CN118045545A - 一种提高烷烃催化氧化脱氢安全性反应器及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高烷烃催化氧化脱氢安全性反应器及工艺，该反应器(1)为设有上隔板(113)和下隔板(115)的列管固定床式反应器，所述反应器(1)通过上隔板(113)和下隔板(115)将反应器分为设有气体混合构件的上封头(101)、反应器壳体(102)和设有产品气出口(112)的下封头(103)。与现有技术相比，本发明使反应气体在反应器内进行混合，通过低温混合、减小反应混合气体占据空间尺度后再升温的方式，缩小混合气体爆炸极限范围，在反应器内的任何给定点或区域，反应混合物均在安全范围内，不会发生不希望的爆炸或者爆燃，确保本质安全。
Description
技术领域
本发明涉及烷烃氧化脱氢技术领域，具体涉及一种提高烷烃催化氧化脱氢安全性反应器的反应器及工艺。
背景技术
在烷烃氧化脱氢工艺中，需要对可燃性气体和氧气以及惰性气体形成的混合物进行催化转化，这里的可燃性气体指烷烃。此过程经常存在危险性，这是因为可燃气体和氧气混合后有可能会在工艺设备中发生燃烧、爆燃或者爆炸，从而对设备造成破坏，对人员造成伤害。
当可燃气体与氧气在一定的浓度范围内均匀混合，如果接触了点火源，例如火花、化学反应、热金属丝或者热表面，如果在只能在这个浓度范围内发生爆炸，那么将该可燃气体的浓度范围称为爆炸极限。可燃性气体能够发生爆炸的最低浓度和最高浓度，分别称为爆炸下限和爆炸上限。可燃性气体的爆炸极限并不是一个固定不变的值，它随各种因素而发生变化，例如，可燃性气体性质、混合气体的状态(如：温度、压力)、惰性气体含量、引发的点火能、氧浓度以及容器的尺度和壁面性质等。
随着可燃气体和氧气混合物的操作温度升高，气体内部的分子内能增加，使更多的气体分子处于激发态，爆炸极限的范围增大；随着可燃气体和氧气混合物的操作压力升高，其分子间距更为接近，碰撞几率增高，使爆炸的最初反应和反应的进一步进行更为容易，爆炸极限的范围增大。提高混合气体的温度和压力可使得原本不可爆的混合气体成为可爆气体，反之降低温度和压力可使得原本可爆的混合气体成为不可爆气体。
惰性气体对可燃混合物起稀释和隔离氧气(窒息)作用，随着混合气体中含有的惰性气体的百分数增加，爆炸极限的范围减小。容器尺度对爆炸极限的影响可以从器壁效应得到解释，燃烧或者爆炸是自由基进行一系列连锁反应的结果，只有自由基产生数量大于消失数量，燃烧或爆炸反应才能进行，若容器尺度小或容器表面积大，自由基与器壁的碰撞几率相应增大，向外散失的能量增多，有碍于新自由基的产生，需要更大的能量来维持燃烧或者爆炸反应，宏观表现为爆炸极限的范围减小。
为了保证烷烃氧化脱氢反应的安全性和经济性，进入反应器的烷烃和氧气以及惰性气体组成的混合物操作区间须在爆炸上限之上。即在特定的反应温度、压力以及惰性组分浓度条件下，进料气体中的烷烃浓度须高于相应的爆炸上限，相应的氧气浓度须低于某一特定值。进一步地，反应混合气体的氧烷比(氧气/烷烃摩尔比例)受到限制致使反应器内烷烃转化率难以进一步提高。虽然通过提高混合气体中惰性组分的含量可以在一定程度上提高进料的氧烷比，但过多的惰性组分会造成反应器内反应物分压的降低，对反应造成不利影响。惰性组分过多还会造成反应和分离设备尺寸增加，以及惰性组分与产品分离的能耗增加的问题。
专利WO2019081682A1提出了一种形成和催化转化反应物混合物的工艺和反应器。两种反应气体的混合室位于反应器壳体(102)中，第一反应气体通过具有文丘里或拉瓦尔性质的喷嘴喷入混合室，第二反应气体通过延伸到混合室的管式分配器喷入混合室。使用专利WO2019081682A1提到的工艺和反应器，虽然能避开爆炸区域，但反应器内部的混合室存在直径大、结构复杂，成本高的缺点。并且在一定的反应温度、压力、惰性气体比例条件下，混合气体的氧烷比受限于爆炸极限，难以获得更高的烷烃转化率。
专利WO2004067164A1提出了一种用于进行催化气相反应的套管反应及其运行方法。此专利允许混合反应气体偶然发生爆炸或者爆燃，通过设有降低爆炸威力的设施以及提高相应部件的设计压力来保证设备安全，由此带来的缺点是设备投资会大大增加。专利提出反应器输入管末端通过一个喇叭状的气体入口罩罩住所有的反应管，来降低混合气体在封头内的占有体积，此设置会造成反应混合气体不能均匀的进入反应管，尤其是在喇叭状气体入口罩的边缘处会出现死区，在此区域的反应管内的反应效果难以保证。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷中的至少一种而提供一种提高烷烃催化氧化脱氢安全性反应器及工艺。本发明使反应气体在反应器内进行混合，通过低温混合、减小反应混合气体占据空间尺度后再升温的方式，缩小混合气体爆炸极限范围，在反应器内的任何给定点或区域，反应混合物均在安全范围内，不会发生不希望的爆炸或者爆燃，确保本质安全。在特定的反应温度、压力以及惰性组分浓度条件下，使用本发明的工艺和反应器可以提高反应混合物的氧气/烷烃摩尔比，提高烷烃转化率和/或降低反应混合气体中惰性组分的含量，降低设备尺寸以及惰性组分与产品分离的能耗。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明目的之一在于一种提高烷烃催化氧化脱氢安全性的反应器，该反应器为设有上隔板和下隔板的列管固定床式反应器，所述反应器通过上隔板和下隔板将反应器分为设有气体混合构件的上封头、反应器壳体和设有产品气出口的下封头；
所述气体混合构件包括反应气体混合室，所述的反应气体混合室内设有均匀分布的细管，细管上部管壁处开有小孔或喷嘴。细管内径为10～25mm，长度为400～800mm，细管管心距为16～32mm。小孔或喷嘴的孔径为2～4mm。细管首尾设有与反应气体混合室相交的孔板，孔板上设有与细管数量相同且大小匹配的圆孔，细管固定在上下孔板上。气体混合构件上还设有位于其顶部的第一反应气体入口，反应气体混合室侧边设有第二反应气体入口；第二反应气体入口的压力高于第一反应气体入口的压力，第二反应气体通过气体混合室中的多个小孔或喷嘴后与细管内的第一反应气体接触实现两种反应气体的混合。
进一步地，所述的气体混合组件还设有用于耗散燃烧或爆炸火焰能量的防爆阻火组件，防爆阻火组件位于反应气体混合室下方。更具体地，经混合后的反应混合气体进入防爆阻火组件，反应器中的防爆阻火组件内部通过设有金属阻火元件，将反应混合气体分割到一系列小孔隙中，小孔隙的各个面有效的耗散可能发生的燃烧或爆炸火焰能量，使得气流温度降至维持火焰的温度以下，火焰无法继续传播。
进一步地，所述的气体混合组件还设有用于气体均布的气体分布组件，气体分布组件位于防爆阻火组件下方，与上封头相交。
进一步地，所述的上封头内设有用于减小反应混合气体爆炸极限的内部构件和/或散堆填料和/或规整填料。更具体地，内部构件和/或散堆填料和/或规整填料用于降低反应混合气体流通通道的体积，减小反应混合气体爆炸极限的范围，内部构件和/或填料同样可以从可能发生的初期爆炸中吸取能量，从而熄灭火焰。除此之外，设置内部构件和/或填料可以降低反应混合气体在上封头内部空间的停留时间，防止反应混合气体因停留时间过长而发生自燃。
进一步地，所述反应器壳体分为上下相连的第一反应器壳体和第二反应器壳体；所述的第一反应器壳体内设有与壳体顶部齐平的隔热介质和/或者设有位置相对的第一换热介质进口和第一换热介质出口。
进一步地，当第一反应器壳体内只设有位置相对的第一换热介质进口和第一换热介质出口，反应器壳体在第一反应器壳体和第二反应器壳体分隔处设有中间隔板。
进一步地，当第一反应器壳体内既设有与壳体顶部齐平的隔热介质，又设有位置相对的第一换热介质进口和第一换热介质出口；反应器壳体在第一反应器壳体和第二反应器壳体分隔处设有中间隔板。
更具体地，第一反应器壳体内存在换热介质流动；这是考虑到上隔板会被第二换热介质以及与其相连的多个反应器管道加热，在反应器的启动操作中或在不同操作模式切换时，上隔板表面的温度可能存在过高的风险，使得上封头内部空间内靠近上隔板上表面处的反应混合气体处于可爆状态。更具体地，例如图4所示，在第二换热介质界面上部的反应器壳体内部空间内设置隔热介质并加以固定，隔热介质可以选取陶瓷材料、岩棉等隔热材料。更加有利的，如图3所示，通过安装于第二换热介质界面上部的中间隔板使第一反应器壳体与第二反应器壳体分隔开，向第一反应器壳体通入第一换热介质用于冷却上隔板，降低上隔板的上表面温度。第一换热介质可以选取空气、熔盐、水蒸气、导热油等，优选空气。第一换热介质的温度优选与上封头内部空间内的反应混合气体温度相同。所述的第二反应器壳体设有第二换热介质进口和第二换热介质出口，第二换热介质进口位于第二反应器壳体下半部分，第二换热介质出口位于第二反应器壳体上半部分。第二反应器壳体内部空间内存在自下而上流动的第二换热介质，用于移走多个反应管道中烷烃氧化脱氢反应释放的热量，保证反应管内不会超温。此处的第二换热介质可以选取熔盐、水或导热油等，优选熔盐。
进一步地，所述反应器壳体内设有一个或多个反应器管道，反应器管道从上往下设有至少一段惰性填料床层和至少两段催化剂床层；所述的惰性填料床层长度为反应器管道长度的1-30％；最下段催化剂床层的长度为催化剂床层总长度的10-30％。更具体地，反应气体混合物通过上隔板后被分割为多束的物流分别进入多个反应管道的惰性填料床层，此处通过填充小尺度、高表面热导率的惰性填料，进一步缩小混合气体的爆炸极限。在本发明的范围内，此处被加热至200℃～360℃的混合气体是不可爆的。惰性填料层长度跨越第一反应器壳体的内部空间，但至少一部分惰性填料层所占据的反应管处于第二反应器壳体内部空间。反应混合气体混合物穿过第一反应器壳体内部空间所包围的上部分惰性填料床层时，温度不发生改变或有略微的升高或降低。反应混合气体穿过第二反应器壳体的内部空间所包围的下部分惰性填料床层时，反应混合气体与第二反应器壳体内部空间中存在的第二换热介质发生热量交换，自身被加热后温度为200℃～360℃。
进一步地，所述防爆阻火组件内部设有金属阻火元件，所述反应器反应气体混合室为防爆型气体混合室。
本发明目的之二在于一种提高烷烃催化氧化脱氢安全性的工艺，使用到如上所述的提高烷烃催化氧化脱氢安全性的反应器，该工艺包括如下步骤：
通过反应器上的第一反应气体入口和第二反应气体入口将第一反应气体与第二反应气体送入反应器；
在反应气体混合室中混合得到反应混合物，反应混合物依次通过防爆阻火组件和气体分布组件后进入上封头，再进入反应器管道；
反应混合物在反应器管道的惰性填料床层中与第二反应器壳体内部空间的第二换热介质换热，反应混合物被加热后，在反应器管道的催化剂床层中发生催化反应，反应混合气体中的烷烃转化为烯烃，反应产生的热量被第二换热介质移除。
进一步地，所述的第一反应气体至少含有参与烷烃氧化脱氢反应的氧气和一种或多种不参与氧化脱氢反应的惰性气体；所述的第二反应气体至少含有参与烷烃氧化脱氢反应的一种或多种烷烃；所述反应气体混合室中混合得到反应混合物压力为2-6barA，温度为25-350℃。在本发明的范围内，混合后的气体在当前压力、温度和组成下是不可爆的。本发明通过观测结果，对于烷烃氧化脱氢反应，进料混合物的压力、氧气/乙烷摩尔比及惰性气体稀释比对反应结果中的烷烃转化率和产品分布存在较大的影响。本发明优选的通过控制混合后的气体温度来确保混合气体的不可爆性。
进一步地，所述的最下段催化剂床层中的催化剂相较于其他段催化剂床层粒度更小和/或比表面积更大；所述反应混合物在反应器管道的惰性填料床层中与第二反应器壳体内部空间的第二换热介质换热，加热后温度为200℃～360℃。所述反应混合物中的烷烃和氧气在反应器管道中存在的催化剂床层中发生反应，离开最下段催化剂床层后的氧气摩尔含量低于2％。更具体地，反应混合气体通过惰性填料床层后达到所需的反应起活温度，进入多段催化剂床层，多段催化剂床层包含烷烃氧化脱氢催化剂。反应混合气体中的烷烃与氧气在催化剂的作用下发生催化反应，生成对应烯烃。通过调节每段床层催化剂的活性来控制每段床层反应强度，避免在多段催化剂床层的某个区域形成过高的热点。本发明通过观测结果，反应混合气体中的氧气随着反应的进行减小到某一浓度后很难继续进行反应，当减小催化剂粒度和/或增大催化剂比表面积后，此部分氧气可以进一步反应。本发明通过设置最下段催化剂床层，可以进一步提高氧气转化率，在保证乙烷转化率不降低的条件下可降低反应开始时反应混合气体中的氧气/烷烃摩尔比例，或在保持开始时反应混合气体中的氧气/烷烃摩尔比例不变的条件下提高烷烃转化率。反应混合物离开催化剂床层后其中的氧气摩尔含量低于2％，优选低于1％，更优选低于0.5％。
对于可燃气体与氧气的混合物，存在氧气阈值浓度，当氧气低于此阈值浓度后，即使满足其他爆炸/爆燃所需条件，混合气体也不会发生爆炸/爆燃。对于本发明所述离开催化剂床层的反应混合物，氧气阈值浓度约为6％。采用本发明中提到的反应器和工艺，离开催化剂床层的反应混合物不具备爆炸/爆燃风险，因此反应器下部封头内空间和产品气出口原则上不需要采取任何防爆设计。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明设计的一种提高烷烃催化氧化脱氢安全性工艺和反应器，通过反应气体在反应器内进行混合，通过低温混合、减小反应混合气体占据空间尺度后再升温的方式，缩小混合气体爆炸极限范围，在反应器内的任何给定点或区域，反应混合物均在安全范围内，不会发生不希望的爆炸或者爆燃，确保本质安全；
(2)在特定的反应温度、压力以及惰性组分浓度条件下，使用本发明设计的工艺和反应器可以提高反应混合物的氧气/烷烃摩尔比，提高烷烃转化率；和/或降低反应混合气体中惰性组分的含量，降低设备尺寸以及惰性组分与产品分离的能耗。
附图说明
图1为本发明设计的一种提高烷烃催化氧化脱氢安全性反应器的示意图；
图2为本发明设计的一种提高烷烃催化氧化脱氢安全性反应器的高度简化的反应气体混合室局部视图；
图3为实施例1的高度简化的反应器壳体内部空间局部视图；
图4为实施例2的高度简化的反应器壳体内部空间局部视图；
图中标号如下所示：1-反应器；101-上封头；102-反应器壳体；102a-第一反应器壳体；102b-第二反应器壳体；103-下封头；104-第一反应气体入口；105-反应气体混合室；106-第二反应气体入口；107-防爆阻火组件；108-气体分布组件；109-反应器管道；110-惰性填料床层；111-催化剂床层；112-产品气出口；113-上隔板；114-中间隔板；115-下隔板；116-细管；117-小孔；118-第一换热介质进口；119-第一换热介质出口；120-第二换热介质进口；121-第二换热介质出口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
在本实施例中，本发明的反应器和工艺用于乙烷氧化脱氢生产乙烯。第一反应气体混合物为空气，第二反应气体混合物为含有少量甲烷杂质的乙烷，将空气和乙烷送入反应器1的反应气体混合室105中。反应气体混合室105结构如图2所示，反应气体混合室105腔内均匀分布众多根细管116，细管116首尾设有与反应气体混合室相交的孔板，孔板上设有与细管116数量相同且大小匹配的圆孔，细管116固定在上下孔板上。每根细管116上部管壁处开有小孔117，空气在第一反应气体入口104处均匀的分散进入每根细管116内部，乙烷在第二反应气体入口106处进入到反应气体混合室105中，通过每根细管116上部管壁的小孔117喷入细管内部，实现空气与乙烷的均匀混合，细管内径为15mm，长度为600mm，细管管心距为22.5mm。小孔117的孔径为2.5mm。这使得每根细管内空间狭小，极大地抑制了乙烷和空气混合物爆炸的可能性。混合后的乙烷-空气反应气体压力为3barA，温度为240℃，氧气/乙烷摩尔比为0.40。
混合后的乙烷-空气反应气体进入防爆阻火组件107，其内部装有金属波纹板阻火元件用于吸收可能发生的燃烧或爆炸热量，使得气流温度降至维持火焰的温度以下，火焰无法继续传播。
反应混合气体通过与防爆阻火组件107相连的气体分布组件108进入上封头101的内部空间，上封头101的内部空间内装有瓷球，用于减小反应混合气体的流通面积和在上封头101的内部空间的停留时间。
如图3所示，反应器1内通过中间隔板114使第一反应器壳体102a内部空间与第二反应器壳体102b分隔开，第一反应器壳体102a高度相当于反应器管道109总长度的3％，通过第一换热介质进口119向第一反应器壳体102a通入空气用于冷却上隔板113，降低上隔板113的上表面温度，空气从第一换热介质118进入反应器壳体102a内部，温度设定为240℃，从第一换热介质出口119流出。通过第二换热介质进口120注入熔盐作为换热介质在第二反应器壳体102b中自下而上流动，用于移走反应器管道(8)中乙烷氧化脱氢反应释放的热量，保证反应管内不会超温，熔盐进入反应器的温度设定为350℃，从第二换热介质出口121流出。
反应器管道109上部惰性填料床层110长度占据反应器管道109长度的10％，内部填充SiC惰性填料，乙烷-空气混合物通过惰性填料床层110时，与第二反应器壳体102b中流动的熔盐发生热量交换，自身被加热后温度为340℃，然后进入位于惰性填料床层110下方的催化剂床层111。
本实施例中反应器管道109中设置了三段催化剂床层，催化剂床层111填充的催化剂活性组分浓度自上而下依次升高，避免在催化剂床层形成过高的热点。最下段催化剂床层中的催化剂相较于其上部催化剂床层具有更小的粒度和更大的比表面积，长度为催化剂床层111总长度的15％，用来进一步提高氧气转化率。
本实施例中，乙烷单程转化率为53％，反应混合物离开催化剂床层111后其中的氧气摩尔含量为0.5％。
实施例2
在本实施例中，本发明的反应器和工艺用于乙烷氧化脱氢生产乙烯，实施例2的操作基本与实施例1相同。与实施例1不同的是：第一反应气体混合物为氧气和水蒸气混合物，第二反应气体混合物为含有少量乙烯杂质的乙烷。混合后的乙烷-氧气-水蒸气反应气体压力为2barA，温度为280℃，氧气/乙烷摩尔比为0.35，水蒸气占混合气体的体积分数为20％。
如图4所示，反应器壳体内不再设置中间隔板114，第一反应器壳体102a内设置隔热介质并加以固定，隔热介质选取陶瓷材料。反应器管道109上部惰性填料床层110长度占据反应器管道109长度的5％。乙烷-氧气-水蒸气反应气体在惰性填料床层110被管外的熔盐加热到360℃，然后进入催化剂床层111。最下段催化剂床层中的催化剂相较于其上部催化剂床层具有更小的粒度，长度为催化剂床层总长度的10％。
本实施例中，乙烷单程转化率为46％，反应混合物离开催化剂床层111后其中的氧气摩尔含量为0.7％。
实施例3
在本实施例中，本发明的反应器和工艺用于乙烷氧化脱氢生产乙烯，实施例3的操作基本与实施例1相同。与实施例1不同的是：反应气体混合室105混合后的乙烷-空气反应气体压力为6barA，温度为25℃，氧气/乙烷摩尔比为0.30。
反应器管道109上部惰性填料床层110长度占据反应器管道109长度的30％，乙烷-空气反应气体在惰性填料床层110中被加热至200℃，然后进入催化剂床层。最下段催化剂床层的长度为催化剂床层111总长度的30％。
本实施例中，乙烷单程转化率为39％，反应混合物离开催化剂床层111后其中的氧气摩尔含量为0.5％。
实施例4
在本实施例中，本发明的反应器和工艺用于乙烷氧化脱氢生产乙烯，实施例4的操作基本与实施例1相同。与实施例1不同的是：反应气体混合室105混合后的乙烷-氧气-水蒸气反应气体压力为2barA，温度为350℃，氧气/乙烷摩尔比为0.30，水蒸气占混合气体的体积分数为40％。
第一反应器壳体102a高度相当于反应器管道109总长度的0.5％，反应器管道109上部惰性填料床层110长度占据反应器管道109长度的1％，乙烷-氧气-水蒸气反应气体在惰性填料床层110中被加热至360℃，然后进入催化剂床层111。最下段催化剂床层长度为催化剂床层111总长度的10％。
本实施例中，乙烷单程转化率为35％，反应混合物离开催化剂床层111后其中的氧气摩尔含量为1.9％。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种提高烷烃催化氧化脱氢安全性的反应器，其特征在于，该反应器(1)为设有上隔板(113)和下隔板(115)的列管固定床式反应器，所述反应器(1)通过上隔板(113)和下隔板(115)将反应器分为设有气体混合构件的上封头(101)、反应器壳体(102)和设有产品气出口(112)的下封头(103)；
所述气体混合构件包括反应气体混合室(105)，所述的反应气体混合室(105)内设有均匀分布的细管(116)，细管(116)上部管壁处开有小孔或喷嘴。
2.根据权利要求1所述的一种提高烷烃催化氧化脱氢安全性的反应器，其特征在于，所述的气体混合组件还设有用于耗散燃烧或爆炸火焰能量的防爆阻火组件(107)，防爆阻火组件(107)位于反应气体混合室(105)下方。
3.根据权利要求1所述的一种提高烷烃催化氧化脱氢安全性的反应器，其特征在于，所述的气体混合组件还设有用于气体均布的气体分布组件(108)，气体分布组件(108)位于防爆阻火组件(107)下方，与上封头(101)相交。
4.根据权利要求2所述的一种提高烷烃催化氧化脱氢安全性的反应器，其特征在于，
所述的上封头(101)内设有用于减小反应混合气体爆炸极限的内部构件和/或散堆填料和/或规整填料；
所述的防爆阻火组件(107)内部设有金属阻火元件；
所述的反应器反应气体混合室(105)为防爆型气体混合室。
5.根据权利要求1所述的一种提高烷烃催化氧化脱氢安全性的反应器，其特征在于，所述反应器壳体(102)分为上下相连的第一反应器壳体(102a)和第二反应器壳体(102b)；
所述的第一反应器壳体(102a)内设有与壳体顶部齐平的隔热介质和/或设有位置相对的第一换热介质进口(118)和第一换热介质出口(119)；
所述的第二反应器壳体(102b)设有第二换热介质进口(120)和第二换热介质出口(121)，第二换热介质进口(120)位于第二反应器壳体(102b)下半部分，第二换热介质出口(121)位于第二反应器壳体(102b)上半部分。
6.根据权利要求5所述的一种提高烷烃催化氧化脱氢安全性的反应器，其特征在于，
所述的第一反应器壳体(102a)内设有位置相对的第一换热介质进口(118)和第一换热介质出口(119)，反应器壳体(102)在第一反应器壳体(102a)和第二反应器壳体(102b)分隔处设有中间隔板(114)。
7.根据权利要求5所述的一种提高烷烃催化氧化脱氢安全性的反应器，其特征在于，所述的第一反应器壳体(102a)内设有与壳体顶部齐平的隔热介质和设有位置相对的第一换热介质进口(118)和第一换热介质出口(119)；反应器壳体(102)在第一反应器壳体(102a)和第二反应器壳体(102b)分隔处设有中间隔板(114)。
8.根据权利要求1所述的一种提高烷烃催化氧化脱氢安全性的反应器，其特征在于，所述反应器壳体(102)内设有一个或多个反应器管道(109)，反应器管道(109)从上往下设有至少一段惰性填料床层(110)和至少两段催化剂床层(111)；所述的惰性填料床层(110)长度为反应器管道(109)长度的1-30％；最下段催化剂床层的长度为催化剂床层(111)总长度的10-30％。
9.一种提高烷烃催化氧化脱氢安全性的工艺，使用到如权利要求1-8任一项所述的提高烷烃催化氧化脱氢安全性的反应器，其特征在于，该工艺包括如下步骤：
通过反应器(1)上的第一反应气体入口(104)和第二反应气体入口(106)将第一反应气体与第二反应气体送入反应器(1)；
第一反应气体与第二反应气体在反应气体混合室(105)中混合得到反应混合物，反应混合物依次通过防爆阻火组件(107)和气体分布组件(108)后进入上封头(101)，再进入反应器管道(109)；
反应混合物在反应器管道(109)的惰性填料床层(110)中与第二反应器壳体(102b)内部空间的第二换热介质换热，反应混合物被加热后，在反应器管道(109)的催化剂床层中发生催化反应，反应混合气体中的烷烃转化为烯烃，反应产生的热量被第二换热介质移除。
10.根据权利要求9所述的一种提高烷烃催化氧化脱氢安全性的工艺，其特征在于，
所述的第一反应气体至少含有参与烷烃氧化脱氢反应的氧气和一种或多种不参与氧化脱氢反应的惰性气体；
所述的第二反应气体至少含有参与烷烃氧化脱氢反应的一种或多种烷烃；
所述反应气体混合室(105)中混合得到反应混合物压力为2-6barA，温度为25-350℃；
所述的最下段催化剂床层中的催化剂相较于其他段催化剂床层粒度更小和/或比表面积更大；
所述反应混合物在反应器管道(109)中的惰性填料床层(110)中与第二反应器壳体(102b)内部空间的第二换热介质换热，加热后温度为200～360℃；
所述反应混合物中的烷烃和氧气在反应器管道(109)中的催化剂床层(111)中发生反应，离开最下段催化剂床层后的氧气摩尔含量低于2％。
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