一种烷烃脱氢制烯烃循环流化床反应装置制造方法及图纸

一种烷烃脱氢制烯烃的流化床反应装置以及烷烃脱氢的方法，所述的反应装置为变径的罐体，罐体自下而上分为气提段、反应段和催化剂沉降段，其中，反应段的直径大于气提段的直径，在沉降段内设有换热器。该反应装置将原料与高温油气在反应装置内进行换热，原料利用高温油气的热能气化、升温，同时，高温油气通过换热降温，很好了利用了相互的能量，并避免反应装置由于温度高而结焦，几种功效有机结合在一起，尤其是采用将多个换热箱串联在一起的这种换热器结构，可以有效避免原料迅速气化造成的振动，可实现大温差换热。

【技术实现步骤摘要】
一种烷烃脱氢制烯烃循环流化床反应装置
本申请涉及一种烷烃脱氢制烯烃反应装置，具体的，涉及一种烷烃脱氢制烯烃循环流化床反应装置。
技术介绍
丙烯、丁烯等是重要的基本有机化工原料，以丙烷、丁烷为原料，经脱氢生产丙烯和丁烯，理论上属于原子经济反应，且产物除了高附加值的丙烯和丁烯外，还有炼厂需求更为迫切的氢气。丙烷、丁烷脱氢制丙烯和丁烯，反应有以下三方面的特点：反应为较强的吸热反应，在0.1MPa、25℃的反应热分别高达124.3和117.6kJ/mol；在典型的反应温度条件下，反应受热力学平衡的限制，平衡转化率不高，且压力升高平衡转化率明显下降；催化剂结焦失活较快。烷烃脱氢反应是较强的吸热反应；受热力学平衡的限制，单程转化率不高，大量的未反应的烷烃需要跟产物分离后再循环回反应器，需要重复进行气化、升温、反应、冷却和分离这些消耗能量的过程。这些都导致脱氢反应能耗较高。此外，反应需要吸收大量的热量，高效率地给反应供热，是反应器选择、设计必须注意的问题。烷烃脱氢制烯烃催化剂结焦失活快，意味着催化剂需要频繁烧焦再生。无论从催化剂的烧焦再生，还是从给反应高效率供热的角度看，循环流化床都是最理想的，尽管循环流化床无法解决热力学平衡限制的问题。多年来研究人员一直努力，试图开发氧化脱氢过程，以打破热力学平衡，然而，直至今日，仍然看不到突破的希望。丙烷、丁烷脱氢成熟的技术只有俄罗斯的FBD-4技术采用了类似于IV型催化裂化的循环流化床技术，STAR、Catofin用的是固定床，UOP的Oleflex采用的是移动床。FBD-4技术最大的问题在于采用Cr系催化剂，存在严重的环保问题。这也是无可奈何的事情，因为目前的脱氢催化剂只有两个选择，要么Cr系的，要么Pt系的，前者有毒，后者昂贵。显然，循环流化床是不可能选择昂贵的Pt系催化剂的。在丙烷、丁烷脱氢催化剂和循环流化床反应装置方面，中国专利ZL201110123675.1公开了环保型金属氧化物脱氢催化剂及循环流化床反应装置，中国专利申请CN201310102624、CN201310102680、CN201310014789和CN201210536414公开了金属硫化物催化剂及循环流化床反应装置。这些循环流化床反应装置都存在着如何避免反应器结焦，鉴于此，特提出本申请。
技术实现思路
本申请的一个目的是提供一种烷烃脱氢制烯烃的流化床反应装置，该反应装置可以很好地避免沉降器和油气管线出现结焦现象。本申请的另一个目的提供上述反应装置内进行的烷烃脱氢制烯烃的方法。本申请的再一个目的提供一种脱氢催化剂再生器，该再生器提高了气体燃料燃烧的安全性，保证燃料充分燃烧和催化剂充分烧焦，减小烟气与催化剂的温差，提高能量的利用率。本申请的最后一个目的提供一种催化剂再生的方法。为实现本申请的目的，采用如下技术方案：一种烷烃脱氢制烯烃的流化床反应装置，所述的反应装置为变径的罐体，罐体自下而上分为气提段、反应段和催化剂沉降段，其中，催化剂沉降段的直径大于反应段的直径，在沉降段内设有换热组件。进一步，换热组件设在催化剂沉降段的内部，原料与高温油气换热，利用原料的气化、升温迅速为高温油气降温。本申请的反应装置中，为了达到降低气速以使催化剂沉降的目的，沉降段的直径要大于反应段的直径，沉降段的最大直径与反应段的直径之比为4/1～1.1/1，优选2/1～1.3/1。进一步，所述的换热组件可以为蛇管换热器或串联换热箱式换热器，优选串联换热箱式换热器。进一步，本申请所述的换热器组件包括1～20组换热器，优选2～8组换热器。其中，每组换热器有1-50个换热箱串联方式连通，其优选3-15个换热箱串联方式连通。所述的串联换热箱式换热器包括几个并列放置的箱体，每个箱体的相对侧面设有进、出口，箱体的顶部设有出气口，各箱体侧面的进、出口通过连接管相连通，所述的每个箱体顶部的出气口通过集气管相连通。所述的箱体的形状优选为板式箱体，采用其他形状也可以。所述的气提段的直径与密相流化反应段的直径比为1/10～2/1，其优选1/3～1/1。具体的，气提段的长度根据反应器和再生器的压力平衡来确定，是本领域技术人员根据实际情况可以确定的。进一步，在气提段内设有挡板。优选的，所述的挡板的形状为人字形。进一步，在气提段下端设有气体介质分布器，优选的，气体介质分布器为环形管，在环形管上设有喷嘴。进一步，挡板设在气体介质分布器的上方。进一步，在气提段内设有两层以上的挡板。本申请在气提段内设置的人字形挡板用于改善气提介质从催化剂孔道中置换出油气的效果。进一步，经换热器出来的气态原料经进料口进入反应器，所述的进料口位于在密相流化反应段底部。进料可以直接用喷嘴喷入反应器，也可以用带有若干个喷嘴的环管，即原料先经环管分布后再从喷嘴喷入反应器。在密相流化反应段内、进料口的上部设有格栅。进一步，在密相流化反应段内、进料口的上部设有2～10层格栅。格栅的设置可以促进原料与催化剂充分接触反应。在反应器顶端设有油气出口，催化剂沉降段内设有旋风分离器，旋风分离器与油气出口相连。本申请提供的烷烃脱氢制烯烃的反应器可以与现有技术公开的催化剂再生器结合进行循环流化脱氢反应。在现有的循环流化床脱氢装置沉降段和油气线(高温油气从反应器到后续分离系统的连接管线)存在着严重的结焦现象，影响装置的正常运转。结焦快的，一个星期到一个月，就必须停产清焦，不仅影响经济效益，还存在着严重的安全和环境风险。装置结焦的主要原因是在沉降段内脱氢生成的烯烃在高温条件下与催化剂继续长时间接触发生深度脱氢反应，生成二烯烃，二烯烃在高温条件下迅速缩聚，生成不易挥发的化合物，沉积在装置的器壁上。这些不易挥发的化合物在高温条件下逐渐炭化，积累到一定程度，就会影响装置的正常运转。可见，沉降器内的高温，是装置生焦的决定性因素。采用本申请的烷烃脱氢反应装置，对沉降段油气降温措施，可迅速将离开反应器床层的高温油气，迅速降温至500℃以下，可有效阻断烯烃深度脱氢生成二烯烃的反应，且大幅度降低二烯烃的缩聚反应。实验室中试装置运行结果表明，采用沉降段油气冷却措施后，装置连续运行1个月，沉降段和油气管线内没有焦炭；而不采取冷却措施，运行两天就有大量的焦炭沉积在沉降段的器壁和油气管线内。因而，采用高温油气冷却措施，可以从根本上解决在一个运行周期(1～3年)内因装置结焦而导致的非计划停工问题。同时，高温油气的热能也能重新利用用来气化或加热原料，节约了能耗。一种利用上述反应装置的烷烃脱氢制烯烃的方法，包括：原料进入热交换器内，经换热后进入密相流化反应段，在密相流化反应段，原料与催化剂接触进行催化脱氢反应，油气在密相流化反应段内的平均停留时间在0.2s～30s，反应温度在400～670℃之间。进一步，在密相流化反应段内，油气在密相流化反应段内的平均停留时间在1.0s～8.0s。进一步，在密相流化反应段内，反应温度在550～620℃之间。本申请中，在密相流化反应段内，气体表观速率在0.05～3m/s，优选的，气体表观速率在0.2～1.2m/s。所述的脱氢催化剂可以为现有技术公开的用于烷烃脱氢制烯烃的催化剂，譬如，专利技术人开发的环保型非贵金属脱氢催化剂，专利号为ZL201110123675.1。一种脱氢催化剂再生器，包括再生段和沉降段，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烷烃脱氢制烯烃的流化床反应装置，所述的反应装置为变径的罐体，罐体自下而上分为气提段、反应段和催化剂沉降段，其中，催化剂沉降段的直径大于反应段的直径，在沉降段内设有换热器。

【技术特征摘要】
1.一种烷烃脱氢制烯烃的流化床反应装置，所述的反应装置为变径的罐体，罐体自下而上分为气提段、反应段和催化剂沉降段，其中，催化剂沉降段的直径大于反应段的直径，在沉降段内设有换热器，原料进入换热器的管程内、且与沉降段内的油气换热；经换热器换热后的气态原料经进料口进入反应段，所述的进料口位于密相流化反应段底部。2.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于，所述的换热器为蛇管换热器或串联换热箱式换热器。3.根据权利要求2所述的反应装置，其特征在于，所述的串联换热箱式换热器包括1～20组换热器。4.根据权利要求2所述的反应装置，其特征在于，所述的串联换热箱式换热器包括2～8组换热器。5.根据权利要求3或4所述的反应装置，其特征在于，每组串联换热箱式换热器有1-50个换热箱串联方式连通。6.根据权利要求3或4所述的反应装置，其特征在于，每组串联换热箱式换热器有3-15个换热箱串联方式连通。7.根据权利要求2-4任一项所述的反应装置，其特征在于，所述的串联换热箱式换热器包括几个并列放置的箱体，每个箱体的相对两个侧面设有进、出口，箱体的顶部设有出气口，各箱体侧面的进、出口通过连接管相连通，所述的每个箱体顶部的出气口通过集气管相连通。8.根据权利要求1-4任一项所述的反应装置，其特征在于，气提段和反应段均为等径的，所述的气提段的直径与反应段的直径比为1/10～2/1；沉降段的最大直径与反应段的直径之比为4/1～1.1/1。9...

【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