤热水管共225个，分为40组，每组由2个U、5个U、6个U串联而成，撤热水管直管段的外径为114mm，直管段长度为8米；内设旋风分离器21组42台，为二级串联连接，一级、二级料腿管外径分别为400mm、325mm。一级料腿长度为12.0米，二级料腿长度为10.1米。
所述流化床反应器的反应撤冷段的直径为8m，长度L为7.2m。在所述反应撤冷段的中心点处，L1/S1＝4.16m-1，L2/S1＝3.21m-1，L3/S1＝0.95m-1。
在H0为2米处测压力脉动强度数据，压力脉动强度数据图与实施例1相似。
装置运行条件：丙烯进料量为5900NM3/h，反应温度为430℃，反应压力为0.04MPa，丙烯：氨：空气为1：1.2：9.6。
装置运行结果：AN收率为80.1％，丙烯转化率为98.7％。

Claims (15)

1.一种流化床反应器，至少包括反应撤冷段和设置在所述反应撤冷段中的立式内构件，其中设所述反应撤冷段沿着所述流化床反应器中心轴线方向的长度为L(单位是m)，则在所述反应撤冷段所述长度L的整个区域内，优选在所述反应撤冷段中心点上下49％L的区域内(更优选在所述反应撤冷段中心点以上45％L以下38％L的区域内，更优选在所述反应撤冷段中心点以上40％L以下8％L的区域内)，在任意位置处沿着垂直于所述流化床反应器中心轴线的方向横切时，设所述反应撤冷段的横截面的面积为S1(单位是m2)，所述立式内构件的横截面的外轮廓周长(存在多个所述横截面时，指的是全部所述横截面的外轮廓周长之和)为L1(单位是m)，则L1/S1＝2.0-4.3m-1，优选L1/S1＝2.2-4.1m-1，更优选L1/S1＝2.4-3.9m-1。
2.权利要求1所述的流化床反应器，其中所述立式内构件是撤热水管或者撤热水管与气固分离装置(优选旋风分离器)的组合。
3.权利要求1所述的流化床反应器，其中所述立式内构件是撤热水管，在沿着垂直于所述流化床反应器中心轴线的方向横切时，设所述反应撤冷段的横截面的面积为S1(单位是m2)，所述撤热水管(以直管段计)的横截面的外轮廓周长(存在多个所述横截面时，指的是全部所述横截面的外轮廓周长之和)为L2(单位是m)，则L2/S1＝1.7-3.6m-1，优选L2/S1＝1.9-3.5m-1，更优选L2/S1＝2.1-3.3m-1，所述立式内构件任选还包括气固分离装置(优选旋风分离器)，在沿着垂直于所述流化床反应器中心轴线的方向横切时，设所述反应撤冷段的横截面的面积为S1(单位是m2)，所述气固分离装置(以料腿计)的横截面的外轮廓周长(存在多个所述横截面时，指的是全部所述横截面的外轮廓周长之和)为L3(单位是m)，则L3/S1＝0.25-0.85m-1，优选L3/S1＝0.30-0.75m-1，更优选L3/S1＝0.35-0.65m-1。
4.权利要求2所述的流化床反应器，其中所述撤热水管(以直管段计)的数量是220-5000，优选300-2400，和/或，所述气固分离装置(以料腿计)的数量是16-516，优选16-210，和/或，所述直管段与所述料腿的数量之比为8.5-24.0，优选10.0-23.0，更优选11.5-21.0。
5.权利要求4所述的流化床反应器，其中各直管段的外径彼此相同或不同，各自独立地为80-180mm，优选90-170mm，和/或，各直管段的内径彼此相同或不同，各自独立地为60-150mm，优选70-140mm，和/或，各直管段的长度彼此相同或不同，各自独立地为4.0-13m，优选5.5-12.0m，和/或，各料腿的外径彼此相同或不同，各自独立地为150-410mm，优选200-360mm，和/或，各料腿的内径彼此相同或不同，各自独立地为130-400mm，优选180-350mm，和/或，各料腿的长度彼此相同或不同，各自独立地为6-14m，优选10-13m，和/或，所述反应撤冷段的直径为5-29m，优选7-20m，所述面积为S1为19.6-660m2，优选38.5-314m2，和/或，所述长度L＝4-12.5m，优选5.5-11.5m。
6.权利要求1所述的流化床反应器，从顶到底顺次包括封头、稀相区、所述反应撤冷段、预反应段和锥体，还包括设置在所述预反应段中的气体分布板以及任选的流体分布器。
7.权利要求1所述的流化床反应器，其中所述反应撤冷段的横截面为基本上圆形，和/或，所述立式内构件的横截面的内轮廓和外轮廓为基本上圆形，和/或，所述立式内构件的横截面的内轮廓为基本上圆形而外轮廓为具有凸起的基本上圆形，和/或，所述立式内构件包括撤热水管，所述撤热水管包括撤热介质入口、n个直管(优选直圆管)段和撤热介质出口，其中第1个直管段的首端与所述撤热介质入口连通，第n个直管段的尾端与所述撤热介质出口连通，第i个直管段的尾端与第i+1个直管段的首端以U型管连接，其中n为2至100的整数(优选2至20的整数)，i为1至n-1之间的任意整数，并且在一部分或全部(比如1-100％、5-80％或者10-40％)所述直管段的外壁上具有凸起。
8.一种撤热水管，包括撤热介质入口、n个直管(优选直圆管)段和撤热介质出口，其中第1个直管段的首端与所述撤热介质入口连通，第n个直管段的尾端与所述撤热介质出口连通，第i个直管段的尾端与第i+1个直管段的首端以U型管连接，其中n为2至100的整数(优选2至20的整数)，i为1至n-1之间的任意整数，并且在一部分或全部(比如1-100％、5-80％或者10-40％)所述直管段的外壁上具有凸起。
9.权利要求8所述的撤热水管，其中各直管段的外径彼此相同或不同，各自独立地为80-180mm，优选90-170mm，和/或，各直管段的内径彼此相同或不同，各自独立地为60-150mm，优选70-140mm，和/或，各直管段的长度彼此相同或不同，各自独立地为4.0-13.0m，优选5.5-12.0m，和/或，任意相邻两个直管段的中心线彼此平行且任意相邻两个直管段的中心线的距离彼此相同或不同(优选彼此相同)，各自独立地为160-540mm，优选180-430mm。
10.权利要求8所述的撤热水管，其中所述凸起沿着所述直管段中心线的方向连续或不连续延伸，和/或，所述凸起环绕所述直管段的中心线连续或不连续延伸(比如以环状或者螺旋状形式连续或不连续延伸)。
11.权利要求8所述的撤热水管，其中在所述凸起沿着所述直管段中心线的方向连续或不连续延伸时，所述凸起的延伸长度Lt不大于所述直管段的长度Lz(优选Lt/Lz为0.05-0.95，更优选0.1-0.6)，和/或，在所述凸起环绕所述直管段的中心线以环状形式连续或不连续延伸时，所述环形的高度Hh不大于所述直管段的长度Lz(优选Hh/Lz为0-0.5，更优选0.01-0.3)，或者，在所述凸起环绕所述直管段的中心线以螺旋状形式连续或不连续延伸时，所述螺旋的高度Ht不大于所述直管段的长度Lz(优选Ht/Lz为0.1-0.95，更优选0.2-0.6)，和/或，所述凸起的高度为所述直管段的外径的0.005-0.3倍(优选0.008-0.1倍)，和/或，所述凸起的宽度为所述直管段的外径的0.005-0.3倍(优选0.008-0.2倍)。
12.权利要求8所述的撤热水管，其中所述凸起环绕所述直管段的中心线连续或不连续延伸，并且所述凸起的中心线与所述直管段的中心线的夹角大于0°且不大于90°(优选不小于5°且不大于75°，更优选不小于10°且不大于60°)。
13.一种流化床反应器，从顶到底顺次包括封头、稀相区、密相区和锥体，其中在所述密相区中设置至少一个权利要求8所述的撤热水管。
14.权利要求1或13所述的流化床反应器在烯烃(比如丙烯)氧化法或氨氧化法制造环氧化合物(比如环氧丙烷)或不饱和腈(比如丙烯腈)中的用途。
15.一种不饱和腈的制造方法，包括在权利要求1或13所述的流化床反应器中使烯烃(比如丙烯)发生氨氧化反应而生成不饱和腈(比如丙烯腈)的步骤。
CN202011296896.4A 2019-11-20 2020-11-18 一种流化床反应器、撤热水管及其在丙烯腈制造中的应用 Pending CN112823871A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911152105 2019-11-20
CN2019111521058 2019-11-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112823871A true CN112823871A (zh) 2021-05-21

Family

ID=75907869

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011296896.4A Pending CN112823871A (zh) 2019-11-20 2020-11-18 一种流化床反应器、撤热水管及其在丙烯腈制造中的应用

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20220410107A1 (zh)
EP (1) EP4063010A4 (zh)
JP (1) JP2023503116A (zh)
KR (1) KR20220098225A (zh)
CN (1) CN112823871A (zh)
CA (1) CA3158383A1 (zh)
MX (1) MX2022006113A (zh)
TW (1) TW202138053A (zh)
WO (1) WO2021098729A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114192077A (zh) * 2021-12-16 2022-03-18 万华化学集团股份有限公司 一种制备间苯二甲腈的流化床反应器及系统装置
CN115337872A (zh) * 2021-04-09 2022-11-15 中国石油化工股份有限公司 一种撤热水管、流化床反应器及其在丙烯腈制造中的应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3884617A (en) * 1972-07-29 1975-05-20 Fluidfire Dev Limited Fluidised bed heater
CN107413285A (zh) * 2016-05-24 2017-12-01 英尼奥斯欧洲股份公司 氨氧化反应器控制

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005077035A (ja) * 2003-09-02 2005-03-24 Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd 耐食性を有する伝熱管
JP5805360B2 (ja) * 2009-04-14 2015-11-04 旭化成ケミカルズ株式会社 気相反応方法及び気相反応装置
CN104941532B (zh) 2014-03-31 2018-09-18 英尼奥斯欧洲股份公司 用于氧化反应器或氨氧化反应器的冷却盘管设计
CN104941529B (zh) 2014-03-31 2018-09-11 英尼奥斯欧洲股份公司 用于氧化反应器或氨氧化反应器的冷却盘管设计
CN104624401B (zh) 2015-03-06 2019-01-15 英尼奥斯欧洲股份公司 改进的旋风分离器构造
CN105758245A (zh) * 2016-01-11 2016-07-13 上海核工程研究设计院 一种非连续外梯形纵肋管
JP6427225B1 (ja) * 2017-05-19 2018-11-21 旭化成株式会社 流動層反応装置及びα，β−不飽和ニトリルの製造方法
JP7080041B2 (ja) * 2017-12-08 2022-06-03 旭化成株式会社 除熱管、熱交換器、及び反応器
CA3094910A1 (en) * 2018-04-13 2019-10-17 Flowserve Management Company Fluid coolers, heat exchangers, seal assemblies and systems including fluid coolers or heat exchangers and related methods

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3884617A (en) * 1972-07-29 1975-05-20 Fluidfire Dev Limited Fluidised bed heater
CN107413285A (zh) * 2016-05-24 2017-12-01 英尼奥斯欧洲股份公司 氨氧化反应器控制

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
陈甘棠: "《流态化技术的理论和应用》", 31 May 1996, 北京：中国石化出版社 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115337872A (zh) * 2021-04-09 2022-11-15 中国石油化工股份有限公司 一种撤热水管、流化床反应器及其在丙烯腈制造中的应用
CN115337872B (zh) * 2021-04-09 2023-09-29 中国石油化工股份有限公司 一种撤热水管、流化床反应器及其在丙烯腈制造中的应用
CN114192077A (zh) * 2021-12-16 2022-03-18 万华化学集团股份有限公司 一种制备间苯二甲腈的流化床反应器及系统装置

Also Published As

Publication number Publication date
TW202138053A (zh) 2021-10-16
WO2021098729A1 (zh) 2021-05-27
EP4063010A1 (en) 2022-09-28
US20220410107A1 (en) 2022-12-29
KR20220098225A (ko) 2022-07-11
JP2023503116A (ja) 2023-01-26
MX2022006113A (es) 2022-10-27
CA3158383A1 (en) 2021-05-27
EP4063010A4 (en) 2023-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112823871A (zh) 一种流化床反应器、撤热水管及其在丙烯腈制造中的应用
US8945283B1 (en) Apparatuses and methods for gas-solid separations using cyclones
CN104549063B (zh) 一种沸腾床反应器
CN201988373U (zh) 可以改善催化剂分布的预提升器
CN109294627B (zh) 等温变换装置及包含其的合成气完全变换反应系统
CN101711962B (zh) 一种催化转化汽提器
CN112246192A (zh) 一种石油化工流化床反应器及其用途
CN205109603U (zh) 一种新型沸腾床反应器
EA046737B1 (ru) Реактор с псевдоожиженным слоем, теплопроводящий водопровод и их применение в производстве акрилонитрила
CN210875254U (zh) 一种流化反应系统
CN110449093B (zh) 一种流化反应系统
CN115337871B (zh) 一种撤热水管、流化床反应器及其在丙烯腈制造中的应用
CN115337872B (zh) 一种撤热水管、流化床反应器及其在丙烯腈制造中的应用
EP4321243A1 (en) Cooling coil set, method for increasing reaction load, and method for preparing unsaturated nitrile
CA2995541A1 (en) Catalytic reactor
CN111905657B (zh) 一种大型化合成气制乙二醇反应器
EP3824998B1 (en) Fluidized bed reactor
AU2022297494A1 (en) Fluidized bed reactor, and device and method for preparing low-carbon olefin
EP4321244A1 (en) Heat removal pipe group, and application thereof in temperature control of fluidized-bed reactor and fabrication of unsaturated nitriles
CN221085574U (zh) 无稀相区高温带压流化床反应器
CN111569787B (zh) 一种列管式固定床反应器及其在烯烃环氧化反应中的应用
CN116550241A (zh) 一种撤热水管、流化床反应器及其在丙烯腈制造中的应用
CN114053961B (zh) 一种进料分布器及反应器
CN110180471B (zh) 一种用于费托合成的浆态床反应器及反应系统
CN210700020U (zh) 烯烃制备装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination