一种固定床反应装置和烯烃氧化反应系统制造方法及图纸

一种固定床反应装置，包括入口(1)、反应段(3)和出口(2)，在所述反应段(3)内设置第1至第n催化剂床层，反应进料从所述入口(1)进入所述反应段(3)，依次流过所述第1至第n催化剂床层，然后进入所述出口(2)而成为反应出料，其特征在于，所述固定床反应装置还包括提速装置，设流过所述第1至第n催化剂床层的各反应物料的表观速度分别为v1至vn，m取区间[2,n]内的任意整数时，所述提速装置使得以下关系式成立，vm-1＜vm。本发明专利技术的反应装置在运行烯烃氧化反应时能够延长催化剂的使用寿命，特别是单程使用寿命，同时长期抑制副反应的发生。本发明专利技术还公开了一种烯烃氧化反应系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种固定床反应装置和烯烃氧化反应系统。
技术介绍
环氧化物，比如环氧丙烷，是一类重要的含氧有机化合物。作为环氧丙烷的生产方法，在催化剂(尤其是钛硅分子筛)存在下，通过丙烯氧化来制造环氧丙烷的方法已经推向工业化。但是，这类烯烃催化氧化方法普遍存在的一个问题是，反应装置运转一段时间后，催化剂对目标氧化反应的活性和选择性均会降低，即催化剂在运转过程中会出现失活现象。目前针对此问题的主要解决方式是将失活的催化剂进行再生。但是，这种再生会增加装置的运行成本并降低装置的运行效率。并且，经再生的催化剂重新投入运行时，催化剂的活性和选择性波动较大，需要很长时间才能稳定；同时，还需要结合提高反应温度等操作来实现反应的平稳运行，但这样会进一步加速催化剂失活并降低其选择性。另外，这类烯烃催化氧化方法还普遍存在的另一个问题是，反应装置运转一段时间后，催化剂对副反应的选择性会提高，导致反应出料中副产物的比例增加，由此加剧后续分离纯化的难度。因此，延长催化剂的使用寿命，特别是单程使用寿命，同时长期抑制副反应的发生，仍然是这类烯烃催化氧化方法亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种固定床反应装置和一种烯烃氧化反应系统，能够解决现有技术烯烃催化氧化方法中存在的前述问题，尤其是能够延长催化剂的使用寿命，特别是单程使用寿命，同时长期抑制副反应的发生。具体而言，本专利技术涉及以下方面的内容。1.一种固定床反应装置，包括入口(1)、反应段(3)和出口(2)，在所述反应段(3)内设置第1至第n(n为2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20，优选2、3、4、5、6、7、8、9或10，更优选2、3、4或5)催化剂床层，反应进料从所述入口(1)进入所述反应段(3)，依次流过所述第1至第n催化剂床层，然后进入所述出口(2)而成为反应出料，其特征在于，所述固定床反应装置还包括提速装置，设流过所述第1至第n催化剂床层的各反应物料的表观速度分别为v1至vn，m取区间[2,n]内的任意整数时，所述提速装置使得以下关系式成立，vm-1＜vm，优选vm/vm-1＝1.5-15，更优选vm/vm-1＝2-10，进一步优选vm/vm-1＝2-5。2.根据权利要求1所述的固定床反应装置，其中所述提速装置是所述反应段(3)的变径段和/或设置在所述反应段(3)内部的构件，所述变径段或所述构件能够使得m取区间[2,n]内的任意整数时，以下关系式成立，Am-1/Am＞1，优选Am-1/Am≥1.5，更优选Am-1/Am≥2，优选Am-1/Am≤15，更优选Am-1/Am≤10，进一步优选Am-1/Am≤5，其中，Am-1为第m-1催化剂床层的平均横截面积，Am为第m催化剂床层的平均横截面积。3.根据权利要求1所述的固定床反应装置，其中所述提速装置是反应出料引入支管、溶剂引入支管、惰性气体引入支管或其组合，其中所述反应出料引入支管将所述反应出料的一部分引入所述第1至第n催化剂床层中任意两对或多对相邻的催化剂床层之间的分隔处，所述溶剂引入支管将溶剂引入所述第1至第n催化剂床层中任意两对或多对相邻的催化剂床层之间的分隔处，所述惰性气体引入支管将惰性气体引入所述第1至第n催化剂床层中任意两对或多对相邻的催化剂床层之间的分隔处。4.一种烯烃氧化反应系统，至少包括反应进料单元、烯烃氧化反应单元和反应出料分离单元，其中所述烯烃氧化反应单元包括一个或多个根据权利要求1所述的固定床反应装置。5.根据权利要求4的反应系统，其中所述的烯烃氧化反应单元中，是在烯烃氧化反应条件下，使含有烯烃(优选选自C3-6α-烯烃中的至少一种，更优选选自丙烯和丁烯中的至少一种，进一步优选丙烯)和至少一种氧化剂(优选选自过氧化氢、有机过氧化物和过酸中的至少一种，更优选过氧化氢)的反应进料依次流过第1至第n(n为2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20，优选2、3、4、5、6、7、8、9或10，更优选2、3、4或5)催化剂床层的步骤，设流过所述第1至第n催化剂床层的各反应物料的表观速度分别为v1至vn，m取区间[2,n]内的任意整数时，以下关系式成立，vm-1＜vm，优选vm/vm-1＝1.5-15，更优选vm/vm-1＝2-10，进一步优选vm/vm-1＝2-5。6.根据权利要求5所述的反应系统，其中m取区间[2,n]内的任意整数时，以下关系式成立，Am-1/Am＞1，优选Am-1/Am≥1.5，更优选Am-1/Am≥2，优选Am-1/Am≤15，更优选Am-1/Am≤10，进一步优选Am-1/Am≤5，其中，Am-1为第m-1催化剂床层的平均横截面积，Am为第m催化剂床层的平均横截面积。7.根据权利要求5所述的反应系统，在烯烃反应单元中获得含有烯烃氧化物的反应出料，并且还包括从所述反应出料中分离出所述烯烃氧化物，获得尾气物流的步骤。8.根据权利要求5所述的反应系统，其中在所述第1至第n催化剂床层中任意两对或多对相邻的催化剂床层之间存在分隔处，并且向所述分隔处引入载流体，并且所述载流体选自所述反应出料、溶剂、惰性气体和所述尾气物流中的至少一种，更优选选自所述反应出料和所述惰性气体中的至少一种。9.根据权利要求5所述的反应系统，其中所述第1至第n催化剂床层各自装填有至少一种钛硅分子筛。10.根据权利要求5所述的反应系统，其中所述反应进料中所述烯烃与所述至少一种氧化剂的摩尔比为0.1-10：1，优选0.2-5：1，以所述第1至第n催化剂床层装填的催化剂的总量为基准，所述烯烃的重时空速为0.1-20h-1，优选0.2-10h-1，并且所述烯烃氧化反应条件包括：反应压力(以表压计)为0-5MPa，优选0.1-3.5MPa，和反应温度为0-120℃，优选20-80℃(比如30-60℃)。11.根据权利要求5所述的反应系统，其中m取区间[2,n]内的任意整数时，以下关系式成立，Tm-1-Tm＝5-30，优选Tm-1-Tm＝10-20，其中，Tm-1为第m-1催化剂床层的反应温度(℃)，Tm为第m催化剂床层的反应温度(℃)。12.根据权利要求4所述的反应系统，其中所述反应出料分离单元从所述固定床反应装置的所述反应出料中分离出烯烃氧化物而获得尾气物流，并且所述提速装置是尾气物流引入支管，所述尾气物流引入支管将所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固定床反应装置，包括入口(1)、反应段(3)和出口(2)，在所述反应段(3)内设置第1至第n(n为2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20，优选2、3、4、5、6、7、8、9或10，更优选2、3、4或5)催化剂床层，反应进料从所述入口(1)进入所述反应段(3)，依次流过所述第1至第n催化剂床层，然后进入所述出口(2)而成为反应出料，其特征在于，所述固定床反应装置还包括提速装置，设流过所述第1至第n催化剂床层的各反应物料的表观速度分别为v1至vn，m取区间[2,n]内的任意整数时，所述提速装置使得以下关系式成立，vm‑1＜vm，优选vm/vm‑1＝1.5‑15，更优选vm/vm‑1＝2‑10，进一步优选vm/vm‑1＝2‑5。

【技术特征摘要】
2014.09.29 CN 20141051347991.一种固定床反应装置，包括入口(1)、反应段(3)和出口(2)，在所述
反应段(3)内设置第1至第n(n为2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、
12、13、14、15、16、17、18、19或20，优选2、3、4、5、6、7、8、9
或10，更优选2、3、4或5)催化剂床层，反应进料从所述入口(1)进入
所述反应段(3)，依次流过所述第1至第n催化剂床层，然后进入所述出
口(2)而成为反应出料，其特征在于，所述固定床反应装置还包括提速装
置，设流过所述第1至第n催化剂床层的各反应物料的表观速度分别为v1至vn，m取区间[2,n]内的任意整数时，所述提速装置使得以下关系式成立，
vm-1＜vm，优选vm/vm-1＝1.5-15，更优选vm/vm-1＝2-10，进一步优选vm/vm-1＝2-5。
2.根据权利要求1所述的固定床反应装置，其中所述提速装置是所述反应段
(3)的变径段和/或设置在所述反应段(3)内部的构件，所述变径段或所
述构件能够使得m取区间[2,n]内的任意整数时，以下关系式成立，
Am-1/Am＞1，优选Am-1/Am≥1.5，更优选Am-1/Am≥2，优选Am-1/Am≤15，更
优选Am-1/Am≤10，进一步优选Am-1/Am≤5，
其中，Am-1为第m-1催化剂床层的平均横截面积，Am为第m催化剂床层的
平均横截面积。
3.根据权利要求1所述的固定床反应装置，其中所述提速装置是反应出料引入
支管、溶剂引入支管、惰性气体引入支管或其组合，其中所述反应出料引入
支管将所述反应出料的一部分引入所述第1至第n催化剂床层中任意两对或
多对相邻的催化剂床层之间的分隔处，所述溶剂引入支管将溶剂引入所述第
1至第n催化剂床层中任意两对或多对相邻的催化剂床层之间的分隔处，所
述惰性气体引入支管将惰性气体引入所述第1至第n催化剂床层中任意两对
或多对相邻的催化剂床层之间的分隔处。
4.一种烯烃氧化反应系统，至少包括反应进料单元、烯烃氧化反应单元和反应
出料分离单元，其中所述烯烃氧化反应单元包括一个或多个根据权利要求1
所述的固定床反应装置。
5.根据权利要求4的反应系统，其中所述的烯烃氧化反应单元中，是在烯烃氧

\t化反应条件下，使含有烯烃(优选选自C3-6α-烯烃中的至少一种，更优选选
自丙烯和丁烯中的至少一种，进一步优选丙烯)和至少一种氧化剂(优选选
自过氧化氢、有机过氧化物和过酸中的至少一种，更优选过氧化氢)的反应
进料依次流过第1至第n(n为2、3、4、5、6、7、8...

【专利技术属性】
技术研发人员：史春风，林民，朱斌，
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石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11