流化床反应器、反应设备和烯烃制备方法和芳烃制备方法技术

本发明专利技术涉及流化床反应器、反应设备和烯烃制备方法和芳烃制备方法。该流化床反应器包括处于下方的入口区、处于上方的出口区，以及处于入口区和出口区之间的反应区。在反应区内设置有导流板，导流板包括处于中间区域的密通道区和设置在外周并围绕密通道区的疏通道区。在使用这种流化床反应器时，催化剂能在流化床反应器的反应区内均匀分布，由此提高了反应效率。

Fluidized bed reactor, reaction apparatus and method for producing olefin, and process for producing aromatic hydrocarbon

The invention relates to a fluidized bed reactor, a reaction device, an olefin preparation method, and a method for preparing aromatic hydrocarbon. The fluidized bed reactor includes an inlet region in the lower portion, an outlet region at the top, and a reaction zone between the inlet and outlet regions. A flow guiding plate is arranged in the reaction zone, and the flow guiding plate comprises a dense channel area in the middle area, and a sparse channel area which is arranged on the periphery and surrounds the dense channel area. When the fluidized bed reactor is used, the catalyst can be uniformly distributed in the reaction zone of the fluidized bed reactor, thereby improving the reaction efficiency.

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求享有于2014年10月14日提交的名称为“甲醇制烯烃多区耦合强化方法”的中国专利申请CN201410539938.0的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文中。
本专利技术涉及化工领域，特别是一种流化床反应器。本专利技术还涉及包括这种用于流化床反应器的反应设备，以及制烯烃的方法以及制备芳烃的方法。
技术介绍
在现代石油化工领域中，乙烯和丙烯是最为关键的两大基础原料。乙烯可用于制备聚乙烯、苯乙烯、醋酸乙烯、环氧乙烷、乙二醇等下游产品。丙烯可用于制备聚丙烯、丙烯腈、环氧丙烷、异丙醇等下游产品。乙烯、丙烯以及其下游产品均在工农业、交通、国防等领域有着广泛的应用。近年来，乙烯与丙烯的需求持续走高，然而在石油资源日趋匮乏的情况下，非石油资源生产乙烯、丙烯的煤化工技术能够极大缓解我国石油供应紧张的局面，这对于促进我国重化工的发展具有重要的意义。这种煤化工技术是由煤制备含氧物，然后由含氧物制备烯烃。当前，目前含氧物制烯烃的装置与催化裂化装置相似，均为连续反应-再生方式。在美国专利US166282中公布了一种氧化物转化为低碳烯烃的方法与反应器。该专利文件的技术方案使用了快速流化床反应器。气体在气速较低的反应区反应完成后，上升到内径急剧变小的快分区。采用粗旋进行初步分离出产物中夹带的催化剂。由于产物与催化剂分离快速，有效防止了二次反应的发生。该文献采用上行快速流化床作为反应器，其进料入口是传统型入口。公开号为CN103121901A的中国专利申请记载了一种含氧化合物转化制低碳烯烃的方法。该方法采用一个催化剂混合器将待生催化剂与再生催化剂先进行预混合后再进入反应器，有针对性地解决了反应区催化剂混合不均匀、低碳烯烃收益低的问题。公开号为CN101164685A的中国专利申请记载了一种用于含氧物或乙二醚催化反应的组合式快速流化床反应器，其中将沉降段的分离装置外置，这有效缩小了沉降器的空间，提高催化剂沉降速度，减小烯烃停留时间，还有效解决了乙烯及丙烯选择性低、收率低的技术问题。相对于传统的沉降器外置的快速流化床反应器，乙烯收率可提高大于4％，丙烯收率可提高大于3％。在现有技术中，流化床反应器内的催化剂颗粒浓度分布并不均匀，而是呈顶部稀、底部浓并且中间稀、四周浓的分布特征，这严重影响反应效率。因此，急需在这一方面进行改进。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出了一种流化床反应器。在使用这种流化床反应器时，催化剂能在流化床反应器的反应区内均匀分布，由此提高了反应效率。本发明还涉及包括这种流化床反应器的反应设备，以及使用反应设备由含氧物制备烯烃的方法和由含氧物制备芳烃的方法。根据本专利技术的第一方面，提出了一种流化床反应器，其包括处于下方的入口区、处于上方的出口区，以及处于入口区和出口区之间的反应区。在反应区内设导流板，导流板包括处于中间区域的密通道区和设置在外周并围绕密通道区的疏通道区。根据本专利技术的流化床反应器，密通道区对物料朝向上方运动的阻碍作用较大，而疏通道区对物料朝向上方运动的阻碍作用较小。因此，特别是对于反应物料为气体时，在流化床反应器的反应区的中间部分的气体压降较大，而周围的气体压降较小。在流化床反应器内，在导流板的下方，处于流化床反应器的中间区域的气体会被迫流到周围区域，使得穿过疏通道区的气体的速度得以提高。这样，在导流板的上方，在流化床反应器的周向边缘区域的气流速度就会增大，存在于流化床反应器的周向边缘区域处的催化剂颗粒就会因此被吹起来。在流化床反应器的器壁的影响以及流化床反应器内的整体物料流动的影响下，被吹起来的催化剂颗粒会朝向流化床反应器的反应区的中间部分流动。由此，使得从流化床反应器的径向上看，催化剂颗粒在径向上分布较为均匀。反应效率也会由此而提高。在一个实施例中，密通道区的通道的尺寸小于疏通道区的通道的尺寸。优选地，密通道区的通道的尺寸与疏通道区的通道的尺寸之比在1/4-2/3之间。更优选地，密通道区的通道的尺寸在0.01-0.08m之间。这是由于在流化床反应器中，单个气泡的尺寸会由于流化床反应器的直径不同而有所变化，但一般情况下不会大于0.12m。这使得流化床反应器内存在的反应物料的气泡和催化剂颗粒团聚体会被破碎。这就提高了反应物料与催化剂混合的均匀程度，扩大了反应物料与催化剂的接触面积，这有助于进一步提高反应效率。在一个实施例中，密通道区和疏通道区均由具有均匀分布的孔的圆板、间隔分布的多个同心环形斜板，或间隔式平行设置的多个直板构成。这些类型的导流板可对气体流动起到引导作用，这有助于进一步提高催化剂的径向分布的均匀性。在一个实施例中，密通道区为圆形，疏通道区为圆环形，并且密通道区的直径与疏通道区的宽度之比在2/1-9/1之间。这种结构的导流板使得其在流化床反应器内的安装更加方便。在一个实施例中，导流板的数量为多个，并且沿着流化床反应器的轴向分布。多个导流板能够进一步提高催化剂颗粒在流化床反应器的在径向上的分布均匀性，而且有助于进一步破碎反应物料的气泡和催化剂颗粒团聚体。这有助于进一步提高反应效率。在一个实施例中，在流化床反应器的出口区设置有提速气入口。优选地，提速气入口构造为从下方斜朝向上方延伸。这样，可经提速气体入口向流化床反应器的出口区的注入速度较高的气体，例如氮气、惰性气体或水蒸气。通过注入这些气体，可以使流化床反应器内的压力变得更加平衡。催化剂在流化床反应器内的分布也就会更加均匀，这克服了在现有技术中的流化床反应器中，顶部的催化剂密度较小，底部的催化剂密度较大的缺陷。整体来说，通过设置提速气体入口，催化剂会沿着流化床反应器的轴向较为均匀地分布，优化气固接触效率，同时有助于提高催化剂在整个反应设备内的循环速度，产物的收率也较高。在一个具体的实施例中，提速气入口与流化床反应器的纵向轴线的夹角在5度到39度之间。在另一个具体的实施例中，提速气入口的直径与所述流化床反应器的出口区的直径之比在0.01到0.1之间。在另一个具体的实施例中，流化床反应器的出口区的处于提速气入口上方的部分的长度与流化床反应器的出口区的整体长度之比在0.1-0.8。根据本专利技术的第二方面，提出了一种反应设备，其包括根据上文所述的流化床反应器，还包括与流化床反应器相连的分离装置和催化剂再生装置。分离装置包括：与流化床反应器的出口区连通的气固粗分离器，竖直设置的缓冲器，缓冲器的下部区域与连通气固粗分离器的固体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流化床反应器，其包括处于下方的入口区、处于上方的出口区，以及处于所述入口区和出口区之间的反应区，其中，在所述反应区内设置有导流板，所述导流板包括处于中间区域的密通道区和设置在外周并围绕所述密通道区的疏通道区。

【技术特征摘要】
2014.10.14 CN 20141053993801.一种流化床反应器，其包括处于下方的入口区、处于上方的出口区，以
及处于所述入口区和出口区之间的反应区，
其中，在所述反应区内设置有导流板，所述导流板包括处于中间区域的密通
道区和设置在外周并围绕所述密通道区的疏通道区。
2.根据权利要求1所述的流化床反应器，其特征在于，所述密通道区的通
道的尺寸小于所述疏通道区的通道的尺寸。
3.根据权利要求2所述的流化床反应器，其特征在于，所述密通道区的通
道的尺寸与疏通道区的通道的尺寸之比在1/4-2/3之间。
4.根据权利要求3所述的流化床反应器，其特征在于，所述密通道区的通
道的尺寸在0.01-0.08m之间。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的流化床反应器，其特征在于，所述
密通道区和所述疏通道区均由具有均匀分布的孔的圆板、间隔分布的多个同心环
形斜板，或间隔式平行设置的多个直板构成。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的流化床反应器，其特征在于，所述
密通道区为圆形，所述疏通道区为圆环形，并且所述密通道区的直径与所述疏通
道区的宽度之比在2/1-9/1之间。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的流化床反应器，其特征在于，所述
导流板的数量为多个，并且沿着所述流化床反应器的轴向分布。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的流化床反应器，其特征在于，在所
述流化床反应器的出口区设置有提速气入口。
9.根据权利要求8所述的反应设备，其特征在于，所述提速气入口构造为
从下方斜朝向上方延伸。
10.一种反应设备，其包括根据权利要求1到9中任一项所述的流化床反应
器，还包括与所述流化床反应器相连的分离装置和催化剂再生装置，
所述分离装置包括：
与流化床反应器的出口区连通的气固粗分离器，
竖直设置的缓冲器，所述缓冲器的下部区域与连通所述气固粗分离器的固体
出口以收集催化剂颗粒，所述缓冲器的上部区域连通与所述气固粗分离器的气体

\t出口，
气固精分离器，所述气固精分离器的入口与所述缓冲器的上部区域连通，所
述气固精分离器的固体出口与所述缓冲器的下部区域连通，
所述催化剂再生装置包括处于下方的进料区和处于上方的出料区，所述进料
区设置为低于所述缓冲器的下部区域，所述出料区设置为高于所述流化床反应器
的入口区，
所述缓冲器的下部区域通过第二管道与所述催化剂再生装置的进料区相连
通，所述催化剂再生装置的出料区通过第三管道与所述流化床反应器的入口区相
连通。
11.根据权利要求10所述的反应设备，其特征在于，所述缓冲器的上部区
域的直径小于所述下部区域的直径。
12.根据权利要求10或11所述的反应设备，其特征在于，所述气固粗分离
器和气固精分离器均为单个的旋风分离器。
13.根据权利要求10或11所述的反应设备，其特征在于，所述气固粗分离
器为单个的旋风分离器，所述气固精分离器包括两级或多级串联的旋风分离器，
其中，所述两级或多级串联的旋风分离器构造为：第一级的旋风分离器的入
口与所述缓冲器的上部区域连通，从最后一级的旋风分离器气体出口得到产物，
上游的旋风分离器的气体出口与下游相邻的旋风分离器的入口连通，所有旋风分
离器的固体出口与所述缓冲器的下部区域相连通。
14.根据权利要求10到13中任一项所述的反应设备，其特征在于，所述缓
冲器的下部区域构造并设置成能够进行汽提操作。
15.根据权利要求10所述的反应设备，其特征在于，在所述第三管道的内
壁的顶部上设置有挡流件。
16.根据权利要求15所述的反应设备，其特征在于，所述挡流件为朝向所
述流化床反应器倾斜的挡板。
17.根据权利要求16所述的反应设备，其特征在于，所述挡板的数量为多
个，并且所述多个挡板设置为彼此平行。
18.根据权利要求15所述的反应设备，其特征在于，所述挡流件为径向向
里凸出的挡齿。
19.根据权利要求18所述的反应设备，其特征在于，所述挡齿的数量为多

\t个，并且所述多个挡齿沿着所述第三管道的轴线成排地设置。
20.根据权利要求19所述的反应设备，其特征在于，所述多个挡齿中的每
一个的长度与所述第三管道的直径的比值在0.1到0.5之间。
21.根据权利要求10到20中任一项所述的反应设备，其特征在于，所述流
化床反应器的入口区设置为低于所述分离装置的缓冲器的下部区域，并且所述缓
冲器的下部区域通过第一管道与所述流化床反应器的入口区相连通。
22.一种烯烃制备方法，其使用了根据权利要求10所述的反应设备，所述
流化床反应器的入口区设置为低于所述分离装置的缓冲器的下部区域，并且所述
缓冲器的下部区域通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨为民，李晓红，钟思青，齐国祯，徐俊，俞志楠，
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