带有中央催化剂回路的多级提升管反应器制造技术

本发明专利技术涉及一种烃转化装置和方法。所述装置包括：多个提升管反应器，其各自具有注入催化剂的第一端，排出所述催化剂的第二端，和任选地在所述第一端和第二端之间延伸的中心轴。所述装置还包括具有多个入口的分离区，每个入口是不沿着所述提升管反应器的中心轴定位，所述分离区用于将催化剂与来自烃转化装置的反应产品分离。还设置了多个偏移元件，每个偏移元件位于各提升管反应器的第二端与所述分离区各入口之间并与它们以流体相通的形式连接。所述装置还包括用于容纳催化剂的催化剂保留区，催化剂被进料到提升管反应器。催化剂回路是位于所述分离区和催化剂保留区之间并与它们以流体相通的形式连接。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
带有中央催化剂回路的多级提升管反应器本专利技术的
本专利技术涉及一种用于烃转化过程的反应器，尤其是用于含氧化合物至烯烃的转化反应中。本专利技术的
技术介绍
当在工业反应器中将含有烃的进料转化成产品时，所期望的是，使所想要得到的产品的产量达到最大值，并能控制副产品的产量，典型地是使其达到最小值。一种类型的用于进行烃转化反应的反应器是流化床反应器，其中固体催化剂颗粒在与进料和其它蒸汽原料的接触过程中，是以流化态的形式悬浮的。这些类型的反应器通常具有圆筒形反应器几何形态。一种用于在流化床反应器中降低副产品产量的方法包括：按流体动力学的流态操作，以使空塔气体速度达到足够高的速度，以使反应器中催化剂的净流动实现与进料和其它蒸汽的流动方向相同，即，所述进料和其它蒸汽基本上是载带着所述催化剂颗粒随着它们流动。这些流态对本领域技术人员来说是已知的，如快速流化床和提升管流态，更普通的如输送流态，并且这些流态优选用在需要更多的活塞流反应器类型的反应系统中。一般地，对于一个给定的反应器横截面积(其在圆筒形反应器几何形态中是与直径成正比的，并且更一般地是与特征宽度成正比的)来说，流化床反应器中催化剂的浓度是随着空塔气体速度的增加而下降。较高的空塔气体速度通常需要较高的反应器高度，以满足给定量的进料与所需量的催化剂进行接触。这种较高的空塔气体速度需要较高的反应器纵横比(反应器高度与其直径或特征宽度的比)。另外，在许多情况下需要制造带有更大横截面积的流态化反应器，以实现单个反应器设备中非常大的进料量。但是，增大流化床的直径，尤其在输送流态中，还需要增加反应器的高度。之所以需要这样增加高度是-->因为某些最低的反应器高度，就最小的纵横比而言，需要达到完全展开流的模式，这近似于活塞流反应器的特点。在出口端，特别地，在输送流态的流化床反应器的入口，不稳状态动量作用控制着流体动力学特性(例如，进料蒸汽为载带并加速所述固体催化剂以克服重力所需要的能量)其方式不利于达到近似于活塞流的特性。直到这些动量作用通过沿反应器的高度进展而被减弱，才会呈现出性能良好的、近似于活塞流流体流/固体流的模式。最后，如果在输送流态中需要使用较低活性的催化剂，纵横比必须还要增加以实现所需更高的进料转化率。不幸地是，高纵横比输送流化床反应器在构造和维修上是难于进行的并且非常昂贵。之所以昂贵是因为它们必须在顶部具有一个非常大的重型分离器，该分离器通常被填满了重型设备，以收集并处理所述流动的催化剂和反应器产品。随着反应器高度(纵横比)的增加，就需要更昂贵的支撑结构。在世界上天气恶劣的某些地区，尤其是定期地出现刮风天气的地区，就更需要支撑结构，而且某些纵横比是不经济的。因此，需要带有独立分离器的多个完备且独立的反应器系统。伴随这些多个完备且独立的反应器系统而来的是成本的成倍增加。因此，本领域需要一种反应器，该反应器能够提供所需的纵横比而不再出现必需制造一个难操纵的高度和强制一个宽度以使所需要的完全展开流流态无法实现的状况，或者不再导致需要多个独立的反应器系统的这种状况。
技术实现思路
本专利技术提供一种目前本领域所需要的解决方案：通过提供一种较矮的烃转化装置，并且同时维持提升管反应器的高纵横比。所述烃转化装置包括：多个提升管反应器，每个提升管反应器与其各自的偏移元件以流体通道方式连接，所述偏移元件能够使来自提升管反应器顶部的产品、未反应进料和催化剂流偏向到分离区上的多个侧入口处。优选地，所述入口形成在分离区的上部。通过使来自提升管反应器顶部的物料流偏向并通过设置在分离区上部的入口，就可以有利地降低-->分离区的总高度，并因此降低整个烃转化装置的高度。另外，通过将提升管反应器安装在与分离区的垂直延伸侧壁的邻接处，而不是将提升管反应器安装在分离区的下面，本专利技术具有在给定的烃转化装置中增加提升管反应器合理数量的另一优点。通过在给定的烃转化装置中增加提升管反应器的数量，单位时间内制备的产品量增加了。在本专利技术的一个实施方式中，所述烃转化装置包括：多个提升管反应器，其各自具有注入催化剂的第一端，排出所述催化剂的第二端，和在所述第一端和第二端之间延伸的中心轴或形心线。具有多个入口的分离区，每个入口优选地是不沿着提升管反应器的中心轴定位，该分离区是用于使催化剂与来自烃转化装置的反应产品相分离。还安装了多个偏移元件，每个偏移元件为在各提升管反应器的第二端与分离区各入口之间与它们流体相通。所述装置还包括用于容纳催化剂的催化剂保留区，所述催化剂然后被进料到提升管反应器，还包括位于分离区和催化剂保留区之间与它们流体相通的催化剂回路。本专利技术还涉及一种烃转化装置，所述装置包括多个提升管反应器，每个提升管反应器各自具有注入催化剂的第一端和将催化剂从该提升管反应器中排出的第二端。设置一个分离区，以使催化剂与烃转化装置中生成的反应产品相分离，所述分离区包括多个入口。所述装置还包括多个偏移元件，每个偏移元件被这样安装：使来自各提升管反应器第二端的物料流偏向到各入口。至少一个催化剂回路与所述分离区和各提升管反应器第一端流体相通，所述催化剂回路用于将来自分离区的催化剂输送到各提升管反应器第一端。本专利技术还涉及一种烃转化方法，该方法包括：(a)使可流体化的催化剂与流化剂接触以使可流体化的催化剂流态化；(b)将所述催化剂和进料注入多个提升管反应器，所述多个提升管反应器是单个烃转化装置的一部分；(c)在能有效地将进料转化成产品的条件下使进料与催化剂在多个提升管反应器中进行接触；(d)引导产品和催化剂通过多个偏移元件，每个偏移元件被设置在能够使来自各提升管反应器出口-->的产品和催化剂的流动偏向分离区；(e)使催化剂与分离区中的产品分离，所述分离区与所述多个偏移元件以流体相通的方式连接；(f)使来自分离区的催化剂返回到多个提升管反应器；以及(g)重复步骤(a)至(f)。在另一个实施方式中，本专利技术涉及一种烃转化装置，所述装置包括多个提升管反应器，每个提升管反应器具有用于接收催化剂的第一端和使所述催化剂和产品排出的第二端。设置多个偏移元件，每个偏移元件与相应的提升管反应器相联接。设置具有至少一侧的分离区，以将催化剂与产品分离，其中所述分离区包括多个入口，每个入口与相应的偏移元件相联接，其中各入口被设置在分离区的一侧上。所述装置还包括与多个桥臂(arm)偶联的催化剂回路，所述催化剂回路和桥臂位于分离区与多个提升管反应器第一端之间与它们流体相通。附图说明通过参考本专利技术的详细说明书与附图，本专利技术可被得到更好的理解，其中：图1表示本专利技术烃转化装置的部分截面视图；图2表示本专利技术烃转化装置的另一个实施方式的部分截面视图；图3A-3C表示本专利技术烃转化装置的三个实施方式的部分截面顶视图；图4表示本专利技术的一个实施方式的肘形偏移元件的剖面侧视图；图5表示提升管反应器与旋风分离器固定偶联的剖面的部分截面侧视图；图6表示偏移角小于90°的偏移元件的部分截面视图；和图7表示本专利技术另一个实施方式的“J型弯头”催化剂回路系统的部分截面视图。本专利技术的详细说明本专利技术提供一种烃转化装置，该装置包括：多个提升管反应器，每个提升管反应器与相应的偏移元件以流体相通的方式连接。每个偏移元件使来自相应的提升管反应器顶部的产品、未反应进料和催化剂-->的流动偏向到分离区多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烃转化装置，包括：（ａ）多个提升管反应器，每个提升管反应器各自具有注入催化剂的第一端和将催化剂从该提升管反应器中排出的第二端；（ｂ）设置的分离区，以将催化剂与来自烃转化装置的反应产品分离，所述分离区包括多个入口； （ｃ）多个偏移元件，每个偏移元件设置为使来自相应的提升管反应器第二端的物料流偏向相应的入口；以及（ｄ）至少一个催化剂回路，该催化剂回路与所述分离区和提升管反应器第一端以流体相通的方式相连，所述催化剂回路用于将催化剂从分离区输送到提升 管反应器的第一端。

【技术特征摘要】
US 2002-10-18 60/419,408;US 2003-1-8 10/338,6011.一种烃转化装置，包括：(a)多个提升管反应器，每个提升管反应器各自具有注入催化剂的第一端和将催化剂从该提升管反应器中排出的第二端；(b)设置的分离区，以将催化剂与来自烃转化装置的反应产品分离，所述分离区包括多个入口；(c)多个偏移元件，每个偏移元件设置为使来自相应的提升管反应器第二端的物料流偏向相应的入口；以及(d)至少一个催化剂回路，该催化剂回路与所述分离区和提升管反应器第一端以流体相通的方式相连，所述催化剂回路用于将催化剂从分离区输送到提升管反应器的第一端。2.如权利要求1所述的烃转化装置，其中该装置进一步包括：(e)催化剂保留区，用于容纳可被进料到提升管反应器中的催化剂。3.如权利要求1或2任一项所述的装置，其中所述多个提升管反应器中的每一个都包括在其第一端和第二端之间延伸的中心轴，并且其中所述多个入口不沿着提升管反应器的中心轴设置。4.如前面任一项权利要求所述的烃转化装置，其中该装置进一步包括：(f)多个桥臂，各桥臂位于催化剂保留区和相应的提升管反应器第一端之间并与它们以流体相通的方式相连。5.如前面任一项权利要求所述的烃转化装置，其中该装置进一步包括：(g)进料分配器，包括多个进料端头，所述端头被设置为与提升管反应器第一端相邻接。6.如前面任一项权利要求所述的烃转化装置，其中该烃转化装置包括至少两个，优选至少三个，更优选至少四个提升管反应器。7.如权利要求5所述的烃转化装置，其中所述进料分配器通过进料端头以基本上相等的物流向各提升管反应器提供进料。8.如前面任一项权利要求所述的烃转化装置，其中该装置进一步包括：(h)流化剂分配器，其与催化剂保留区以流体相通的方式相连，该流化剂分配器用于向催化剂保留区提供流化剂，以使在催化剂保留区中容纳的催化剂流化。9.如权利要求8所述的烃转化装置，其中该装置进一步包括：(i)分散器，位于催化剂保留区中，该分散器用于使流化剂在催化剂保留区中进行分散，以使催化剂流化。10.如权利要求9所述的烃转化装置，其中所述分散器是选自格栅、滤网和多孔板的设备。11.如前面任一项权利要求所述的烃转化装置，其中所述催化剂回路被设置在各提升管反应器之间的中央位置。12.如前面任一项权利要求所述的烃转化装置，其中该烃转化装置包括多个催化剂回路。13.如权利要求12所述的烃转化装置，其中该装置进一步包括：(j)流量控制设备，其设置在至少一个催化剂回路上。14.如权利要求13所述的烃转化装置，其中流量控制设备被设置在所述多个催化剂回路的每一个上。15.如前面任一项权利要求所述的烃转化装置，其中所述分离区进一步包括静止区，在该静止区中催化剂可被保留直到催化剂离开分离区到达催化剂回路中。16.如前面任一项权利要求所述的烃转化装置，其中该装置进一步包括：(k)催化剂再生器，以流体相通的方式与烃转化装置相连。17.如权利要求16所述的烃转化装置，其中该装置进一步包括：(1)催化剂去除器，以流体相通的方式与所述烃转化装置和催化剂再生器相连。18.如前面任一项权利要求所述的烃转化装置，其中该装置进一步包括：(m)至少一个分离设备，其位于所述分离区中。19.如权利要求18所述的烃转化装置，其中至少一个分离设备选自旋风分离器、过滤器、撞击设备及其组合。20.如前面任一项权利要求所述的烃转化装置，其中各提升管反应器具有的横截面积不大于12m2，优选不大于7m2，更优选不大于3.5m2。21.如前面任一项权利要求所述的烃转化装置，其中各提升管反应器具有的高度为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：KH库驰勒，JR拉特尼尔，NP柯特，JS史密斯，JL克里格尔，
申请(专利权)人：埃克森美孚化学专利公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]