一种烷烃催化脱氢或催化裂解制烯烃循环流化床反应装置制造方法及图纸

一种烷烃催化脱氢或催化裂解制烯烃循环流化床反应装置，包括反应器和反应器沉降段，反应器沉降段位于反应器的上部，其中，所述的反应器包括缩径段，所述缩径段的横截面直径从下到上逐渐变小，提升管从反应器下部伸入反应器内，在反应器外部，催化剂再生斜管与提升管相连接。该反应装置沿着流体流动方向逐渐缩径，减少返混造成烯烃的二次转化。反应器内反应物和催化剂并流向上流动，可有效提高反应器内温度分布的均匀性，避免局部高温。

A Circulating Fluidized Bed Reactor for Catalytic Dehydrogenation or Catalytic Cracking of Alkanes to Olefins

A circulating fluidized bed reactor for catalytic dehydrogenation or catalytic cracking of alkanes to olefins comprises a reactor and a reactor settling section located at the upper part of the reactor, in which the reactor comprises a shrinkage section whose cross-sectional diameter gradually decreases from bottom to top, and the riser extends from the lower part of the reactor into the reactor, outside the reactor, and then the catalyst. The inclined pipe is connected with the riser. The reactor shrinks gradually along the direction of fluid flow, reducing the secondary conversion of olefins caused by backmixing. Reactors and catalysts in the reactor flow up side by side, which can effectively improve the uniformity of temperature distribution in the reactor and avoid local high temperature.

【技术实现步骤摘要】
一种烷烃催化脱氢或催化裂解制烯烃循环流化床反应装置
本专利技术涉及一种循环流化床反应装置，具体的，涉及一种烷烃脱氢或催化裂解制烯烃循环流化床反应装置。
技术介绍
烯烃和二烯烃(乙烯、丙烯、丁烯、异丁烯、异戊二烯和丁二烯等)在合成树脂、塑料、高辛烷值汽油调和组分(甲基叔丁基醚、甲基叔戊基醚和烷基化油)及其它高附加值产品方面应用广泛。这些烯烃除了通过烃的蒸汽裂解(如乙烷蒸汽裂解，石脑油蒸汽裂解)、烯烃的催化裂解(如Superflex技术)、重油的催化裂解(如TMP、DCC技术)和重油催化热解(如CPP技术)等过程生产外，烷烃催化脱氢也是烯烃和二烯烃生产的重要技术路线。烷烃脱氢作为合理利用丰富低碳烷烃资源、制备高附加值低碳烯烃的一条重要途径，日益受到人们的重视。烷烃的脱氢是比较强的吸热反应，如丙烷和异丁烷脱氢，C3H8→C3H6+H2ΔHo＝124.3kJ/moli-C4H10→i-C4H8+H2ΔHo＝117.6kJ/mol在0.1MPa、25℃的反应热分别高达124.3和117.6kJ/mol。无论是采用何种类型的反应器，怎样有效地给反应供热，都是必须认真思考的问题。烷烃的脱氢反应受热力学平衡的限制。在相同温度条件下，烷烃的分子越大，平衡转化率越高；对于同一种烷烃，温度越高，平衡转化率越高。乙烷脱氢制乙烯，如果采用催化脱氢的方法，受热力学平衡的限制，单程转化率太低，因而，目前乙烷脱氢采用的是蒸汽热解的技术，反应在800℃以上的高温条件下进行。丙烷、丁烷等的催化脱氢，在适宜的温度条件下可得到经济上可接受的单程转化率和烯烃选择性，因而，丙烷脱氢制丙烯、丁烷脱氢制丁烯或丁二烯，通常采用的是催化脱氢的方法。目前已工业化的脱氢技术均采用催化脱氢路线，所用催化剂为Pt基及Cr2O3基催化剂。Pt价格昂贵，高昂的投资和催化剂使用成本限制了采用Pt催化剂脱氢过程的应用，只有烷烃资源丰富价格低廉的国家或地区，该过程的经济性才合理。此外，Pt催化剂对硫、砷等毒物都十分敏感，因此，使用该催化剂对原料中杂质含量要求非常高。采用Pt催化剂，Pt非常容易烧结，催化剂再生需要采用氧氯化再生，再生烟气必须进行治理后才能排放。负载型Cr系催化剂的脱氢性能优异，但催化剂再生生成的六价铬具有强致癌作用，催化剂的生产和使用环节都可能造成环境污染，并且废催化剂的处理也是个难题。近几年，开发了用于流化床的无毒、价格相对低廉的催化剂，并根据催化剂的性质性能特点配套循环流化床反应器。在循环流化床反应过程中还存在着诸多的问题，通过对工艺或者反应装置的不断的改善来解决一下实际生产中的问题。鉴于此，提出了本申请。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种烷烃催化脱氢或催化裂解制烯烃的反应装置，该反应装置沿着流体流动方向逐渐缩径，减少返混造成烯烃的二次转化。本申请的另一个目的是提供一种烷烃催化脱氢或催化裂解制烯烃的反应装置，该反应装置反应器内反应物和催化剂并流向上流动，可有效提高反应器内温度分布的均匀性，避免局部高温。本申请的再一个目的是提供一种烷烃催化脱氢或催化裂解制烯烃的反应装置，该反应装置结构简单，便于设备的制造、安装和维护。为实现本专利技术的专利技术目的，采用如下技术方案：一种烷烃催化脱氢或催化裂解的反应装置，包括反应器和反应器沉降段，反应器沉降段位于反应器的上部，其中，所述的反应器包括缩径段，所述缩径段的横截面直径从下到上逐渐变小，提升管伸入反应器内，在反应器外部，催化剂再生斜管与提升管相连接。所述反应器还包括密相输送段以及稀相输送段。在本申请中，密相输送段位于缩径段的下方，稀相输送段位于缩径段的上方。本申请提供的反应装置在进行催化脱氢时，催化剂与反应物在反应器的缩径段内并流向上流动。流动方向的缩径段的横截面直径逐渐减小，减少产物在反应器内返混造成的二次转化，且能够充分利用高温催化剂的热量，也避免了局部高温引发的热反应，从而提高了烯烃的选择性。本申请提供的反应装置在进行催化裂解反应时，催化剂与反应物在反应器的缩径段内并流向上流动。流动方向的缩径段的横截面直径逐渐减小，减少产物在反应器内返混造成的二次转化。一种利用上述反应装置的烷烃催化脱氢制烯烃的制备方法，原料从进料分布器进入反应段，原料与催化剂并流向上流动，两者接触进行催化反应，其中，在密相输送段内，气体的表观气速控制在0.1～5.0m/s，反应温度最好控制在500～730℃之间，反应的质量空时为0.5～10h。本申请反应装置进行的烷烃催化脱氢制烯烃的方法，所得产物烯烃的选择性提升效果显著。与现有技术相比，本申请的优势在于：本申请的烷烃脱氢制烯烃流化床反应装置结构简单，设备便于制造、安装和维护。反应装置与再生器的布置更加灵活。反应器内反应物和催化剂并流向上流动，可有效提高反应器内温度分布的均匀性，避免局部高温，从而减少热反应，提高烷烃脱氢烯烃的选择性。且反应器的缩径段沿流体流动方向逐渐缩径，减少返混造成的烯烃的二次转化，从而提高烯烃的收率和选择性。高温再生剂直接喷入反应器密相床底部，不仅有利于高温催化剂与反应器内催化剂的快速混合，避免床层内形成局部高温，而且密相输送段流化的催化剂还有利于终止自由基的传递，从而减少热反应，提高烷烃脱氢烯烃的选择性。附图说明图1本申请的烷烃催化脱氢制烯烃的反应装置的一种实施方案；图2本申请的烷烃催化脱氢制烯烃的反应装置的另一种实施方案；图3本申请的烷烃催化脱氢制烯烃的反应装置的再另一种实施方案图4本申请的反应器与沉降器的连接方式。具体实施方式下面对本申请的烷烃脱氢制烯烃循环流化床反应装置进一步详细叙述。并不限定本申请的保护范围，其保护范围以权利要求书界定。某些公开的具体细节对各个公开的实施方案提供全面理解。然而，相关领域的技术人员知道，不采用一个或多个这些具体的细节，而采用其他的材料等的情况也可实现实施方案。除非上下文另有要求，在说明书以及权利要求书中，术语“包括”、“包含”应理解为开放式的、包括的含义，即为“包括，但不限于”。在说明书中所提及的“实施方案”、“一实施方案”、“另一实施方案”或“某些实施方案”等是指与所述实施方案相关的所描述的具体涉及的特征、结构或特性包括在至少一个实施方案中。因此，“实施方案”、“一实施方案”、“另一实施方案”或“某些实施方案”没有必要均指相同的实施方案。且，具体的特征、结构或者特性可以在一种或多种实施方案中以任何的方式相结合。说明书中所揭示的各个特征，可以任何可提供相同、均等或相似目的的替代性特征取代。因此除有特别说明，所揭示的特征仅为均等或相似特征的一般性例子。密相输送段：该段床层直径较大，气速较低，催化剂流化密度较高，有利于气固两相的接触和反应。稀相输送段：该段床层直径较小，气速较高，催化剂流化密度较低。目的：线速度提高，使油气快速离开反应器，减少烯烃的二次反应；催化剂密度低，也有利于减少二次反应，尤其是焦炭的生成；催化剂输送的需要。术语“质量空时”是指催化剂的质量与每小时的进料质量之比。术语“表观气速”为当床层流态化后流体逸出床层物料后的速度。它是循环流化床一个重要的操作参数。裂解原料通常包括碳原子数大于等于4的烷烃，优选为：正丁烷、戊烷、己烷等。脱氢原料通常包括异丁烷、丙烷和乙烷。本申请的进一步说明：一方面，本申请的一种烷烃催本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种烷烃催化脱氢或催化裂解的反应装置，包括反应器和反应器沉降段，反应器沉降段位于反应器的上部，其中，所述的反应器包括缩径段，所述缩径段的横截面直径从下到上逐渐变小，提升管从反应器下部伸入反应器内，在反应器外部，催化剂再生斜管与提升管相连接。

【技术特征摘要】
1.一种烷烃催化脱氢或催化裂解的反应装置，包括反应器和反应器沉降段，反应器沉降段位于反应器的上部，其中，所述的反应器包括缩径段，所述缩径段的横截面直径从下到上逐渐变小，提升管从反应器下部伸入反应器内，在反应器外部，催化剂再生斜管与提升管相连接。2.根据权利要求1所述的烷烃催化脱氢或催化裂解的反应装置，其特征在于，所述反应器还包括密相输送段以及稀相输送段，密相输送段位于缩径段的下方，稀相输送段位于缩径段的上方。3.根据权利要求1或2所述的烷烃催化脱氢或催化裂解的反应装置，其特征在于，提升管从反应器底部或者反应器下部侧面进入反应器内；优选，提升管从反应器底部进入反应器；最优选，提升管与反应器同轴设置。4.根据权利要求1或2所述的烷烃催化脱氢或催化裂解的反应装置，其特征在于，提升管从反应器底部进入反应器，提升管的出口位于反应器内的稀相输送段以下；优选，提升管的出口位于在反应器的密相输送段内；更优选，提升管在反应器内的高度不超过密相输送段高度的2/3。5.根据权利要求1-4任一项所述的烷烃催化脱氢或催化裂解的反应装置，其特征在于，反应器的缩径段的形状为圆台状，圆台的母线与轴线的夹角应小于89°，最好小于45°。6.根据权利要求1-5任一项所述的烷烃催化脱氢或催化裂解的反应装置，其特征在于，反应器的稀相输送段与沉降器内的旋分器为承插式连接，将稀相输送段的出口插入旋风器的进口内。7.根据权利要求1-6任一项所述的烷烃催化脱氢或催化裂解的反应装置，其特征在于，催化剂提升管内还设有提升介质...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春义，王国玮，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37