CN116550241A - 一种撤热水管、流化床反应器及其在丙烯腈制造中的应用 - Google Patents

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

Info

Publication number
CN116550241A
CN116550241A CN202210305903.5A CN202210305903A CN116550241A CN 116550241 A CN116550241 A CN 116550241A CN 202210305903 A CN202210305903 A CN 202210305903A CN 116550241 A CN116550241 A CN 116550241A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pipes
branch
pipe
reactor
tube
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
CN202210305903.5A
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 CN116550241A publication Critical patent/CN116550241A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Abstract

一种撤热管组，用于从反应器中撤走热量或者向所述反应器提供热量，其特征在于，包括至少1个第一撤热管，该第一撤热管包括：第一入口主管，该第一入口主管从所述反应器外部穿过所述反应器的反应器壁进入反应器内部；和至少2个与所述第一入口主管流体连通的第一支管，任意一个所述第一支管包括至少两个相邻的直管和用于使所述至少两个直管串联并流体连通的连接管件，其中，设任意一个所述第一支管中的全部所述直管的在垂直于各自纵轴的横截面上的截面积的平均值为该第一支管的截面积，则所述第一入口主管的垂直于该第一入口主管的纵轴的截面积与全部所述第一支管的横截面积之和的比值为0.5～1。

Description

一种撤热水管、流化床反应器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。
图1示出一种丙烯腈流化床反应器，其主要内构件包括：含氧气体分布板、丙烯氨分布器、撤热管、旋风分离器。在如图1所示的现有技术的丙烯腈反应器中，需总撤热管的85％甚至更多的撤热管都处于工作状态，即这些撤热管内均通有相对反应温度来说的冷的撤热介质，通过撤热介质的热交换，才能维持反应温度的稳定。此外，反应过程中往往通过切换撤热管来达到微调反应器温度的目的。然而，随意切换撤热管往往难以获得理想的调节效果。
发明内容
在现有技术的丙烯腈流化床反应器中，处于空管状态的撤热管比较少，可以在工作状态和空管状态之间切换的撤热管非常有限。随着装置运行周期的延长，撤热管表面的Mo垢附着更多，热传导效率下降，需更多的撤热管处于工作状态才能维持反应温度的稳定。另一方面，当设置较多撤热管时，由于需要在反应器壁上增加用于使向撤热管输送撤热介质的管路通过的开口，因此存在影响反应器壁强度的担忧。另一方面，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。另一方面，随着丙烯腈流化床反应器产能的增加，反应器内撤热段的撤热水管的数量也随之增加。由于需要穿过反应器壁向撤热水管内供应撤热介质，因此，反应器壁上的开口数量也相应增加，而过多的开口或过大的开口面积将会导致反应器壁强度的下降。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：
1.一种撤热管组，用于从反应器中撤走热量或者向所述反应器提供热量，包括至少1个第一撤热管，该第一撤热管包括：
第一入口主管，该第一入口主管从所述反应器外部穿过所述反应器的反应器壁进入反应器内部；和
至少2个与所述第一入口主管流体连通的第一支管，任意一个所述第一支管包括至少两个相邻的(优选的与所述反应器的纵轴平行的)直管和用于使所述至少两个直管串联并流体连通的连接管件，
其中，设任意一个所述第一支管中的全部所述直管的在垂直于各自纵轴的横截面上的截面积的平均值为该第一支管的截面积，则所述第一入口主管的垂直于该第一入口主管的纵轴的截面积与全部所述第一支管的横截面积之和的比值为0.5～1，优选为0.55～0.95，更优选为0.6～0.9。
2.前述或后述任一项所述的撤热管组，
所述第一支管的数量为2～8个，优选为2～6个，更优选为2～4个，和/或
任意一个所述第一支管包括2～20个所述直管，优选为2～16个，更优选为2～12个。
3.前述或后述任一项所述的撤热管组，
全部所述第一支管中的所述直管的总数为4～160个，优选为4～140个，更优选为4～120个。
4.前述或后述任一项所述的撤热管组，还包括至少1个第二撤热管，该第二撤热管包括：
第二入口主管，该第二入口主管从所述反应器外部穿过所述反应器的反应器壁进入反应器内部；和
1个与所述第二入口主管流体连通的第二支管，所述第二支管包括至少两个相邻的(优选的与所述反应器的纵轴平行的)直管和用于使所述至少两个直管串联并流体连通的连接管件，
其中，设所述第二支管中的全部所述直管的在垂直于各自纵轴的横截面上截面积的平均值为该第二支管的截面积，则所述第二入口主管的垂直于该第二入口主管的纵轴的截面积与所述第二支管的截面积之比为1.0～1.7，优选为1.05～1.4，更优选为1.1～1.25。
5.前述或后述任一项所述的撤热管组，
所述第二支管包括2～20个所述直管，优选为2～16个，更优选为2～12个。
6.前述或后述任一项所述的撤热管组，所述第一支管的数量占所述第一支管和所述第二支管总数的66％以下，优选为50％以下，还更优选为33％以下。
7.前述或后述任一项所述的撤热管组，包括至少1个第三撤热管，该第三撤热管包括：
第一出口主管，该第一出口主管从所述反应器内部穿过所述反应器的反应器壁到达反应器外部，和
至少2个与所述第一出口主管流体连通的第三支管，任意一个所述第三支管包括至少两个相邻的(优选的所述反应器的纵轴平行的)直管和用于使所述至少两个直管串联并流体连通的连接管件，
其中，设任意一个所述第三支管中的全部所述直管的在垂直于各自纵轴的横截面上截面积的平均值为该第三支管的截面积，则所述第一出口主管的垂直于该第一出口主管的纵轴的截面积与全部所述第三支管的横截面积之和的比值为0.5～1，优选为0.55～0.95，更优选为0.6～0.9。
8.前述或后述任一项所述的撤热管组，
所述第三支管的数量为2～8个，优选为2～6个，更优选为2～4个，和/或
任意一个所述第三支管包括2～20个所述直管，优选为2～16个，更优选为2～12个。
9.前述或后述任一项所述的撤热管组，
全部所述第三支管中的所述直管的总数为4～160个，优选为4～140个，更优选为4～120个。
10.前述或后述任一项所述的撤热管组，还包括至少1个第四撤热管，该第四撤热管包括：
第二出口主管，该第二出口主管从所述反应器内部穿过所述反应器的反应器壁到达反应器外部；和
1个与所述第二出口主管流体连通的第四支管，所述第四支管包括至少两个相邻的(优选的与所述反应器的纵轴平行的)直管和用于使所述至少两个直管串联并流体连通的连接管件，
其中，设所述第四支管中的全部所述直管的在垂直于各自纵轴的横截面上截面积的平均值为该第四支管的截面积，并且所述第二出口主管的垂直于该第二出口主管的纵轴的截面积与所述第四支管的截面积之比为1.0～1.7，优选为1.05～1.4，更优选为1.10～1.25。
11.前述或后述任一项所述的撤热管组，
所述第四支管包括2～20个所述直管，优选为2～16个，更优选为2～12个。
12.前述或后述任一项所述的撤热管组，与所述第一出口主管流体连通的所述第三支管的数量占所述第三支管和所述第四流体支管的总数的66％以下，优选为50％以下，还更优选为33％以下。
13.前述或后述任一项所述的撤热管组，所述第一支管、所述第二支管、所述第三支管和所述第四支管中的至少一个的各直管的外径各自独立地为80-180mm，优选90-170mm，和/或，各直管的内径各自独立地为60-150mm，优选70-140mm，和/或，各直管的长度各自独立地为4.0-13m，优选5.5-12.0m，和/或,所述第一入口主管和所述第一出口主管的外径各自独立地为100-270mm，优选为110-250mm，和/或，所述第一入口主管和所述第一出口主管的内径各自独立的80-250mm，优选为90-230mm，和/或,所述第二入口主管和所述第二出口主管的外径各自独立地为100-270mm，优选为110-250mm，和/或，所述第二入口主管和所述第二出口主管的内径各自独立的80-250mm，优选为90-230mm。
14.一种撤热管组，用于从反应器中撤走热量或者向所述反应器提供热量，包括：
至少1个第一入口主管，该第一入口主管穿过所述反应器的反应器壁进入反应器内部，
至少1个第一出口主管，该第一出口主管穿过所述反应器的反应器壁进入反应器内部，以及
至少2个支管，任意一个所述支管包括至少2个相邻的、与所述反应器的纵轴平行的直管和用于使所述至少2个直管串联并流体连通的连接管件，其中
任意1个所述第一入口主管与2个以上所述支管流体连通，并且
任意1个所述第一出口主管与2个以上所述支管流体连通，
其中，设任意一个与所述第一入口主管连通的支管中的全部所述直管的在垂直于各自纵轴的横截面上截面积的平均值为该支管的截面积，则所述第一入口主管的垂直于该第一入口主管的纵轴的截面积与全部与该第一入口主管流体连通的支管的横截面积之和的比值为0.5～1，优选为0.55～0.95，更优选为0.6～0.9，并且
其中，设任意一个与所述第一出口主管连通的支管中的全部所述直管的在垂直于各自纵轴的横截面上截面积的平均值为该支管的截面积，则所述第一出口主管的垂直于该第一出口主管的纵轴的截面积与全部与该第一出口主管流体连通的支管的横截面积之和的比值为0.5～1，优选为0.55～0.95，更优选为0.6～0.9。
15.前述或后述任一项所述的撤热管组，
所述支管的数量为2～8个，优选为2～6个，更优选为2～4个，和/或
任意一个所述支管包括2～20个所述直管，优选为2～16个，更优选为2～12个。
16.前述或后述任一项所述的撤热管组，
全部所述支管中的所述直管的总数为4～160个，优选为4～140个，更优选为4～120个。
17.权利要求14所述的撤热管组，还包括：
至少1个第二入口主管，和
至少1个第二出口主管，其中
任意1个所述第二入口主管与1个所述支管流体连通，并且
任意1个所述第二出口主管与1个所述支管流体连通，
其中，任意一个所述第二入口主管的垂直于该第二入口主管的纵轴的横截面积与与该第二入口主管流体连通的支管的中的全部所述直管的在垂直于各自纵轴的横截面上平均横截面积之比为1.0～1.7，优选为1.05～1.4，更优选为1.10～1.25，并且
其中，任意一个所述第二出口主管的垂直于该第二出口主管的纵轴的横截面积与与该第二出口主管流体连通的支管的中的全部所述直管的在垂直于所述反应器的纵轴的横截面上平均横截面积之比为1.0～1.7，优选为1.05～1.4，更优选为1.10～1.25。
18.前述或后述任一项所述的撤热管组，与所述第一出口主管流体连通的所述支管的数量占所述支管的总数的66％以下，优选为50％以下，还更优选为33％以下。
19.前述或后述任一项所述的撤热管组，所述支管的各直管的外径各自独立地为80-180mm，优选90-170mm，和/或，各直管的内径各自独立地为60-150mm，优选70-140mm，和/或，各直管的长度各自独立地为4.0-13m，优选5.5-12.0m，和/或,所述第一入口主管和所述第一出口主管的外径各自独立地为100-270mm，优选为110-250mm，和/或，所述第一入口主管和所述第一出口主管的内径各自独立的80-250mm，优选为90-230mm，和/或,所述第二入口主管和所述第二出口主管的外径各自独立地为100-270mm，优选为110-250mm，和/或，所述第二入口主管和所述第二出口主管的内径各自独立的80-250mm，优选为90-230mm。
20.一种反应器，该反应器包括前述或后述任一项所述的撤热管组，并且，所述第一入口主管、所述第二入口主管、所述第一出口主管和所述第二出口主管中的任意一个穿过所述反应器的器壁并通过连接件与所述器壁气密连接。
21.一种反应器的撤热方法，使用前述或后述任一项所述的撤热管组由所述反应器中回收反应所产生的热量，或者使用权利要求1-11任意一项所述的撤热管组向所述反应器提供反应所需的热量。
22.前述或后述任一项所述的撤热管组在用于烯烃(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)的流化床反应器中的用途。
23.一种不饱和腈的制造方法，包括在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，所述流化床反应器包括前述或后述任一项所述的撤热管组。
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热管组的俯视示意图。
图3是本发明的流化床反应撤热管组的正视示意图。
图4A-4C是本发明的撤热管组的撤热管的布置示意图。
图5是本发明的撤热管组示意图。
图6是本发明的撤热管组示意图。
图7A和7B是本发明的撤热管组示意图。
图8A和8B是本发明的撤热管组示意图。
附图标记说明：
1：流化床反应器器壁
2、10、20：流化床反应器的撤热管
3：流化床反应器的撤热管入口
4：流化床反应器的撤热管出口
5：撤热管下连接管件
6：撤热管上连接管件
7：含氧气体分布板
8：丙烯氨分布器
9：高效旋风分离器
技术效果
根据本发明的撤热管组和流化床反应器，可以提高装置目标产物的生产能力，降低装置运行成本。
根据本发明的撤热管组和流化床反应器，可以加快流化床内流型的改变，提高传质效率。
根据本发明的撤热管组和流化床反应器，可以在增加撤热管数量的情况下，减少反应器壁上的开口数量和总开口面积，从而避免反应器壁强度的降低。
根据本发明的撤热管组和流化床反应器，可以灵敏、准确地控制反应器温度。
根据本发明的撤热管组和流化床反应器，可以有效地抑制气泡的生长，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。
根据本发明的撤热管组和流化床反应器，可以降低气固相的返混程度，减少深度氧化产物的生成。
根据本发明的撤热管组和流化床反应器，可以提高传热效率，延长装置运行周期。
根据本发明的撤热管组和流化床反应器，可以在流化床反应器的撤热段的单位截面积内设置更多的直管，从而增强撤热能力。
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。
本发明的“撤热管组”和“撤热管”可以用于从进行放热反应(或者反应的某些放热阶段)的反应器中移除多余热量，使反应维持在一定温度范围内。但本发明的“撤热管组”和“撤热管”也可以用于向进行吸热反应(或者反应的某些吸热阶段)的反应器提供热量，是反应维持在一定温度范围内。
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热段和设置在所述反应撤热段中的撤热管组。
根据本发明的一个实施方式，所述撤热管组的直管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“撤热段”，指的是所述流化床反应器中设置有撤热管组的区域，更特别是指所述撤热管组的直管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管组的直管的区域。
在理想状态下，撤热段内的撤热管组可以按照图2所示的排布方式，即各个撤热管以直线的方式排布。然而，为了进一步改善流化情况以及装置高生产能力的需求，现有技术的撤热管组存在不能满足装置正常运行的可能，另一方面，如图1所示，流化床反应器的撤热段内还包括旋风分离器的9的料腿等其他内构件。本发明通过使同一个撤热管中的两个连接管件之间成角度，能够解决这一技术问题。
具体而言，根据本发明的一个实施方式，撤热管组设置在流化床反应器的撤热段内，所述撤热段设置在所述流化床反应器的流化床层内，所述撤热管组包括撤热管2。如图3所示，每1个所述撤热管2包括：入口3、出口4、至少3个相邻的直管和用于使任意两个相邻的直管串联并流体连通的连接管件。在图4A-4C和5中，当连通任意两个直管的连接管件位于直管的下方(在后文中，有时简称为“下连接管件5”)时，则与之相邻的另一个连接管件则位于直管的上方(在后文中，有时简称为“下连接管件6”)。
根据本发明的一个实施方式，撤热管组包括至少1个,优选10至100个，更优选为20-80个撤热管，所述撤热管包括N个(N大于等于3，优选地，N为3至30，更优选地N为3至20)直管和用于使任意两个相邻的所述直管串联并流体连通的N-1个连接管件。
另一方面，如图3所示，设所述撤热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)，则在所述撤热段所述长度L的整个区域内，优选在所述撤热段中心点上下49％L的区域内更优选在所述撤热段中心点以上45％L以下38％L的区域内，更优选在所述撤热段中心点以上40％L以下8％L的区域内的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，设所述撤热段的横切面的面积为S1(单位是m2)，则在所述撤热段的横切面内，所述撤热管组的全部直管的横切面的外轮廓周长为L1(单位是m)，则L1/S1为1.0-6.0m-1，优选为2.0-4.0m-1，更优选为2.5-3.5m-1。
如图3所示，根据本发明的一个实施方式，至少1个所述撤热管中，至少1个连接管件在所述横切面上的投影的中心轴线的延长线与至少1个其他连接管件在所述横切面上的投影的中心轴线的延长线的夹角大于0°且小于180°，优选为30°～150°，更优选为60°～120°，更优选为90°。
具体而言，在所述横截面上的投影中，同一个撤热管2中的直管和连接管件可以按照图4A～4C所示的布置方式来布置。
根据本发明的一个实施方式，撤热管组中的撤热管2的直管的横切面外轮廓基本上为圆形，其外轮廓周长L＝3.14×D。在此，D为所述直管外轮廓的直径(单位是m)。因此，在如图5所示的所述撤热段的横切面内，所述撤热管组的全部直管的横切面的外轮廓周长之和L1即为所述撤热段的横切面内全部直管的外轮廓周长的总和。
根据本发明的一个实施方式，设所述横切面内的所述撤热管组的全部直管数量为N，则所述横切面的单位面积内的直管数量N/S1为4-16个/m2，优选为5-12个/m2，更优选为6-11个/m2。
根据本发明的一个实施方式，所述丙烯腈流化床反应器的撤热段的横切面为圆形、椭圆形或卵形，优选为圆形。并且所述横切面的面积为20-700m2，优选为35-350m2。
根据本发明的一个实施方式，所述撤热段的长度L为4-13m，优选5-12m。
根据本发明的一个实施方式，所述撤热管组中的各个直管外径可以相同或不同。具体而言，所述撤热管组中的所述直管的外径各自独立地为80-180mm，优选90-170mm，和/或，所述直管的内径各自独立地为60-150mm，优选70-140mm，和/或，所述直管的长度各自独立地为4-13m，优选5-12m。
根据本发明的一个实施方式，所述撤热管组和使用本发明的撤热管组的流化床反应器除了用于丙烯氨氧化制备丙烯腈的反应之外，还可以应用于其他流化床反应，例如丙烷氨氧化制备丙烯腈、等。根据本发明的一个实施方式，根据具体反应的不同，所述撤热管组能够从流化床反应器中回收1-10MPa的饱和蒸汽，优选2-8MPa的饱和蒸汽，更优选3-5MPa的饱和蒸汽。
根据本发明的一个实施方式，所述撤热管组使得所述流化床反应器的撤热段的横切面的单位截面积(m2)每小时能够回收0.5-3.0t的4.5MPa饱和蒸汽的热量，优选每小时能够回收1.0-2.5t的4.5MPa饱和蒸汽的热量，更优选每小时能够回收1.5-2.0t的4.5MPa饱和蒸汽的热量。
根据本发明的一个方面，所述撤热管组每小时能够从直径为不大于5米的所述流化床反应器移出15-60t蒸汽的热量，优选每小时能够移出20-40t蒸汽的热量。
根据本发明的一个方面，所述撤热管组每小时能够从直径为不大于7米的所述流化床反应器移出20-100t蒸汽的热量，优选每小时能够移出40-80t蒸汽的热量。
根据本发明的一个方面，所述撤热管组每小时能够从所述直径为不大于10米的所述流化床反应器移出60-200t蒸汽的热量，优选每小时能够移出90-160t蒸汽的热量。
根据本发明的一个方面，所述撤热管组每小时能够从所述直径为不大于12米的流化床反应器移出60-300t蒸汽的热量，优选每小时能够移出140-250t蒸汽的热量。
根据本发明的一个方面，所述撤热管组每小时能够从所述直径为不大于15米的流化床反应器移出100-500t蒸汽的热量,优选每小时能够移出200-400t蒸汽的热量。
根据本发明的一个实施方式，设如图6所示的流化床反应器的撤热段的圆形横切面的半径为R，则所述横切面的中心区域是指距离该圆形横切面的圆心一定距离以内的范围(即图6中的虚线以内的范围)，而所述横切面的外围区域是指中心区域以外的区域(即图6中的虚线至反应器壁1的范围)。根据本发明的一个实施方式，所述横切面的中心区域是指距离横切面的圆心3/4R以内的圆形区域，优选为距离横切面的圆心2/3R以内的圆形区域，更优选为距离横切面的圆心1/2R以内的圆形区域，还更优选为距离横切面的圆心1/3R以内的圆形区域。
根据本发明的一个实施方式，所述撤热管组包括：至少1个第一撤热管10，该第一撤热管10包括n1个相邻的、垂直于所述横切面(平行于所述流化床反应器的中心轴线方向的)直管a和n1-1个用于使所述n1个直管串联并且流体连通的连接管件，其中，2<n1<30,优选为2<n1<20，更优选为2<n1<10；以及至少1个第二撤热管20，该第二撤热管20包括n2个相邻的、垂直于所述横切面(平行于所述流化床反应器的中心轴线方向的)直管b和n2-1个用于使所述n2个直管串联并且流体连通的连接管件，其中2<n2<30,优选为2<n2<20，更优选为2<n2<10。第一撤热管10的全部直管中的大于50％(优选60％以上、更优选70％)数量的直管在所述流化床反应器的撤热段的横切面的中心区域内，而第二撤热管20的全部直管中的小于50％(优选40％以下、更优选30％以下)的数量的直管在所述横切面的中心区域内。例如，当第一撤热管10具有8个直管时，5个以上的直管在所述横切面的中心区域内，或者当第一撤热管10具有7个直管时，4个以上的直管在所述横切面的中心区域内。另一方面，当第二撤热管20具有6个直管时，2个以下的直管在所述横切面的中心区域内，或者当第二撤热管20具有5个直管时，2个以下的直管在所述横切面的中心区域内。
在发明的一个实施方式中，第一撤热管10的全部直管的外轮廓周长之和与第二撤热管20的全部直管的外轮廓周长之和之间的比值为大于1且小于等于2，更优选为大于1且小于等于1.5，还更优选大于1且小于等于1.1。
在本发明的一个实施方式中，第一撤热管10的直管a的数量n1与第二撤热管20的直管b的数量n2满足以下关系：
n1-n2<5，并且优选地，n1-n2<3。
在本发明的一个实施方式中，所述直管a的外径与所述直管b的外径之比为1-1.8，优选为1-1.5。
本发明的上述实施方式的撤热管组能够以0.1-2℃的幅度调节反应器温度。
本发明的所述实施方式的撤热管组能够以0.5-1℃的幅度反应器温度。
如图7A和7B所示，本发明的一个实施方式的撤热管组包括至少一个第一撤热管11，该第一撤热管11包括第一入口主管111和至少2个(图7A中为2个，图7B中为3个)第一支管112，该至少2个第一支管112分别与第一入口主管111流体连通。第一入口主管111穿过反应器壁1以向各个第一支管112供应撤热介质。第一支管112中的任意一个均包括至少2个相邻(优选与反应器的纵轴平行)的直管和用于使所述至少两个直管串联并流体连通的连接管件。
在本发明的一个实施方式中，与第一入口主管111流体连通的第一支管112的数量为2～8个，优选为2～6个，更优选为2～4个。当与一个第一入口主管111流体连通的第一支管112的数量超过8个时，为了向全部第一支管112供应足够的撤热介质，则第一入口主管111需要具有过大的管径(截面积)，为了使这样的第一入口主管111穿过反应器壁，则需要相应地增大反应器壁上的开口，进而导致反应器壁强度下降或制造成本上升。
对于组成任意一个第一支管112的直管数量没有特别限定，通常为2～20个，优选为2～10个，更优选为2～6个。对于构成第一撤热管11中的全部第一支管112的直管数量没有特别限定，但通常为4～160个，优选为4～140个，更优选为4～120个。当直管数量多于上述范围时，将导致第一撤热管内的撤热介质的蒸发率下降，进而影响撤热效果。
在本发明的一个实施方式中，第一入口主管111的垂直于其自身纵轴的横截面积为S111。任意一个第一支管112中全部的直管的截面积的平均值被设定为该第一支管112的截面积。此处，“直管的截面积”是指任意一个直管在垂直于其自身的纵轴的横截面上的截面积。以图7A为例，构成一个第一支管112的直管数量为6个，则将该6个直管各自的截面积之和再除以6，所获得的6个直管的截面积的平均值设定为该第一支管112的截面积S112。如图7A所示，第一撤热水管11中的两个第一支管112的截面积之和为S112total。在本发明的一个实施方式中，S111/S112 total为0.5～1。当S111/S112total的比值小于0.5时，因第一入口撤热介质流速大导致的喘动或者第一支管撤热介质内流速小导致杂质沉积在管内。另一方面，为了防止第一入口主管的管径过大进而造成反应器壁强度下降的角度考虑，希望S111/S112 total的比值为1以下。S111/S112 total的比值优选为0.55～0.95，更优选为0.6～0.9。
如图7A和7B所示，在本发明的一个实施方式中，撤热管组包括至少一个第二撤热管12。该第二撤热管12包括第二入口主管121和与该第二入口主管121流体连通的1个第二支管122。第二支管112包括至少2个相邻(优选与反应器的纵轴平行)的直管和用于使所述至少两个直管串联并流体连通的连接管件。
对于组成任意一个第二支管122的直管数量没有特别限定，通常为2～20个，优选为2～16个，更优选为2～12个。当直管数量多于上述范围时，将导致第二撤热管内的撤热介质的蒸发率下降，进而影响撤热效果。
在本发明的一个实施方式中，第二入口主管121的垂直于其自身纵轴的横截面积为S121。第二支管122中全部的直管的截面积的平均值被设定为该第二支管122的截面积S122。以图7A为例，构成第二支管122的直管数量为8个，则将该8个直管各自的截面积之和再除以8，所获得的8个直管的截面积的平均值设定为该第二支管122的截面积S122。在本发明的一个实施方式中，S121/S122为1.0～1.7。当S121/S122的比值小于1时，存在第二入口主管121内撤热介质流速大导致的喘动或者第二支管122撤热介质因流速小导致杂质沉积造成撤热效果变差。另一方面，从成本的角度考虑，希望S121/S122的比值为1.7以下。S121/S122的比值优选为1.05～1.4，更优选为1.1～1.25。
在本发明的一个实施方式中，与第一入口主管111流体连通的第一支管112的数量占第一支管112与第二支管122的总数的66％以下，优选为50％以下，还更优选为33％以下。
如图8A和8B所示，本发明的一个实施方式的撤热管组包括至少一个第三撤热管13，该第三撤热管13包括第一出口主管131和至少2个(图8A中为2个，图8B中为3个)第三支管132，该至少2个第三支管132分别与第一出口主管131流体连通。第一出口主管131穿过反应器壁1以接收来自于各个第三支管132的撤热介质，从而将撤热介质输送至反应器外部。第三支管132中的任意一个均包括至少2个相邻的(优选与反应器的纵轴平行)直管和用于使所述至少两个直管串联并流体连通的连接管件。
在本发明的一个实施方式中，与第一出口主管131流体连通的第三支管132的数量为2～8个，优选为2～6个，更优选为2～4个。当与一个第一出口主管131流体连通的第三支管132的数量超过8个时，为了向全部第三支管132供应足够的撤热介质，则第一出口主管131需要具有过大的管径(截面积)，为了使这样的第一入口主管131穿过反应器壁，则需要相应地增大反应器壁上的开口，进而导致反应器壁强度下降或制造成本上升。
对于组成任意一个第三支管132的直管数量没有特别限定，通常为2～20个，优选为2～16个，更优选为2～12个。对于构成第三撤热管13中的全部第三支管132的直管数量没有特别限定，但通常为4～160个，优选为4～140个，更优选为4～120个。当直管数量多于上述范围时，将导致第三撤热管内的撤热介质的蒸发率下降，进而影响撤热效果。
在本发明的一个实施方式中，第一出口主管131的垂直于其自身纵轴的横截面积为S131。任意一个第三支管132中全部的直管的截面积的平均值被设定为该第三支管132的截面积。此处，“直管的截面积”是指任意一个直管在垂直于其自身的纵轴的横截面上的截面积。以图8A为例，构成一个第三支管132的直管数量为6个，则将该6个直管各自的截面积之和再除以6，所获得的6个直管的截面积的平均值设定为该第三支管132的截面积S132。如图8A所示，第三撤热水管13中的两个第三支管132的截面积之和为S132total。在本发明的一个实施方式中，S131/S132 total为0.5～1。当S131/S132total的比值小于0.5时，因第三出口撤热介质流速大导致的喘动或者第三支管撤热介质内流速小导致杂质沉积在管内。另一方面，为了防止第一出口主管的管径过大进而造成反应器壁强度下降的角度考虑，希望S131/S132 total的比值为1以下。S131/S132 total的比值优选为0.55～0.95，更优选为0.6～0.9。
如图8A和8B所示，在本发明的一个实施方式中，撤热管组包括至少一个第四撤热管14。该第四撤热管14包括第二出口主管141和与该第二出口主管141流体连通的1个第四支管142。第四支管142包括至少2个相邻(优选与反应器的纵轴平行)的直管和用于使所述至少两个直管串联并流体连通的连接管件。
对于组成任意一个第四支管142的直管数量没有特别限定，通常为2～20个，优选为2～16个，更优选为2～12个。当直管数量多于上述范围时，将导致第四撤热管内的撤热介质的蒸发率下降，进而影响撤热效果。
在本发明的一个实施方式中，第二出口主管141的垂直于其自身纵轴的横截面积为S141。第四支管142中全部的直管的截面积的平均值被设定为该第四支管142的截面积S142。以图8A为例，构成第四支管142的直管数量为8个，则将该8个直管各自的截面积之和再除以8，所获得的8个直管的截面积的平均值设定为该第四支管142的截面积S142。在本发明的一个实施方式中，S141/S142为1.0～1.7。当S141/S142的比值小于1.0时，存在第二出口主管141内撤热介质流速大导致的喘动或者第四支管142撤热介质因流速小导致杂质沉积造成撤热效果变差。另一方面，从成本的角度考虑，希望S141/S142的比值为1.7以下。S141/S142的比值优选为1.05～1.4，更优选为1.1～1.25。
在本发明的一个实施方式中，与第一出口主管131流体连通的第三支管132的数量占第三支管132与第四支管142的总数的66％以下，优选为50％以下，还更优选为33％以下。
在本发明的一个实施方式中，组成第一支管111、第二支管112、第三支管113和第四支管114中的至少一个的各直管的外径可以相同或不同，并且各自独立地为80-180mm，优选90-170mm，和/或，各直管的内径各自独立地为60-150mm，优选70-140mm，和/或，各直管的长度各自独立地为4.0-13m，优选5.5-12.0m，和/或,所述第一入口主管和所述第一出口主管的外径各自独立地为100-270mm，优选为110-250mm，和/或，所述第一入口主管和所述第一出口主管的内径各自独立的80-250mm，优选为90-230mm，和/或,所述第二入口主管和所述第二出口主管的外径各自独立地为100-270mm，优选为110-250mm，和/或，所述第二入口主管和所述第二出口主管的内径各自独立的80-250mm，优选为90-230mm。
在本发明的一个实施方式中，第一支管可以用作第三支管或第四支管，第二支管也可以用作第三支管或第四支管。另一方面，第三支管可以用作第一支管或第二支管，同样，第四支管也可以被用作第一支管或第二支管。换言之，第一入口主管可以与选自第三支管和第四支管中的至少2个支管流体连通，第二入口主管可以与选自第三支管和第四支管中的任意一个支管流体连通。另一方面，第一出口主管可以与选自第一支管和第二支管中的至少2个支管流体连通，第二出口主管可以与选自第一支管和第二支管中的任意一个支管流体连通。
根据本发明的一个实施方式，还涉及一种调节流化床反应器温度的方法，所述流化床反应器包括本发明的撤热管组，该方法包括：在反应过程中，通过所述第一撤热管10和所述第二撤热管20之间的切换，来调节所述流化床反应器的温度。
本发明的调节流化床反应器温度的方法能够以0.1-2℃、优选0.5-1℃的幅度调节流化床反应器的温度。
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/空气的摩尔比一般为1：1.05-1.3：1.8-2.0(以分子氧计，以空气计为8.5-9.6)，反应温度一般为420-440℃，反应压力(表压)一般为0.03-0.14MPa，并且催化剂WWH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)。
实施例1
流化床反应器直径为9米，装填180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，内设高度相同的直管共480个，分为44个撤热管，其中12个撤热管采用图4A的排布方式，撤热段中心点处的横切面单位面积内的直管数量为7.6个/m2，，撤热管外径为89mm，L1/S1为2.1/m。
在丙烯进料量为7700NM3/h，反应温度为430℃，反应压力为0.06Mpa，丙烯：氨：空气为1：1.05：9.2(以空气计，下同)条件下，每小时撤热量为1.24t的4.0MPa饱和蒸汽/m2。
实施例2
流化床反应器直径为9米，装填180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，内设高度相同的直管共584个，分为56个撤热管，其中44个撤热管采用图4B的排布方式，撤热段中心点处的横切面单位面积内的直管数量为9.2个/m2，撤热管外径为114mm，L1/S1为3.3/m。
在丙烯进料量为7700NM3/h，反应温度为430℃，反应压力为0.06Mpa，丙烯：氨：空气为1：1.05：9.2条件下，每小时撤热量为1.24t4.5MPa蒸汽/m2。
实施例3
流化床反应器直径为9米，装填180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，内设高度相同的直管共572个，分为52个撤热管，其中44个撤热管采用图4A或4C所示的两种排布方式，撤热段中心点处横切面单位面积内的直管数量为9.0个/m2，每组由6、10、12个撤热管直管通过直管连接件串联而成，撤热管外径为140mm，L1/S1为4.0。
在丙烯进料量为11800NM3/h，反应温度为430℃，反应压力为0.06Mpa，丙烯：氨：空气为1：1.05：9.2条件下，每小时撤热量为1.98t4.5MPa蒸汽/m2。
实施例4
流化床反应器直径为9米，装填180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，内设高度相同的直管共732个，分为70个撤热管，其中60个撤热管采用图4A或4C所示的两种排布方式，撤热段中心点处横切面单位面积内的直管数量为11.5个/m2，每组由6、10、12个撤热管直管通过直管连接件串联而成，撤热管外径为140mm，L1/S1为5.1。
在丙烯进料量为11800NM3/h，反应温度为430℃，反应压力为0.06Mpa，丙烯：氨：空气为1：1.05：9.2条件下，每小时撤热量为2.01t4.5MPa蒸汽/m2。
实施例5
流化床反应器直径为9米，装填180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，内设高度相同的直管共732个，分为70个撤热管，其中52个撤热管采用图4A或4C所示的两种排布方式，撤热段中心点处横切面单位面积内的直管数量为11.5个/m2，每组由6、10、12个撤热管直管通过直管连接件串联而成，撤热管外径为89mm，L1/S1为3.2。
在丙烯进料量为11800NM3/h，反应温度为430℃，反应压力为0.06Mpa，丙烯：氨：空气为1：1.05：9.2条件下，每小时撤热量为1.98t4.5MPa蒸汽/m2。
比较例1
流化床反应器直径为9米，装填180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，内设高度相同的直管共380个，分为36组，采用图2的撤热管组排布方式，撤热段中心点处横切面单位面积内的直管数量为6.0个/m2，撤热管外径为89mm，L1/S1为1.67/m。
在丙烯进料量为11800NM3/h，反应温度为430℃，反应压力为0.06Mpa，丙烯：氨：空气为1：1.05：9.2条件下，每小时撤热量为1.98t4.5MPa蒸汽/m2，在装置运行过程中，撤热管组无法稳定控制反应温度，由于撤热管数量不足，不能满足装置长期稳定运行。
比较例2
流化床反应器直径为9米，装填180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，内设高度相同的直管共584个，共分为56个撤热管，采热管排布方式，撤热段中心点处横切面单位面积内的直管数量为9.18个/m2，每组由6、10、12个撤热管直管通过直管连接件串联而成，撤热管外径为140mm，L1/S1为4.04/m。
在丙烯进料量为11800NM3/h，反应温度为430℃，反应压力为0.06Mpa，丙烯：氨：空气为1：1.05：9.2条件下，撤热量为1.98t蒸汽/m2。
装置虽然能满足正常运行，但是无法满足装置停车时对内构件的维检修。
实施例6：
流化床反应器直径为9米，装填180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，内设高度相同的直管共416个，分为44个撤热管。其中1个撤热管为由6个直管a串联组成的第一撤热管，该第一撤热管的4个直管a位于反应器撤热段横截面中距离圆心的3/4半径(3/4R)的范围内。1个撤热管为由6个直管b组成的第二撤热管，该第二撤热管的4个直管b位于反应器撤热段横截面中距离圆心的3/4R的范围之外。支管a的外径与支管b的外径之比为1，并且构成第一撤热管的全部直管a的外轮廓总周长与构成第二撤热管的直管b的外轮廓总周长之比为1
在丙烯进料量为7700NM3/h，反应温度为430℃，反应压力为0.06Mpa，丙烯：氨：空气为1：1.05：9.2条件下，通过任意一个第一撤热管与任意一个第二撤热管之间的切换，能够以1.5℃的幅度调节反应器温度。
实施例7
流化床反应器直径为9米，装填180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，内设高度相同的直管共584个，共分为56个撤热管。其中1个撤热管为由7个直管a串联组成的第一撤热管，该第一撤热管的5个直管a位于反应器撤热段横截面中距离圆心的2/3R的范围内。另一个撤热管为由8个直管b串联组成的第二撤热管，该第二撤热管的5个直管b位于反应器撤热段横截面中距离圆心的2/3R的范围之外。支管a的外径与支管b的外径之比为1.3，并且构成第一撤热管的全部直管a的外轮廓总周长与构成第二撤热管的直管b的外轮廓总周长之比为1.12。
在丙烯进料量为11800NM3/h，反应温度为430℃，反应压力为0.06Mpa，丙烯：氨：空气为1：1.05：9.2条件下，通过任意一个第一撤热管与任意一个第二撤热管之间的切换，能够以0.8℃的幅度调节反应器温度。
实施例8
流化床反应器直径为9米，装填180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，内设高度相同的直管共584个，共分为56个撤热管。其中1个撤热管为由12个直管a串联组成的第一撤热管，该第一撤热管的10个直管a位于反应器撤热段横截面中距离圆心的2/3R的范围内。另一个撤热管为由8个直管b串联组成的第二撤热管，该第二撤热管的6个直管b位于反应器撤热段横截面中距离圆心的2/3R的范围之外。支管b的外径与支管a的外径之比为1.5，并且构成第一撤热管的全部直管的外轮廓总周长与构成第二撤热管的直管的外轮廓总周长之比为1.05。
在丙烯进料量为11800NM3/h，反应温度为430℃，反应压力为0.06Mpa，丙烯：氨：空气为1：1.05：9.2条件下，通过任意一个第一撤热管与任意一个第二撤热管之间的切换，能够在0.5℃的幅度调节反应器温度。
实施例9
流化床反应器直径为9米，装填180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，内设高度相同的直管共584个，共分为56个撤热管。其中1个撤热管为由12个直管a串联组成的第一撤热管，该第一撤热管的10个直管a位于反应器撤热段横截面中距离圆心的2/3R的范围内。另一个撤热管为由19个直管b串联组成的第二撤热管，该第二撤热管的8个直管b位于反应器撤热段横截面中距离圆心的2/3R的范围之外。支管a的外径与支管b的外径之比为1.7，并且构成第一撤热管的全部直管的外轮廓总周长与构成第二撤热管的直管的外轮廓总周长之比为1.08。
在丙烯进料量为11800NM3/h，反应温度为430℃，反应压力为0.06Mpa，丙烯：氨：空气为1：1.05：9.2条件下，通过任意一个第一撤热管与任意一个第二撤热管之间的切换，能够在0.7℃的幅度调节反应器温度。
比较例3：
流化床反应器直径为9米，装填180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，内设高度相同的直管共584个，共分为56个撤热管。其中1个撤热管为由12个直管a串联组成的第一撤热管，该第一撤热管的10个直管a位于反应器撤热段横截面中距离圆心的2/3R的范围内。另一个撤热管为由8个直管b串联组成的第二撤热管，该第二撤热管的4个直管b位于反应器撤热段横截面中距离圆心的2/3R的范围之外。支管a的外径与支管b的外径之比为1.2，并且构成第一撤热管的全部直管的外轮廓总周长与构成第二撤热管的直管的外轮廓总周长之比为1.9。
在丙烯进料量为11800NM3/h，反应温度为430℃，反应压力为0.06Mpa，丙烯：氨：空气为1：1.05：9.2条件下，通过任意一个第一撤热管与任意一个第二撤热管之间的切换，只能够以7.8℃的幅度调节反应器温度。
比较例4：
流化床反应器直径为9米，装填180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，内设高度相同的直管共584个，共分为56个撤热管。其中1个撤热管为由12个直管a串联组成的第一撤热管，该第一撤热管的10个直管a位于反应器撤热段横截面中距离圆心的2/3R的范围内。另一个撤热管为由8个直管b串联组成的第二撤热管，该第二撤热管的4个直管b位于反应器撤热段横截面中距离圆心的2/3R的范围内。支管a的外径与支管b的外径之比为1.2，并且构成第一撤热管的全部直管的外轮廓总周长与构成第二撤热管的直管的外轮廓总周长之比为1.64。
在丙烯进料量为11800NM3/h，反应温度为430℃，反应压力为0.06Mpa，丙烯：氨：空气为1：1.05：9.2条件下，通过第一撤热管与第二撤热管之间的切换，只能够以6.3℃的幅度调节反应器温度。
实施例10
流化床反应器直径为9米，装填180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。反应器撤热段共设8组第一撤热管。在任意一个第一撤热管中，第一入口主管与2个第一支管流体连通。任意一个第一支管由12个相邻的直管组成。第一入口主管内径为130mm，第一支管内径为100mm，第一入口主管的截面积与2个第一支管的截面积之和的比值为0.85。
在丙烯进料量为11800NM3/h，反应温度为430℃，反应压力为0.06Mpa，丙烯：氨：空气为1：1.05：9.2条件下，在装置一个运行周期内，反应器温度能够维持在正常范围内，通过不同撤热管之间的切换，最低可以在1.5℃的幅度调节反应器温度。
实施例11
流化床反应器直径为9米，装填180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。反应器撤热段共设12组第一撤热管。在任意一个第一撤热管中，第一入口主管与3个第一支管流体连通。任意一个第一支管由10个相邻的直管组成。第一入口主管内径为100mm，第一支管内径为80mm，第一入口主管的截面积与3个第一支管的截面积之和的比值为0.52。
在丙烯进料量为11800NM3/h，反应温度为430℃，反应压力为0.06Mpa，丙烯：氨：空气为1：1.05：9.2条件下，在装置一个运行周期内，反应器温度能够维持在正常范围内，通过不同撤热管之间的切换，最低可以在1.2℃的幅度调节反应器温度。
比较例5
流化床反应器直径为9米，装填180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。反应器撤热段共设8组第一撤热管。在任意一个第一撤热管中，第一入口主管与3个第一支管流体连通。任意一个第一支管由8个相邻的直管组成。第一入口主管内径为140mm，第一支管内径为120mm，第一入口主管的截面积与3个第一支管的截面积之和的比值为0.45。
在丙烯进料量为11800NM3/h，反应温度为430℃，反应压力为0.06Mpa，丙烯：氨：空气为1：1.05：9.2条件下，存在撤热管内壁因沉积物累积导致撤热效率变低甚至撤热管堵塞失效的风险，需要停车维护。
实施例12
流化床反应器直径为9米，装填180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。反应器撤热段共设12组第一撤热管和12个第二撤热管。在任意一个第一撤热管中，第一入口主管与3个第一支管流体连通。任意一个第一支管由8个相邻的直管组成。第一入口主管内径为150mm，第一支管内径为100mm，第一入口主管的截面积与3个第一支管的截面积之和的比值为0.75。在任意一个第二撤热管中，第二入口主管与1个第二支管流体连通，并且任意一个第二支管由10个相邻并且串联连通的直管组成。第二入口主管内径为110mm，第二支管内径为100mm，第二入口主管的截面积与第二支管的截面积之和的比值为1.1。
在丙烯进料量为11800NM3/h，反应温度为430℃，反应压力为0.06Mpa，丙烯：氨：空气为1：1.05：9.2条件下，在装置一个运行周期内，反应器温度能够维持在正常范围内。
实施例13
流化床反应器直径为9米，装填180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。反应器撤热段共设8组第三撤热管。在任意一个第三撤热管中，第一出口主管与2个第三支管流体连通。任意一个第三支管由12个相邻的直管组成。第一出口主管的的内径为130mm，第三支管内径为100mm，第一出口主管的截面积与2个第三支管的截面积之和的比值为0.85。
在丙烯进料量为11800NM3/h，反应温度为430℃，反应压力为0.06Mpa，丙烯：氨：空气为1：1.05：9.2条件下，在装置一个运行周期内，反应器运行平稳。
比较例6
流化床反应器直径为9米，装填180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。反应器撤热段共设8组第三撤热管。在任意一个第三撤热管中，第一出口主管与3个第三支管流体连通。任意一个第三支管由8个相邻的直管组成。第一出口主管的的内径为140mm，第三支管内径为120mm，第一出口主管的截面积与3个第三支管的截面积之和的比值为0.45。
在丙烯进料量为11800NM3/h，反应温度为430℃，反应压力为0.06Mpa，丙烯：氨：空气为1：1.05：9.2条件下，第三撤热管内存在撤热管内壁因沉积物累积导致撤热效率变低甚至撤热管堵塞失效的风险，需要停车维护。
实施例14
流化床反应器直径为9米，装填180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。反应器撤热段共设12组第三撤热管和12个第四撤热管。在任意一个第三撤热管中，第一出口主管与3个第三支管流体连通。任意一个第三支管由8个相邻的直管组成。第一出口主管的的内径为150mm，第三支管内径为100mm，第一出口主管的截面积与3个第一支管的截面积之和的比值为0.75。在任意一个第二撤热管中，第二出口主管与1个第四支管流体连通，并且任意一个第四支管由10个相邻并且串联连通的直管组成。第二出口主管的内径为110mm，第四支管内径为100mm，第二出口主管的截面积与第四支管的截面积的比值为1.1。
在丙烯进料量为11800NM3/h，反应温度为430℃，反应压力为0.06Mpa，丙烯：氨：空气为1：1.05：9.2条件下，在装置一个运行周期内，反应器温度能够维持在正常范围内。

Claims (23)

1.一种撤热管组，用于从反应器中撤走热量或者向所述反应器提供热量，其特征在于，包括至少1个第一撤热管，该第一撤热管包括：
第一入口主管，该第一入口主管从所述反应器外部穿过所述反应器的反应器壁进入反应器内部；和
至少2个与所述第一入口主管流体连通的第一支管，任意一个所述第一支管包括至少两个相邻的(优选的与所述反应器的纵轴平行的)直管和用于使所述至少两个直管串联并流体连通的连接管件，
其中，设任意一个所述第一支管中的全部所述直管的在垂直于各自纵轴的横截面上的截面积的平均值为该第一支管的截面积，则所述第一入口主管的垂直于该第一入口主管的纵轴的截面积与全部所述第一支管的横截面积之和的比值为0.5～1，优选为0.55～0.95，更优选为0.6～0.9。
2.权利要求1所述的撤热管组，其特征在于，
所述第一支管的数量为2～8个，优选为2～6个，更优选为2～4个，和/或
任意一个所述第一支管包括2～20个所述直管，优选为2～16个，更优选为2～12个。
3.权利要求1所述的撤热管组，其特征在于，
全部所述第一支管中的所述直管的总数为4～160个，优选为4～140个，更优选为4～120个。
4.权利要求1所述的撤热管组，其特征在于，还包括至少1个第二撤热管，该第二撤热管包括：
第二入口主管，该第二入口主管从所述反应器外部穿过所述反应器的反应器壁进入反应器内部；和
1个与所述第二入口主管流体连通的第二支管，所述第二支管包括至少两个相邻的(优选的与所述反应器的纵轴平行的)直管和用于使所述至少两个直管串联并流体连通的连接管件，
其中，设所述第二支管中的全部所述直管的在垂直于各自纵轴的横截面上截面积的平均值为该第二支管的截面积，则所述第二入口主管的垂直于该第二入口主管的纵轴的截面积与所述第二支管的截面积之比为1.0～1.7，优选为1.05～1.4，更优选为1.10～1.25。
5.权利要求2所述的撤热管组，其特征在于，
所述第二支管包括2～20个所述直管，优选为2～16个，更优选为2～12个。
6.权利要求2所述的撤热管组，其特征在于，所述第一支管的数量占所述第一支管和所述第二支管总数的66％以下，优选为50％以下，还更优选为33％以下。
7.权利要求1所述的撤热管组，其特征在于，包括至少1个第三撤热管，该第三撤热管包括：
第一出口主管，该第一出口主管从所述反应器内部穿过所述反应器的反应器壁到达反应器外部，和
至少2个与所述第一出口主管流体连通的第三支管，任意一个所述第三支管包括至少两个相邻的(优选的所述反应器的纵轴平行的)直管和用于使所述至少两个直管串联并流体连通的连接管件，
其中，设任意一个所述第三支管中的全部所述直管的在垂直于各自纵轴的横截面上截面积的平均值为该第三支管的截面积，则所述第一出口主管的垂直于该第一出口主管的纵轴的截面积与全部所述第三支管的横截面积之和的比值为0.5～1，优选为0.55～0.95，更优选为0.6～0.9。
8.权利要求7所述的撤热管组，其特征在于，
所述第三支管的数量为2～8个，优选为2～6个，更优选为2～4个，和/或
任意一个所述第三支管包括2～20个所述直管，优选为2～16个，更优选为2～12个。
9.权利要求7所述的撤热管组，其特征在于，
全部所述第三支管中的所述直管的总数为4～160个，优选为4～140个，更优选为4～120个。
10.权利要求7所述的撤热管组，其特征在于，还包括至少1个第四撤热管，该第四撤热管包括：
第二出口主管，该第二出口主管从所述反应器内部穿过所述反应器的反应器壁到达反应器外部；和
1个与所述第二出口主管流体连通的第四支管，所述第四支管包括至少两个相邻的(优选的与所述反应器的纵轴平行的)直管和用于使所述至少两个直管串联并流体连通的连接管件，
其中，设所述第四支管中的全部所述直管的在垂直于各自纵轴的横截面上截面积的平均值为该第四支管的截面积，并且所述第二出口主管的垂直于该第二出口主管的纵轴的截面积与所述第四支管的截面积之比为1.0～1.7，优选为1.05～1.4，更优选为1.10～1.25。
11.权利要求7所述的撤热管组，其特征在于，
所述第四支管包括2～20个所述直管，优选为2～16个，更优选为2～12个。
12.权利要求11所述的撤热管组，其特征在于，与所述第一出口主管流体连通的所述第三支管的数量占所述第三支管和所述第四流体支管的总数的66％以下，优选为50％以下，还更优选为33％以下。
13.权利要求1-12任意一项所述的撤热管组，其特征在于，所述第一支管、所述第二支管、所述第三支管和所述第四支管中的至少一个的各直管的外径各自独立地为80-180mm，优选90-170mm，和/或，各直管的内径各自独立地为60-150mm，优选70-140mm，和/或，各直管的长度各自独立地为4.0-13m，优选5.5-12.0m，和/或,所述第一入口主管和所述第一出口主管的外径各自独立地为100-270mm，优选为110-250mm，和/或，所述第一入口主管和所述第一出口主管的内径各自独立的80-250mm，优选为90-230mm，和/或,所述第二入口主管和所述第二出口主管的外径各自独立地为100-270mm，优选为110-250mm，和/或，所述第二入口主管和所述第二出口主管的内径各自独立的80-250mm，优选为90-230mm。
14.一种撤热管组，用于从反应器中撤走热量或者向所述反应器提供热量，其特征在于，包括：
至少1个第一入口主管，该第一入口主管穿过所述反应器的反应器壁进入反应器内部，
至少1个第一出口主管，该第一出口主管穿过所述反应器的反应器壁进入反应器内部，以及
至少2个支管，任意一个所述支管包括至少2个相邻的、与所述反应器的纵轴平行的直管和用于使所述至少2个直管串联并流体连通的连接管件，其中
任意1个所述第一入口主管与2个以上所述支管流体连通，并且
任意1个所述第一出口主管与2个以上所述支管流体连通，
其中，设任意一个与所述第一入口主管连通的支管中的全部所述直管的在垂直于各自纵轴的横截面上截面积的平均值为该支管的截面积，则所述第一入口主管的垂直于该第一入口主管的纵轴的截面积与全部与该第一入口主管流体连通的支管的横截面积之和的比值为0.5～1，优选为0.55～0.95，更优选为0.6～0.9，并且
其中，设任意一个与所述第一出口主管连通的支管中的全部所述直管的在垂直于各自纵轴的横截面上截面积的平均值为该支管的截面积，则所述第一出口主管的垂直于该第一出口主管的纵轴的截面积与全部与该第一出口主管流体连通的支管的横截面积之和的比值为0.5～1，优选为0.55～0.95，更优选为0.6～0.9。
15.权利要求14所述的撤热管组，其特征在于，
所述支管的数量为2～8个，优选为2～6个，更优选为2～4个，和/或
任意一个所述支管包括2～20个所述直管，优选为2～16个，更优选为2～12个。
16.权利要求14所述的撤热管组，其特征在于，
全部所述支管中的所述直管的总数为4～160个，优选为4～140个，更优选为4～120个。
17.权利要求14所述的撤热管组，其特征在于，还包括：
至少1个第二入口主管，和
至少1个第二出口主管，其中
任意1个所述第二入口主管与1个所述支管流体连通，并且
任意1个所述第二出口主管与1个所述支管流体连通，
其中，任意一个所述第二入口主管的垂直于该第二入口主管的纵轴的横截面积与与该第二入口主管流体连通的支管的中的全部所述直管的在垂直于各自纵轴的横截面上平均横截面积之比为1.0～1.7，优选为1.05～1.4，更优选为1.10～1.25，并且
其中，任意一个所述第二出口主管的垂直于该第二出口主管的纵轴的横截面积与与该第二出口主管流体连通的支管的中的全部所述直管的在垂直于所述反应器的纵轴的横截面上平均横截面积之比为1.0～1.7，优选为1.05～1.4，更优选为1.10～1.25。
18.权利要求14～17任意一项所述的撤热管组，其特征在于，与所述第一出口主管流体连通的所述支管的数量占所述支管的总数的66％以下，优选为50％以下，还更优选为33％以下。
19.权利要求14～17任意一项所述的撤热管组，其特征在于，所述支管的各直管的外径各自独立地为80-180mm，优选90-170mm，和/或，各直管的内径各自独立地为60-150mm，优选70-140mm，和/或，各直管的长度各自独立地为4.0-13m，优选5.5-12.0m，和/或,所述第一入口主管和所述第一出口主管的外径各自独立地为100-270mm，优选为110-250mm，和/或，所述第一入口主管和所述第一出口主管的内径各自独立的80-250mm，优选为90-230mm，和/或,所述第二入口主管和所述第二出口主管的外径各自独立地为100-270mm，优选为110-250mm，和/或，所述第二入口主管和所述第二出口主管的内径各自独立的80-250mm，优选为90-230mm。
20.一种反应器，其特征在于，该反应器包括权利要求1-19任意一项所述的撤热管组，并且，所述第一入口主管、所述第二入口主管、所述第一出口主管和所述第二出口主管穿过所述反应器的器壁并通过连接件与所述器壁气密连接。
21.一种反应器的撤热方法，其特征在于，使用权利要求1-19任意一项所述的撤热管组由所述反应器中回收反应所产生的热量，或者使用权利要求1-19任意一项所述的撤热管组向所述反应器提供反应所需的热量。
22.权利要求1～19任意一项所述的撤热管组在用于烯烃(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)的流化床反应器中的用途。
23.一种不饱和腈的制造方法，包括在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，所述流化床反应器包括权利要求1-19任意一项所述的撤热管组。
CN202210305903.5A 2022-01-29 2022-03-25 一种撤热水管、流化床反应器及其在丙烯腈制造中的应用 Pending CN116550241A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2022101119525 2022-01-29
CN202210111952 2022-01-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116550241A true CN116550241A (zh) 2023-08-08

Family

ID=87492065

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210305903.5A Pending CN116550241A (zh) 2022-01-29 2022-03-25 一种撤热水管、流化床反应器及其在丙烯腈制造中的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116550241A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2753027C2 (ru) Реактор для проведения экзотермических равновесных реакций
CN108940137B (zh) 流化床反应装置及α,β-不饱和腈的制造方法
US20220410107A1 (en) Fluidized Bed Reactor, Heat Removal Water Pipe and Application Thereof in Acrylonitrile Production
CN103341341A (zh) 一种制备丁二烯用流化床反应器
CN203355710U (zh) 丁烯氧化脱氢制丁二烯快速流化床反应器
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
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
CN109894059B (zh) （甲基）丙烯腈的制备方法
RU1829957C (ru) Устройство дл получени @ , @ ненасыщенного нитрила
US20240182405A1 (en) Heat removal tube set, method for increasing reaction load, and method for producing unsaturated nitrile
EP4321243A1 (en) Cooling coil set, method for increasing reaction load, and method for preparing unsaturated nitrile
CN115337871A (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
US20240181417A1 (en) Heat removal tube set and application thereof in temperature control of fluidized bed reactor and production of unsaturated nitrile
US20240181418A1 (en) Heat removal tube set, method for controlling reaction temperature and method for producing unsaturated nitrile
CN100439313C (zh) 一种丙烯氧化制备丙烯酸的多级流化床反应器及制备方法
EP4321244A1 (en) Heat removal pipe group, and application thereof in temperature control of fluidized-bed reactor and fabrication of unsaturated nitriles
CN115745918A (zh) 一种利用液固循环流化床反应-再生系统的hppo法生产环氧丙烷工艺
JP7105052B2 (ja) （メタ）アクリロニトリルの製造方法
CN111111564A (zh) 氨氧化生产芳腈的反应装置及其反应方法
CN100443462C (zh) 用于制备碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯的径向反应器
EA046154B1 (ru) Пучок труб отвода теплоты и его применение при регулировании температуры в реакторе с псевдоожиженным слоем и производстве ненасыщенного нитрила
CN219051266U (zh) 一种连续化制备烯丙醇的装置
CN115518590A (zh) 芳烃氨氧化流化床反应装置及其应用和反应方法
CN117942870A (zh) 管式气体分布器和应用以及用于气相原料的反应装置和氨氧化反应的方法
CN2901210Y (zh) 细颗粒流化床反应器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication