反应器温度的调节装置和调节方法制造方法及图纸

技术编号:14855864 阅读:114 留言:0更新日期:2017-03-18 23:02
一种反应器冷却盘管组合,由具有较多数量的串联的U型管单元的长盘管和具有较少数量的串联的所述U型管单元的短盘管组成,其中,在反应器横截面的中心部分布置一组以上的短盘管,并且通过在所述长盘管与所述短盘管之间进行切换,能够精确地、灵敏地调节反应器温度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于精确、灵敏地调节流化床反应器的反应温度调节装置和调节方法。
技术介绍
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。冷却盘管的作用之一是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。丙烯氨氧化反应对反应温度比较敏感,随着反应温度的上升,丙烯转化率有所提高,但反应温度过高,会导致一氧化碳、二氧化碳生成量的增加,丙烯腈单收反而下降。一般说来,反应温度升高,氢氰酸有升高倾向,乙腈单收略有下降。反应温度降低则有相反的变化。反应温度范围为410~460℃。流化床反应器常规的冷却盘管如图1、图2所示,图1为冷却盘管轴向图,图2为冷却盘管截面布置图。每组冷却盘管包括入口、U型管单元和出口。每个U型管单元都包括两个相邻并相互平行的直管和两个U型弯管,其中一个U型弯管用于使两个相邻的直管流体联通,而另一个U型弯管则用于将该U型管单元流体联通至与其相邻的另一个U型管单元。现有技术中,除去离反应器器壁的安全通行距离,如图2中与X轴平行的反应器径向方向,优先布置以6个U型管单元和4个U型管单元串联组合的长冷却盘管,在靠反应器器壁位置处才布置1个U型管单元或2个U型管单元串联的短冷却盘管。在装置投料开车时,优先使用长冷却盘管对温度进行控制和调整,最后温差的补偿是(实时反应温度与反应温度目标值之差)通过丙烯投料量的调整来实现的。在装置常规运行中,当反应温度需要调整时,通过切换不同U数冷却盘管对温度进行调节,但最后也是通过调整丙烯投料量的方式,控制反应温度向目标温度靠近。通常丙烯投料量调整需要150~350Nm3/h,甚至更高。现有技术中,具有1个U型管单元或2个U型管单元的短冷却盘管布置在反应器的边缘,而具有多个U型管单元的长盘管则布置在反应器中心部分。本领域技术人员在实际生产中发现,仅仅通过切换冷却盘管对反应器温度的调节效果非常有限。具体而言,当打开/关闭位于中心部分的长盘管时,虽然能够在短时间内时温度达到稳定,但是由于长盘管所容纳的冷却水较多,会导致反应器温度下降/上升的较多,无法实现精确地温度控制。相反,当打开/关闭位于边缘部分的短盘管时,虽然能够实现精确地温度控制,但是由于流化床反应器周边的流化质量相对较差(器壁效应),所以无法在短时间内时温度达到稳定,导致对反应温度调节的灵敏度较差。但是,如果通过丙烯投料量的变化来调节反应器温度,还会影响到反应器内一些参数的变化,如催化剂负荷、操作线速度,反应器出口气总量和产物的组成等,这不利于成套装置稳定操作。基于以上问题,希望能够研发一种能够仅通过切换具有不同数量的U型管单元的冷却盘管就能实现对反应器温度进行精确、灵敏控制的冷却盘管组合和通过该冷却盘管组合来精确、灵敏地调控反应器温度的方法。
技术实现思路
本专利技术的专利技术人通过长期的研究发现,在流化床反应器的中心部位流化质量和传热、传质明显优于流化床反应器的周边,因此,将具有较少数量的U型管单元的盘管布置在反应器横截面的中心部位,能够更加精确、灵敏地调节反应器温度。本专利技术提供一种反应器冷却盘管组合,其由具有较多数量的串联的U型管单元的长盘管和具有较少数量的串联的所述U型管单元的短盘管组成,其中,在反应器横截面的中心部分布置一个以上的短盘管,并且,通过在所述长盘管与所述短盘管之间进行切换,能够精确、灵敏地调节反应器温度。在本专利技术的冷却盘管组合,所述反应器横截面的中心部分是指从反应器横截面的圆心至反应器横截面的2/3半径的范围内。在本专利技术的冷却盘管组合,优选地,所述长盘管具有4~8个所述U型管单元,并且所述短盘管具有1~4个所述U型管单元。在本专利技术的冷却盘管组合,优选地,所述长盘管和所述短盘管中的至少一种包括具有奇数个U型管单元的盘管。在本专利技术的冷却盘管组合,优选地,所述长盘管和所述短盘管中的至少一种包括两种以上具有不同U型管数量的盘管。在本专利技术的冷却盘管组合,优选地,所述长盘管和所述短盘管在所述反应器的横截面的四个象限中均匀布置。在本专利技术的冷却盘管组合能够在2℃的范围内灵敏地调节所述反应器的温度。在本专利技术的冷却盘管组合能够在30分钟内使所述反应器的温度达到稳定。本专利技术还提供一种用于精确、灵敏地调节反应器温度的方法,所述反应器包括由具有较多数量的串联的U型管单元的长盘管和具有较少数量的串联的所述U型管单元的短盘管组成的冷却盘管组合,该方法包括:在反应器横截面的中心部分布置一组以上的短盘管,以及通过在所述长盘管与所述短盘管之间进行切换,来调节反应器温度。在本专利技术的调节反应器温度的方法中,优选地,所述反应器横截面的中心部分为从所述反应器横截面圆心至2/3半径的范围内。在本专利技术的调节反应器温度的方法中,优选地,所述长盘管具有4~8个所述U型管单元,并且所述短盘管具有1~4个所述U型管单元。在本专利技术的调节反应器温度的方法中,优选地,所述长盘管和所述短盘管中的至少一种包括具有奇数个U型管单元的盘管。在本专利技术的调节反应器温度的方法中,优选地,所述长盘管和所述短盘管中的至少一种包括两种以上具有不同U型管数量的盘管。在本专利技术的调节反应器温度的方法中,优选地,所述长盘管和所述短盘管在所述反应器的横截面的四个象限中均匀布置。在本专利技术的调节反应器温度的方法中,所述冷却盘管组合能够在2℃的范围内灵敏地调节所述反应器的温度。在本专利技术的调节反应器温度的方法中,所述冷却盘管组合能够在30分钟内使所述反应器的温度达到稳定。附图说明图1为现有技术的流化床冷却盘管组合的轴向分布图。图2为现有技术的流化床冷却盘管组合的径向分布图。图3为本专利技术的流化床冷却盘管组合的径向分布图。图4A和4B为本专利技术的流化床冷却盘管组合的径向分布图。图5A和5B为本专利技术的流化床冷却盘管组合的径向分布图,并且图5C是本专利技术的比较例2冷却盘管组合的径向分布图。图6为本专利技术的流化床冷却盘管组合的径向分布图。具体实施方式以下将参考附图详细描述本专利技术的具体实施方式。构成本专利技术的冷却盘管组合的基本单位为U型管单元。与现有技术相同,每个U型管单元都包括两个相邻并相互平行的直管和两个U型弯管,其中一个U型弯管用于使两个相邻的直管流体联通,而另一个U型弯管则用于将该U型管单元流体联通至与其相邻的另一个U型管单元。本专利技术的冷却盘管组合由具有较多数量的串联的U型管单元的长盘管和具有较少数量的串联的U型管单元的短盘管组成。长盘管所具有的U型管单元数量多于短盘管的U型管单元数量。优选地,长盘管具有4~8个U型管单元,短盘管具有1~4个所述U型管单元。本专利技术人发现,通过将短盘管布置在反应器横截面的中心部分(以下或简称反应器中心部分),而不是像现有技术中那样,只将短盘管布置在反应器横截面的边缘部分(以下或简称反应器边缘部分),能够更加精确、灵敏地调节反应器的温度。在本专利技术中,反应器横截面的中心部分是指反应器横截面的圆心至半径2/3的范围内。以图2中所示的冷却盘管组合为例,当将全部具有4个U型管单元的长盘管和具有1个U型管单元的短盘管都布置在反应器本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种反应器冷却盘管组合,由具有较多数量的串联的U型管单元的长盘管和具有较少数量的串联的所述U型管单元的短盘管组成,其中,在反应器横截面的中心部分布置一组以上的短盘管,并且通过在所述长盘管与所述短盘管之间进行切换,来调节反应器温度。

【技术特征摘要】
1.一种反应器冷却盘管组合,由具有较多数量的串联的U型管单元的长盘管和具有较少数量的串联的所述U型管单元的短盘管组成,其中,在反应器横截面的中心部分布置一组以上的短盘管,并且通过在所述长盘管与所述短盘管之间进行切换,来调节反应器温度。2.关于权利要求1所述的冷却盘管组合,其中,所述反应器横截面的中心部分为从所述反应器横截面圆心至2/3半径的范围内。3.根据权利要求1所述的冷却盘管组合,其中,所述长盘管具有4~8个所述U型管单元,并且所述短盘管具有1~4个所述U型管单元。4.根据权利要求2所述的冷却盘管组合,其中,所述长盘管和所述短盘管中的至少一种包括具有奇数个U型管单元的盘管。5.根据权利要求3所述的冷却盘管组合,其中,所述长盘管和所述短盘管中的至少一种包括两种以上具有不同U型管数量的盘管。6.根据权利要求1所述的冷却盘管组合,其中,所述长盘管和所述短盘管在所述反应器的横截面的四个象限中均匀布置。7.根据权利要求1~6任意一项所述的冷却盘管组合,其中,所述冷却盘管组合能够在2℃的范围内调节所述反应器的温度。8.根据权利要求1~6任意一项所述的冷却盘管组合,其中,所述冷却盘管组合能够在30分钟内使所述反应器的温度达到稳定。9.一种反应...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵乐吴粮华
申请(专利权)人:中国石油化工股份有限公司中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
类型:发明
国别省市:北京;11

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