CN219324191U - 一种可连续再生提升管循环流化床低碳烷烃脱氢反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可连续再生提升管循环流化床低碳烷烃脱氢反应器，脱氢反应器通过中心提升管再生催化剂分布器分为反应器稀相段和反应器密相段，反应器稀相段内设置有反应器稀相段内置盘管和反应器旋风除尘器；反应器密相段的下方设置有通过待生斜管与待生催化剂中心提升管相连通的反应器气提段；反应器密相段设置有低碳烷烃入口和反应器密相段催化剂分布板；再生器通过中心提升管待生催化剂分布器分为再生器稀相段和再生器密相段，再生器稀相段内设置有再生器旋风除尘器；再生器密相段的下方设置有通过再生斜管与再生催化剂中心提升管相连通的再生器气提段。本实用新型降低了能耗，解决了转化率低、分布效果差、催化剂循环不畅的缺点。
Description
技术领域
本实用新型属于石油化工设备技术领域，具体涉及一种可连续再生提升管循环流化床低碳烷烃脱氢反应器。
背景技术
丙烯作为重要的基础原料，广泛应用于材料、医药、纺织等各行各业。以丙烯为原料，可以生产聚丙烯、丙烯腈、环氧丙烷等化工产品。而丙烯具有代表性的生产工艺有蒸汽裂解法、催化裂化法、煤化工法和丙烷脱氢法等四大类。伴随着大量价廉的低碳烷烃的进口，通过丙烷脱氢技术制取丙烯工艺的经济优势愈加明显。相比其他制备方法，丙烷脱氢工艺具有产品收率高、选择性好，项目造价低等特点，而作为丙烷脱氢核心单元的反应器的设计以及优化，将直接决定整个装置的能耗、产品质量以及经济性。
丙烷脱氢反应属于强吸热反应，反应温度不断降低，当反应温度降低后，丙烷的转化率和选择性都会下降。在已经工业化的生产装置中，主要有固定床、移动床和流化床三种形式的反应器。其中Lummus公司的Catofin技术采用大直径的卧式固定床反应器和传统的胡德利工艺转化方式，通过配套并联多套固定床反应器，通过反应、再生、吹扫以及还原等工序实现连续生产。该工艺数控系统复杂，反应器有效使用时间有限。Phillips公司的STAR工艺以及LindeAG公司的Linde工艺也是一种有代表性的低碳烷烃生产固定床工艺技术，其采用列管式固定床反应器，将催化剂装填在反应器中的列管内，使用烟道气等热载体对列管加热；但该工艺的整个过程热损失较大，导致转化过程的能耗较高，且反应器的造价也较高。
另外，UOP公司的Oleflex工艺采用的是移动床技术。该技术的优点是反应器操作连续，不需要为催化剂的再生进行切换。但是该工艺的缺点是设备复杂，投资费用较高，需要设置4-5个移动床反应器和再生器进行催化剂的循环再生。导致催化剂损耗比例大。而且丙烷一次转化率和选择性一直受到反应条件限制，一直较低。
流化床脱氢技术也可应用于丙烷、异丁烷、正丁烷、异戊烷的脱氢。在流化床脱氢工艺中，一般配备一台流化床反应器和一台流化床空气再生器。其中流化床反应器一般由密相区和稀相区组成。一般来讲，流化床脱氢反应采用一台反应器和一台再生器即可满足Lummus公司的Catofin技术所需的3-8台反应器和UOP公司的Oleflex工艺所需的4-5台反应器的处理能力，因此从投资和能耗的角度，流化床还是一种非常先进节能的反应器型式。
CN113227022A发明涉及一种循环流化床工艺，在高速流化床中利用根据脱氢催化剂，从碳氢化合物原料中制造烯烃，该发明在循环流化床工艺中利用可进行脱氢反应的催化剂和高速流态化区域，从而提供可产生脱氢反应的更加充分的催化剂的体积比及分布，有效地增进烯烃的生产量，尤其可保持丙烯的优秀收率。但这种高速的循环流化床反应，不止小颗粒会被拖拽出反应器，甚至大颗粒也会被带出反应器，造成催化剂更大的浪费。
CN110325495A发明了一种使C3-C5链烷烃脱氢以生产相应的烯烃的设备。设备包括：具有细粒氧化铬-氧化铝催化剂的流化床的反应器和再生器；用于使平衡催化剂从反应器循环到再生器的管；用于将原料供应到反应器和用于将空气供应到再生器的管。但该反应系统属于传统流化床反应器，采用的气体分布为管式分布器，分布器比较复杂，分布管上的开孔容易堵料，造成流化不畅。
CN 111774015 A发明了一种循环流化床反应装置，包括反应器和沉降器，沉降器与反应器相连通，反应器的出口位于沉降器内部，沉降器内设有分流件、分流件包括横截面的面积从下到上逐渐变小的罩体。这种结构要求反应段气流速度快，催化剂需要尽可能的被带到沉降器段，因此烷烃反应时间不够充分，转化率低。
综上所述，传统的低碳烷烃脱氢流化床反应器存在转化率低以及气体分布管分布效果差、催化剂循环不畅的缺点，需要提出一种新的技术方案来解决。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种可连续再生提升管循环流化床低碳烷烃脱氢反应器，用以解决现有技术中存在的上述问题。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种可连续再生提升管循环流化床低碳烷烃脱氢反应器，包括脱氢反应器和再生器，脱氢反应器的下端设置有再生催化剂中心提升管，再生催化剂中心提升管的下端设置有反应器提升气口，再生器的下端设置有待生催化剂中心提升管，待生催化剂中心提升管的下端设置有再生器提升气口；
所述脱氢反应器通过中心提升管再生催化剂分布器分为位于其上部的反应器稀相段和位于其下部的反应器密相段，反应器稀相段内设置有反应器稀相段内置盘管和反应器旋风除尘器；所述反应器密相段的下方设置有反应器气提段，反应器气提段通过待生斜管与待生催化剂中心提升管相连通，待生斜管上设置有待生滑阀；所述中心提升管再生催化剂分布器与再生催化剂中心提升管的上端相连通，反应器密相段上设置有低碳烷烃入口，低碳烷烃入口和中心提升管再生催化剂分布器之间的反应器密相段内设置有反应器密相段催化剂分布板，反应器密相段催化剂分布板上均匀的设置有多个开孔；
所述再生器通过中心提升管待生催化剂分布器分为位于其上部的再生器稀相段和位于其下部的再生器密相段，再生器稀相段内设置有再生器旋风除尘器；所述再生器密相段的下方设置有再生器气提段，再生器气提段通过再生斜管与再生催化剂中心提升管相连通，再生斜管上设置有再生滑阀；所述中心提升管待生催化剂分布器与待生催化剂中心提升管的上端相连通，再生器密相段上设置有空气入口和燃气入口，中心提升管待生催化剂分布器与空气入口和燃气入口之间设置有再生器密相段催化剂分布板，再生器密相段催化剂分布板上均匀的设置有多个开孔。
作为本实用新型中一种优选的技术方案，所述反应器气提段内设置有反应器气提段催化剂分布板。
作为本实用新型中一种优选的技术方案，所述脱氢反应器的顶部设置有反应气出口，反应气出口所对应的脱氢反应器内顶部设置有反应器出气腔，反应器旋风除尘器的排气口连通反应器出气腔。
作为本实用新型中一种优选的技术方案，所述反应器旋风除尘器的进气口连接有反应器旋风除尘器料腿，反应器旋风除尘器料腿远离反应器旋风除尘器的一端延伸至中心提升管再生催化剂分布器处。
作为本实用新型中一种优选的技术方案，所述再生器气提段内设置有再生器气提段催化剂分布板。
作为本实用新型中一种优选的技术方案，所述再生器的顶部设置有烟气出口，烟气出口所对应的再生器内顶部设置有再生器出气腔，再生器旋风除尘器的排气口连通再生器出气腔。
作为本实用新型中一种优选的技术方案，所述再生器旋风除尘器的进气口连接有再生器旋风除尘器料腿，再生器旋风除尘器料腿远离再生器旋风除尘器的一端延伸至中心提升管待生催化剂分布器处。
作为本实用新型中一种优选的技术方案，所述燃气入口包括第一燃气入口和第二燃气入口，第一燃气入口设置于再生器密相段催化剂分布板之间，第二燃气入口设置于再生器密相段催化剂分布板下方。
作为本实用新型中一种优选的技术方案，所述反应器稀相段的直径为φ8000mm-11000mm，反应器密相段的直径为φ7000mm-10000mm。
作为本实用新型中一种优选的技术方案，所述再生器稀相段的直径为φ9000mm-12000mm，再生器密相段的直径为φ8000mm-11000mm。
有益效果：本实用新型采用反应器密相段催化剂分布板设置的床层反应，提高了催化剂的分布和控制催化剂的流态化程度，减少了催化剂被夹带进入反应器旋风除尘器的量，最终实现更少的催化剂跑损；采用圆盘式的中心提升管再生催化剂分布器，使得反应气流的分布更均匀，增加了与反应器密相段内密相床层催化剂的充分接触，延长了脱氢反应时间，提高脱氢反应的一次转化率，降低了装置循环能耗。采用再生催化剂中心提升管提升催化剂的方式，使再生催化剂顺利进入反应器，通过中心提升管再生催化剂分布器合理均匀分布，充分与反应气流逆向接触反应。反应后的待生催化剂通过待生斜管，进入待生催化剂中心提升管，通过气流提升到再生器进行充分再生。再生后的催化剂通过再生斜管，进入再生催化剂中心提升管，完成催化剂的循环，有效的解决了传统低碳烷烃脱氢流化床反应器转化率低以及气体分布管分布效果差、催化剂循环不畅的缺点。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型中中心提升管再生催化剂分布器与再生催化剂中心提升管的连接示意图；
图3为图2中A-A向剖视图；
图4为本实用新型中中心提升管再生催化剂分布器的俯视图。
图中：1-反应器提升气口；2-再生滑阀；3-再生催化剂中心提升管；4-反应器气提段；5-反应器气提段催化剂分布板；6-低碳烷烃入口；7-反应器密相段；8-反应器密相段催化剂分布板；9-中心提升管再生催化剂分布器；10-反应器稀相段内置盘管；11-反应器稀相段；12-反应气出口；13-反应器旋风除尘器；14-反应器旋风除尘器料腿；15-再生器提升气口；16-待生滑阀；17-待生斜管；18-待生催化剂中心提升管；19-再生斜管；20-空气入口；21-中心提升管待生催化剂分布器；22-再生器稀相段；23-烟气出口；24-再生器旋风除尘器；25-再生器旋风除尘器料腿；26-再生器密相段；27-再生器密相段催化剂分布板；28-再生器气提段催化剂分布板；29-再生器气提段；30-燃气入口；31-燃气入口。
具体实施方式
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图和实施例或现有技术的描述对本实用新型作简单地介绍，显而易见地，下面关于附图结构的描述仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。
实施例：
如图1-图4所示，本实施例提供了一种可连续再生提升管循环流化床低碳烷烃脱氢反应器，包括脱氢反应器和再生器，脱氢反应器和再生器的生产能力约为30万吨/年低碳烷烃脱氢，采用铬系催化剂。
脱氢反应器的下端设置有再生催化剂中心提升管3，再生催化剂中心提升管3的下端设置有反应器提升气口1，再生器的下端设置有待生催化剂中心提升管18，待生催化剂中心提升管18的下端设置有再生器提升气口15；
所述脱氢反应器通过中心提升管再生催化剂分布器9分为位于其上部的反应器稀相段11和位于其下部的反应器密相段7，反应器稀相段11的直径为φ8000mm-11000mm，反应器密相段7的直径为φ7000mm-10000mm，反应器稀相段11内设置有反应器稀相段内置盘管10和反应器旋风除尘器13，常温的新鲜气与转化气利用盘管实现辐射传热，从而降低了产品气的热裂解，提高再生器旋风的分离效率；所述反应器密相段7的下方设置有反应器气提段4，反应器气提段4通过待生斜管17与待生催化剂中心提升管18相连通，待生斜管17上设置有待生滑阀16；所述中心提升管再生催化剂分布器9与再生催化剂中心提升管3的上端相连通，反应器密相段7上设置有低碳烷烃入口6，低碳烷烃入口6和中心提升管再生催化剂分布器9之间的反应器密相段7内设置有反应器密相段催化剂分布板8，反应器密相段催化剂分布板8上均匀的设置有多个开孔，在反应时，催化剂进入反应器密相段7进行反应，反应低碳烷烃经中心提升管再生催化剂分布器9进入反应床层，反应器密相段7内的反应器密相段催化剂分布板8设有均匀的开孔，这种反应器密相段催化剂分布板8结构可以使得气体沿整个床层都可以均匀布气，气流与催化剂逆向接触，由于整个密相床层气流分布均匀，催化剂颗粒与气相反应物质接触几率和接触时间都较长，从而从理论上可以增强脱氢反应的一次转化率。反应后的催化剂进入反应器气提段4，脱除催化剂携带的低碳烷烃，然后通过待生斜管17进入再生器进行烧焦。待生的催化剂通过待生滑阀16控制流量，进而控制反应区密相床层的高度。一般的，密相床层高度5-8m，在待生斜管17的底部有再生器提升气口15和待生催化剂中心提升管18与之相连。一般的，提升气选择氮气或空气作为气源，提升气通过再生催化剂中心提升管3把待生催化剂稀相输送到反应器密相段进行再生。
在本实施例中，表面积碳的铬系催化剂在再生器中被高温空气再生。所述再生器通过中心提升管待生催化剂分布器21分为位于其上部的再生器稀相段22和位于其下部的再生器密相段26，再生器稀相段22的直径为φ9000mm-12000mm，再生器密相段26的直径为φ8000mm-11000mm，再生器稀相段22内设置有再生器旋风除尘器24；所述再生器密相段26的下方设置有再生器气提段29，再生器气提段29通过再生斜管19与再生催化剂中心提升管3相连通，再生斜管19上设置有再生滑阀2；所述中心提升管待生催化剂分布器21与待生催化剂中心提升管18的上端相连通，再生器密相段26上设置有空气入口20和燃气入口，经过压缩来的空气经气体分布管进入作为再生器密相床层的再生器密相段26，一般来说，再生器床层的温度控制在630-670℃之间，中心提升管待生催化剂分布器21与空气入口20和燃气入口之间设置有再生器密相段催化剂分布板27，再生器密相段催化剂分布板27上均匀的设置有多个开孔，跟脱氢反应器类似，空气、燃气与催化剂逆向接触，从而使得积碳催化剂与高温烟气的接触时间延长，提高再生效果。同样的，再生合格的催化剂通过再生器的再生斜管及再生滑阀控制流量及再生床层高度，然后通过再生催化剂中心提升管3进入反应器，从而实现催化剂的连续再生和反应。
本实用新型采用反应器密相段催化剂分布板设置的床层反应，提高了催化剂的分布和控制催化剂的流态化程度，减少了催化剂被夹带进入反应器旋风除尘器的量，最终实现更少的催化剂跑损；采用圆盘式的中心提升管再生催化剂分布器，使得反应气流的分布更均匀，增加了与反应器密相段内密相床层催化剂的充分接触，延长了脱氢反应时间，提高脱氢反应的一次转化率，降低了装置循环能耗。采用再生催化剂中心提升管提升催化剂的方式，使再生催化剂顺利进入反应器，通过中心提升管再生催化剂分布器合理均匀分布，充分与反应气流逆向接触反应。反应后的待生催化剂通过待生斜管，进入待生催化剂中心提升管，通过气流提升到再生器进行充分再生。再生后的催化剂通过再生斜管，进入再生催化剂中心提升管，完成催化剂的循环，有效的解决了传统低碳烷烃脱氢流化床反应器转化率低以及气体分布管分布效果差、催化剂循环不畅的缺点。
作为本实施例中一种优选的实施方案，需要进一步说明的是，所述反应器气提段4内设置有反应器气提段催化剂分布板5，使得反应后的催化剂进入反应器气提段4后可以更好的脱除催化剂携带的低碳烷烃。
作为本实施例中一种优选的实施方案，需要进一步说明的是，所述脱氢反应器的顶部设置有反应气出口12，反应气出口12所对应的脱氢反应器内顶部设置有反应器出气腔，反应器旋风除尘器13的排气口连通反应器出气腔，进而完成旋风除尘效果。
作为本实施例中一种优选的实施方案，需要进一步说明的是，所述反应器旋风除尘器13的进气口连接有反应器旋风除尘器料腿14，反应器旋风除尘器料腿14远离反应器旋风除尘器13的一端延伸至中心提升管再生催化剂分布器9处，使得旋风除尘效率更好。
作为本实施例中一种优选的实施方案，需要进一步说明的是，所述再生器气提段29内设置有再生器气提段催化剂分布板28，提高反应效果。
作为本实施例中一种优选的实施方案，需要进一步说明的是，所述再生器的顶部设置有烟气出口23，烟气出口23所对应的再生器内顶部设置有再生器出气腔，再生器旋风除尘器24的排气口连通再生器出气腔。
作为本实施例中一种优选的实施方案，需要进一步说明的是，所述再生器旋风除尘器24的进气口连接有再生器旋风除尘器料腿25，再生器旋风除尘器料腿25远离再生器旋风除尘器24的一端延伸至中心提升管待生催化剂分布器21处，使得旋风除尘效率更好。
作为本实施例中一种优选的实施方案，需要进一步说明的是，所述燃气入口包括第一燃气入口30和第二燃气入口31，第一燃气入口30设置于再生器密相段催化剂分布板27之间，第二燃气入口31设置于再生器密相段催化剂分布板27下方，进而使得燃气与催化剂的混合效果更好。
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种可连续再生提升管循环流化床低碳烷烃脱氢反应器，其特征在于，包括脱氢反应器和再生器，脱氢反应器的下端设置有再生催化剂中心提升管(3)，再生催化剂中心提升管(3)的下端设置有反应器提升气口(1)，再生器的下端设置有待生催化剂中心提升管(18)，待生催化剂中心提升管(18)的下端设置有再生器提升气口(15)；
所述脱氢反应器通过中心提升管再生催化剂分布器(9)分为位于其上部的反应器稀相段(11)和位于其下部的反应器密相段(7)，反应器稀相段(11)内设置有反应器稀相段内置盘管(10)和反应器旋风除尘器(13)；所述反应器密相段(7)的下方设置有反应器气提段(4)，反应器气提段(4)通过待生斜管(17)与待生催化剂中心提升管(18)相连通，待生斜管(17)上设置有待生滑阀(16)；所述中心提升管再生催化剂分布器(9)与再生催化剂中心提升管(3)的上端相连通，反应器密相段(7)上设置有低碳烷烃入口(6)，低碳烷烃入口(6)和中心提升管再生催化剂分布器(9)之间的反应器密相段(7)内设置有反应器密相段催化剂分布板(8)，反应器密相段催化剂分布板(8)上均匀的设置有多个开孔；
所述再生器通过中心提升管待生催化剂分布器(21)分为位于其上部的再生器稀相段(22)和位于其下部的再生器密相段(26)，再生器稀相段(22)内设置有再生器旋风除尘器(24)；所述再生器密相段(26)的下方设置有再生器气提段(29)，再生器气提段(29)通过再生斜管(19)与再生催化剂中心提升管(3)相连通，再生斜管(19)上设置有再生滑阀(2)；所述中心提升管待生催化剂分布器(21)与待生催化剂中心提升管(18)的上端相连通，再生器密相段(26)上设置有空气入口(20)和燃气入口，中心提升管待生催化剂分布器(21)与空气入口(20)和燃气入口之间设置有再生器密相段催化剂分布板(27)，再生器密相段催化剂分布板(27)上均匀的设置有多个开孔。
2.根据权利要求1所述的一种可连续再生提升管循环流化床低碳烷烃脱氢反应器，其特征在于，所述反应器气提段(4)内设置有反应器气提段催化剂分布板(5)。
3.根据权利要求1所述的一种可连续再生提升管循环流化床低碳烷烃脱氢反应器，其特征在于，所述脱氢反应器的顶部设置有反应气出口(12)，反应气出口(12)所对应的脱氢反应器内顶部设置有反应器出气腔，反应器旋风除尘器(13)的排气口连通反应器出气腔。
4.根据权利要求3所述的一种可连续再生提升管循环流化床低碳烷烃脱氢反应器，其特征在于，所述反应器旋风除尘器(13)的进气口连接有反应器旋风除尘器料腿(14)，反应器旋风除尘器料腿(14)远离反应器旋风除尘器(13)的一端延伸至中心提升管再生催化剂分布器(9)处。
5.根据权利要求1所述的一种可连续再生提升管循环流化床低碳烷烃脱氢反应器，其特征在于，所述再生器气提段(29)内设置有再生器气提段催化剂分布板(28)。
6.根据权利要求1所述的一种可连续再生提升管循环流化床低碳烷烃脱氢反应器，其特征在于，所述再生器的顶部设置有烟气出口(23)，烟气出口(23)所对应的再生器内顶部设置有再生器出气腔，再生器旋风除尘器(24)的排气口连通再生器出气腔。
7.根据权利要求6所述的一种可连续再生提升管循环流化床低碳烷烃脱氢反应器，其特征在于，所述再生器旋风除尘器(24)的进气口连接有再生器旋风除尘器料腿(25)，再生器旋风除尘器料腿(25)远离再生器旋风除尘器(24)的一端延伸至中心提升管待生催化剂分布器(21)处。
8.根据权利要求1所述的一种可连续再生提升管循环流化床低碳烷烃脱氢反应器，其特征在于，所述燃气入口包括第一燃气入口(30)和第二燃气入口(31)，第一燃气入口(30)设置于再生器密相段催化剂分布板(27)之间，第二燃气入口(31)设置于再生器密相段催化剂分布板(27)下方。
9.根据权利要求1所述的一种可连续再生提升管循环流化床低碳烷烃脱氢反应器，其特征在于，所述反应器稀相段(11)的直径为φ8000mm-11000mm，反应器密相段(7)的直径为φ7000mm-10000mm。
10.根据权利要求1所述的一种可连续再生提升管循环流化床低碳烷烃脱氢反应器，其特征在于，所述再生器稀相段(22)的直径为φ9000mm-12000mm，再生器密相段(26)的直径为φ8000mm-11000mm。
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