一种微通道反应装置、微通道反应系统及制备烯烃的方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种微通道反应装置，包括：上封板，下封板，以及位于上下封板之间的至少一个微通道反应器；微通道反应器包括：微通道反应板；位于微通道反应板上表面的第一、第二换热通道板；及位于微通道反应板下表面的第三、第四换热通道板；微通道反应板包括：进口；与进口连接的预热通道，预热通道位于第一、第三换热通道板之间；与预热通道连接的反应微通道，反应微通道位于第二、第四换热通道板之间，且反应微通道内设置有烯烃催化剂；及与反应微通道连接的出口。通过本发明专利技术所述的微通道反应装置、微通道反应系统及制备烯烃的方法，解决了现有技术制备烯烃时，因局部热点降低烯烃的选择性，并且使催化剂失效的问题。

Micro channel reaction device, microchannel reaction system and method for preparing olefin

The invention provides a reaction device, micro channel comprises an upper sealing plate, a lower sealing plate, and is located between the upper and lower sealing plate at least one micro channel reactor; micro channel reactor includes: micro channel micro reaction plate; in the first and second channel on the surface of the reaction plate heat exchanger and channel plate; in the micro channel plate surface third and fourth heat channel plate; micro channel plate reaction including import; preheating channel and inlet connection, preheating channel is located between the first and third heat channel plate; connected with the preheating channel reaction micro channel, micro channel between the reaction in the second and fourth channel plate heat exchanger the micro channel, and the reaction is arranged in the olefin catalyst; export and reaction micro channel connection. Through the method of micro channel reactor, the micro channel reaction system and preparation of alkenes, solves the preparation of olefin, because local hot spots reduce the olefin selectivity and the catalyst failure problem.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化工合成领域，特别是涉及一种微通道反应装置、微通道反应系统及制备烯烃的方法。
技术介绍
烯烃在现代石油和化学工业中起着举足轻重的作用，是十分重要的化工原料。烯烃的制备方法按原料划分总体上可以分为3大类：石油路线、天然气路线和煤炭路线，其中采用石脑油或轻柴油裂解的石油化工路线是目前普遍采用的方法。随着全球范围内石油资源的日益枯竭，未来能源结构势必发生转移。与石油资源相比，我国的煤、天然气以及生物质资源相对丰富，开发以煤、天然气以及生物质为原料的烯烃生产工艺具有重要意义。利用煤炭、天然气或生物质合成烯烃有多种工艺路线，主要有先转化为合成气再直接转化为烯烃的路线、先转化为合成气后转化为甲醇再转化为烯烃的路线、甲烷氧化偶联直接制备烯烃的路线等；其中，合成气直接合成烯烃路线具有较高的能量利用率和良好的经济性。合成气直接合成烯烃为强放热反应，反应过程中的热量转移和温度控制至关重要，随着反应温度的升高，甲烷和乙烷选择性会明显升高；局部热点会促进催化剂表面不饱和烃的氢化，从而降低烯烃的选择性，同时会使催化剂表面积碳失活。如现有技术中利用固定床反应器制备烯烃时，固定床反应器中存在的热点会显著的降低烯烃的选择性并且使催化剂失活。鉴于此，有必要设计一种新的微通道反应装置、微通道反应系统及制备烯烃的方法用于解决此问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种微通道反应装置、微通道反应系统及制备烯烃的方法，用于解决现有技术制备烯烃时，因局部热点降低烯烃的选择性，并且使催化剂失活的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种微通道反应装置，所述微通道反应装置包括：上封板，下封板，以及位于所述上封板和所述下封板之间的至少一个微通道反应器；所述微通道反应器包括：微通道反应板；位于所述微通道反应板上表面的第一换热通道板和第二换热通道板；以及位于所述微通道反应板下表面的第三换热通道板和第四换热通道板；其中，所述微通道反应板包括：进口；与所述进口连接的预热通道，所述预热通道位于所述第一换热通道板和第三换热通道板之间；与所述预热通道连接的反应微通道，所述反应微通道位于所述第二换热通道板和第四换热通道板之间，且所述反应微通道内设置有烯烃催化剂；以及与所述反应微通道连接的出口。优选地，所述预热通道为蛇形管路，所述蛇形管路的直径为300～1000μm。优选地，所述反应微通道包括多条平行放置的微管路，所述微管路的直径为100～1000μm，所述微管路的数量为5～100条。优选地，通过对所述反应微通道进行涂覆、填充或溶液原位培养形成烯烃催化剂。优选地，所述烯烃催化剂为CoMn催化剂。优选地，第一、第二、第三及第四换热通道板内的换热介质为水、水蒸气或导热油中的一种。优选地，第一换热通道板内换热介质的温度与第三换热通道板内换热介质的温度相等，第二换热通道板内换热介质的温度与第四换热通道板内换热介质的温度相等。优选地，第一换热通道板内换热介质的温度大于第二换热通道板内换热介质的温度。优选地，所述第一、第二、第三及第四换热通道板的材质均为不锈钢或金属合金，所述微通道反应板的材质为不锈钢或金属合金。本专利技术还提供一种微通道反应系统，所述微通道反应系统包括：如上述所述的微通道反应装置；与所述微通道反应装置连接的气液分离装置；与所述气液分离装置连接的精馏装置；以及连接于所述气液分离装置和微通道反应装置之间的循环装置。本专利技术还提供一种利用所述微通道反应系统制备烯烃的方法，所述制备方法包括：S1：将氢气和一氧化碳以一定比例混合后通过进口进入预热通道，并通过第一、第三换热通道板对所述预热通道内的气体进行预热，使其达到反应所需温度，而后预热通道内的气体进入反应微通道内，并在烯烃催化剂的作用下发生反应；S2：反应后的产物通过出口进入气液分离装置，并通过气液分离装置进行分离，分离出气相产物，油相产物和水；S3：油相产物通过精馏装置进行精馏，获得烯烃产物；S4：气相产物通过循环装置，一部分气相产物作为循环气进入微通道反应装置重新进行反应，而另一部分气相产物则作为驰放气排放出所述微通道反应系统。优选地，氢气和一氧化碳的摩尔比为1:2～2:1。优选地，反应所需温度为200℃～300℃。优选地，所述反应压力为0MPa～2MPa。如上所述，本专利技术的一种微通道反应装置、微通道反应系统及制备烯烃的方法，具有以下有益效果：1、本专利技术所述微通道反应装置通过将所述预热通道设置为蛇形管路，并在所述预热通道上下表面设置第一、第三换热通道板，增大了预热通道的比表面积，同时大幅度强化了反应过程中的传热和传质效率，提高了反应速率；通过在所述反应微通道上下表面设置第二、第四换热通道板，及时带走反应产生的热量，避免出现局部热点。2、通过本专利技术所述的微通道反应系统制备烯烃，极大地提高了一氧化碳的单程转化率，降低甲烷选择性的同时提高了其它碳烯烃的选择性。3、本专利技术所述微通道反应装置能够模块化，易于控制，且操作弹性大。而由其组成的所述微通道反应系统体积较小，具有较好的灵活性，可适用于偏远地区，且在小规模生产中具有较好的经济可行性。附图说明图1显示为本专利技术微通道反应装置的结构图。图2显示为本专利技术微通道反应装置的爆炸图。图3显示为本专利技术微通道反应板的结构示意图。图4显示为本专利技术微通道反应系统的示意图。图5显示为本专利技术气液分离装置的结构示意图。图6显示为本专利技术制备烯烃的流程图。元件标号说明1 微通道反应系统11 微通道反应装置111 上封板112 微通道反应器1121 第一换热通道板1122 第二换热通道板1123 微通道反应板11231 进口11232 预热通道11233 反应微通道11234 出口1124 第三换热通道板1125 第四换热通道板113 下封板12 气液分离装置121 罐体1211 入口122 入口折流板123 除雾器124 气体管路1241 压力控制阀125 油槽126 油气管路1261 第一液面控制阀127 挡水板128 出水管路1281 第二液面控制阀13 精馏装置14 循环装置S1～S4 步骤具体实施方式以下通过特定的具体实例说本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微通道反应装置，其特征在于，所述微通道反应装置包括：上封板，下封板，以及位于所述上封板和所述下封板之间的至少一个微通道反应器；所述微通道反应器包括：微通道反应板；位于所述微通道反应板上表面的第一换热通道板和第二换热通道板；以及位于所述微通道反应板下表面的第三换热通道板和第四换热通道板；其中，所述微通道反应板包括：进口；与所述进口连接的预热通道，所述预热通道位于所述第一换热通道板和第三换热通道板之间；与所述预热通道连接的反应微通道，所述反应微通道位于所述第二换热通道板和第四换热通道板之间，且所述反应微通道内设置有烯烃催化剂；以及与所述反应微通道连接的出口。

【技术特征摘要】
1.一种微通道反应装置，其特征在于，所述微通道反应装置包括：上封板，下封板，以及位于所述上封板和所述下封板之间的至少一个微通道反应器；所述微通道反应器包括：微通道反应板；位于所述微通道反应板上表面的第一换热通道板和第二换热通道板；以及位于所述微通道反应板下表面的第三换热通道板和第四换热通道板；其中，所述微通道反应板包括：进口；与所述进口连接的预热通道，所述预热通道位于所述第一换热通道板和第三换热通道板之间；与所述预热通道连接的反应微通道，所述反应微通道位于所述第二换热通道板和第四换热通道板之间，且所述反应微通道内设置有烯烃催化剂；以及与所述反应微通道连接的出口。2.根据权利要求1所述的微通道反应装置，其特征在于，所述预热通道为蛇形管路，所述蛇形管路的直径为300～1000μm。3.根据权利要求1所述的微通道反应装置，其特征在于，所述反应微通道包括多条平行放置的微管路，所述微管路的直径为100～1000μm，所述微管路的数量为5～100条。4.根据权利要求1所述的微通道反应装置，其特征在于，通过对所述反应微通道进行涂覆、填充或溶液原位培养形成烯烃催化剂。5.根据权利要求1所述的微通道反应装置，其特征在于，所述烯烃催化剂为CoMn催化剂。6.根据权利要求1所述的微通道反应装置，其特征在于，第一、第二、第三及第四换热通道板内的换热介质为水、水蒸气或导热油中的一种。7.根据权利要求1所述的微通道反应装置，其特征在于，第一换热通道板内换热介质的温度与第三换热通道板内换热介质的温度相等，第二换热通道板内换热介质的温度与第四换热通道板内换热介质的温度相等。8.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙予罕，张晓丹，吕敏，唐志永，
申请(专利权)人：中国科学院上海高等研究院，
类型：发明
国别省市：上海;31