CN214076571U - 一种双模反应系统 - Google Patents

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陈金锋
张宝国
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China Petroleum and Chemical Corp
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Abstract

本实用新型公开了一种双模反应系统,包括:反应器,其设有上进料口和下进料口;采用上进料时,下进料口作为反应产物出口;采用下进料时,上进料口作为反应产物出口。气液分离器,其对来自反应器的反应产物进行气液分离。进料阀,其将进料装置与上进料口和下进料口选择性连通。液相控压阀,其与气液分离器连接,用于在液相反应时对进入气液分离器的反应产物进行压力控制。分离器阀,其用于选择性地与液相控压阀连接或直通气液分离器。出料阀,其将上进料口和下进料口选择性地与分离器阀连通。本实用新型的反应系统可实现一套反应装置采用两种进料方式,可在同一套装置中适应多种反应类型,从而大大降低装置的成本。

Description

一种双模反应系统
技术领域
本实用新型涉及化工设备技术领域,特别涉及一种可在同一个反应器中进行上进料和下进料的双模反应系统。
背景技术
传统的试验用的化工设备中,反应器根据反应物料的区别,可以通过上进料(即反应原料由反应器顶部进入)或下进料(即反应原料由反应器底部进入)的方式使反应原料进入反应器。现有技术中,气液反应多采用上进料的方式,上进料也可以为气气反应。如典型的气液反应,丙酮一步法合成MIBK(甲基异丁酮)技术的研发试验,即丙酮与氢气反应生成MIBK。典型的气气反应例如丙烷脱氢制丙烯,丙烷和氢气在催化剂的作用下生成丙烯。纯液相反应(即液液反应)可以采用下进料的方式,如苯胺连续法合成二苯胺(DPA)的工艺过程就采用下进料,苯胺通过催化剂进行缩合脱氨反应生成二苯胺和液氨。
现有的工业化装置和试验装置一般只能单独进行上进料或单独进行下进料。例如:中国专利CN207862226U公开了一种丙烷脱氢制丙烯的装置采用上进料方式,该装置包括原料处理装置、脱氢反应装置、干气及产品分离装置,原料处理装置包括脱丁烷塔,脱丁烷塔一侧连接丙烷进线,脱丁烷塔底部连接丁烷出线,脱丁烷塔的塔顶输出管线连接第一加热炉,第一加热炉连接有氢气进线,第一加热炉输出管线连接加氢反应器,加氢反应器底部输出管线连接脱硫罐顶部,脱硫罐底部输出管线依次穿过第一换热器、加氢加热炉后连接脱氢反应装置,脱氢反应装置连接干气及产品分离装置。再例如中国专利CN1069095C公开了一种由苯胺合成二苯胺的方法,该方法采用下进料的方式,以苯胺为原料,在氢气和催化剂存在下合成二苯胺的方法,反应温度为250~400℃,反应压力1.5~4.5MPa,氢气与苯胺的体积比20~600,在此条件下,产物中二苯胺含量在22%以上,副产物小于0.5%。通过在反应压力下汽液分离、水吸收脱氨和氢气干燥将液体反应产物、反应生成氨和氢气相互分离,氢气循环使用。
上述现有技术中,无论是试验装置还是工业化设备,一套反应装置只能采用一种进料方式,即单独使用上进料或者单独使用下进料,特别对于试验装置而言,一套装置只能进行单一的应用。因此,亟需一种一套反应装置可采用两种进料方式的系统,适应多种反应类型从而大大降低装置的成本。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种双模反应系统,可实现一套反应装置采用两种进料方式,可在同一套装置中适应多种反应类型,从而大大降低装置的成本,克服了现有技术中只能采用单一进料方式的缺点。
为实现上述目的,本实用新型提供了一种双模反应系统,包括:反应器,其设有上进料口和下进料口;采用上进料时,下进料口作为反应产物出口;采用下进料时,上进料口作为反应产物出口。气液分离器,其对来自反应器的反应产物进行气液分离。进料阀,其将进料装置与上进料口和下进料口选择性连通。液相控压阀,其与气液分离器连接,用于在液相反应时对进入气液分离器的反应产物进行压力控制。分离器阀,其用于选择性地与液相控压阀连接或直通气液分离器。出料阀,其将上进料口和下进料口选择性地与分离器阀连通。
进一步,上述技术方案中,液相控压阀可采用液相背压控压阀。进料阀、出料阀以及分离器阀均可采用三通阀。三通阀可以只使用一个,也可使用两个,并采用一开一备的方式。
进一步,上述技术方案中,气液分离器下游还设有对位于气液分离器出口管路的压力进一步控制的气相背压控压阀。气相背压控压阀与尾气处理装置连接。尾气处理装置可包括尾气吸收瓶。
进一步,上述技术方案中,进料装置可包括气体进料装置和/或液体进料装置。气体进料装置可以包括气体流量计;液体进料装置可以包括液体原料泵。
进一步,上述技术方案中,反应系统可包括两种工作模式:当反应为气-液相或气-气相反应时,采用上进料模式,且反应产物选择直通气液分离器;此时气液分离器为高压分离器;当反应为液-液相反应时,采用下进料模式,且反应产物选择通过液相控压阀与气液分离器连接;此时气液分离器为低压分离器。
进一步,上述技术方案中,气液分离器的安装位置可低于反应器。
与现有技术相比,本实用新型具有如下有益效果:
本实用新型通过三个三通阀、液相背压控压阀以及管路连接,可实现一套装置应用于多种不同类型的反应,可根据需要利用本实用新型的一套装置分别进行上进料和下进料反应,大大降低装置的成本。可满足不同试验要求,也可酌情应用至工业化系统中。
上述说明仅为本实用新型技术方案的概述,为了能够更清楚地了解本实用新型的技术手段并可依据说明书的内容予以实施,同时为了使本实用新型的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂,以下列举一个或多个优选实施例,并配合附图详细说明如下。
附图说明
图1是本实用新型双模反应系统的流程示意图(其中实线箭头表示上进料的物料走向;虚线箭头表示下进料的物料走向)。
主要附图标记说明:
1A-第一气体流量计,1B-第二气体流量计,1C-液体原料泵,11-进料三通阀;
3-反应器,31-出料三通阀;
4-气液分离器,41-液相背压控压阀,42-分离器三通阀,43-气相背压控压阀,44-减油阀;
5-吸收瓶,51-采样口。
具体实施方式
下面结合附图,对本实用新型的具体实施方式进行详细描述,但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其他明确表示,否则在整个说明书和权利要求书中,术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分,而并未排除其他元件或其他组成部分。
在本文中,为了描述的方便,可以使用空间相对术语,诸如“下面”、“下方”、“下”、“上面”、“上方”、“上”等,来描述一个元件或特征与另一元件或特征在附图中的关系。应理解的是,空间相对术语旨在包含除了在图中所绘的方向之外物件在使用或操作中的不同方向。例如,如果在图中的物件被翻转,则被描述为在其他元件或特征“下方”或“下”的元件将取向在所述元件或特征的“上方”。因此,示范性术语“下方”可以包含下方和上方两个方向。物件也可以有其他取向(旋转90度或其他取向)且应对本文使用的空间相对术语作出相应的解释。
在本文中,术语“第一”、“第二”等是用以区别两个不同的元件或部位,并不是用以限定特定的位置或相对关系。换言之,在一些实施例中,术语“第一”、“第二”等也可以彼此互换。
如图1所示,本实用新型的双模反应系统,包括进料装置、反应器3、气液分离器4以及管路、若干阀门等组成。本实用新型的反应系统中一套反应装置可采用两种进料方式,可适应多种反应类型(包括气-液相反应、气-气相反应以及液-液相反应)。反应系统中的进料装置可以包括气体进料装置和/或液体进料装置,进一步地,该气体进料装置可以包括图1中的第一气体流量计1A(例如丙烷气体流量计)和第二气体流量计1B(例如氢气气体流量计),该液体进料装置包括液体原料泵1C。
进一步如图1所示,反应器3设有上进料口和下进料口。由于本实用新型的反应系统具备两种工作模式,当采用上进料时(即从反应器3的上进料口进料),下进料口作为反应产物出口;而当采用下进料时(即从反应器3的下进料口进料),上进料口作为反应产物出口。
进一步如图1所示,本实用新型的进料阀可将进料装置与反应器3的上进料口和下进料口选择性连通,优选而非限制性地,该进料阀可选用进料三通阀11。进一步如图1所示,气液分离器4可对来自反应器3的反应产物进行气液分离,气液分离器4的安装位置低于反应器3,这样可以在气-液相反应时,保证液相物料不在反应器3中存留。在气液分离器4的上游位置连接一个液相控压阀,该液相控压阀与气液分离器连接,用于在应用本反应系统进行液相反应时,对进入气液分离器4的反应产物进行压力控制,优选而非限制性地,该液相控压阀可采用液相背压控压阀41,在系统压力高于设定的阈值时,该液相背压控压阀41打开,并可随着压力的升高,加大阀门的开度,而当在系统压力低于设定的阈值时,该液相背压控压阀41处于关闭状态,以此进行压力控制。
进一步如图1所示,分离器阀用于选择性地与液相控压阀连接或直通气液分离器4,优选而非限制性地,该分离器阀可选用分离器三通阀42。出料阀可将反应器3上进料口和下进料口选择性地与分离器三通阀42连通,优选而非限制性地,该出料阀可选用出料三通阀31。
进一步如图1所示,气液分离器4下游位置设有气相控压阀,该气相控压阀可对位于气液分离器出口管路的压力进一步控制(减压处理),从而保证从气液分离器出来的液相产品根据需要变成气相产品(例如液氨通过减压变成氨气后进行尾气处理),优选而非限制性地,该气相控压阀可以选择气相背压控压阀43。气相背压控压阀43与尾气处理装置(例如吸收瓶5)连接,可对尾气进行处理。气相背压控压阀43与吸收瓶5之间还可设置采样口51进行实时采样。
本实用新型的反应系统包括两种工作模式:
当反应为气-液相或气-气相反应时,采用上进料模式(物料走向如图1的实线箭头方向),具体地,气-液相或气-气相反应原料在进料三通阀11上游管路中混合后通过进料三通阀11进入反应器3的上进料口,此时该进料三通阀11通往反应器3下进料口的管路处于关闭状态。反应原料在反应器3中反应后经过出料三通阀31进入分离器三通阀42并直接进入气液分离器4,此时气液分离器作为高压分离器使用(不进行控压,进入气液分离器的压力与系统反应压力相同)。气-液相反应例如:丙酮一步法合成MIBK(甲基异丁酮)技术的工艺试验,该试验可使用工业优级品丙酮,在反应压力3.0MPa、反应温度80-100℃、进氢23L/h的条件下反应生成MIBK。气-气相反应例如:丙烷脱氢制丙烯工艺试验,,该试验的丙烷与氢气的体积比1:1,反应压力0.1-0.3MPa、反应温度620℃,在催化剂的作用反应生成丙烯并在气体采样口51处进行采样分析。
当反应为液-液相反应时,采用下进料模式(物料走向如图1的虚线箭头方向),具体地,液-液相反应原料在进料三通阀11上游管路中混合后通过进料三通阀11进入反应器3的下进料口,此时该进料三通阀11通往反应器3上进料口的管路处于关闭状态。反应原料在反应器3中反应后经过出料三通阀31进入分离器三通阀42后,通过液相背压控压阀41进入气液分离器4,此时气液分离器作为低压分离器使用(进行控压,液相背压控压阀41导通时进入气液分离器的压力低于系统反应压力)。液-液相反应例如:苯胺连续法合成二苯胺(DPA)的工艺试验。该试验中,苯胺在反应温度300-350℃、反应压力2.0—4.0MPa、通过催化剂进行缩合脱氨反应生成二苯胺和液氨。液氨的饱和蒸气压为882kPa/20℃。将液相背压控制在2.0-4.0MPa,气相背压控制在0.2-0.4MPa使氨气化至吸收瓶处理后排放。
本实用新型的双模反应系统可实现一套反应装置采用两种进料方式,可在同一套装置中适应多种反应类型,从而大大降低装置的成本。该反应系统可以灵活方便地选择上下进料,以满足不同试验要求,也可酌情应用至工业化系统中。
前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式,并且很显然,根据上述教导,可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用,从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。针对上述示例性实施方案所做的任何简单修改、等同变化与修饰,都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种双模反应系统,其特征在于,包括:
反应器,其设有上进料口和下进料口;采用上进料时,所述下进料口作为反应产物出口;采用下进料时,所述上进料口作为反应产物出口;
气液分离器,其对来自所述反应器的反应产物进行气液分离;
进料阀,其将进料装置与所述上进料口和下进料口选择性连通;
液相控压阀,其与气液分离器连接,用于在液相反应时对进入所述气液分离器的反应产物进行压力控制;
分离器阀,其用于选择性地与所述液相控压阀连接或直通所述气液分离器;
出料阀,其将所述上进料口和下进料口选择性地与所述分离器阀连通。
2.根据权利要求1所述的双模反应系统,其特征在于,所述液相控压阀为液相背压控压阀。
3.根据权利要求1所述的双模反应系统,其特征在于,所述进料阀、出料阀以及分离器阀均为三通阀。
4.根据权利要求1所述的双模反应系统,其特征在于,所述气液分离器下游设有对位于气液分离器出口管路的压力进一步控制的气相背压控压阀。
5.根据权利要求4所述的双模反应系统,其特征在于,所述气相背压控压阀与尾气处理装置连接。
6.根据权利要求5所述的双模反应系统,其特征在于,所述尾气处理装置包括尾气吸收瓶。
7.根据权利要求1所述的双模反应系统,其特征在于,所述进料装置包括气体进料装置和/或液体进料装置。
8.根据权利要求7所述的双模反应系统,其特征在于,所述气体进料装置包括气体流量计;所述液体进料装置包括液体原料泵。
9.根据权利要求7所述的双模反应系统,其特征在于,所述反应系统包括两种工作模式:
当所述反应为气-液相或气-气相反应时,采用上进料模式,且反应产物选择直通所述气液分离器;此时所述气液分离器为高压分离器;
当所述反应为液-液相反应时,采用下进料模式,且反应产物选择通过所述液相控压阀与所述气液分离器连接;此时所述气液分离器为低压分离器。
10.根据权利要求1所述的双模反应系统,其特征在于,所述气液分离器的安装位置低于所述反应器。
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