合成气制烯烃试验用反应装置及生产工艺制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种合成气制烯烃试验用反应装置，其包括反应器、吸附器、开工加热器、初冷器、二冷器、汽包和电加热器；吸附器的出口A连接有两路支管，其中一路支管经开工加热器的冷媒通道后连通反应器的气体进口，另一路支管经初冷器的冷媒通道后连通反应器的气体进口；反应器的气体出口经初冷器的热媒通道后连通二冷器的热媒通道；反应器的冷媒进口连通汽包的出水口，反应器的冷媒出口连通汽包的进水口；电加热器的物料通道连通开工加热器的热媒通道。本申请还提供一种合成气制烯烃生产工艺，其采用上述的反应装置进行。该反应装置和生产工艺使合成气直接制备烯烃从实验室走向规模化生产提供了一定的条件。

Reactor and Production Technology for Synthetic Gas to Olefin Test

【技术实现步骤摘要】
合成气制烯烃试验用反应装置及生产工艺
本专利技术涉及化工设备领域，具体涉及一种合成气制烯烃试验用反应装置以及采用该反应装置制备烯烃的生产工艺。
技术介绍
在目前，采用合成气为原料直接制备烯烃，虽然在实验室已成功实现，但是要实现规模化的生产尚有较多的问题需要解决。尤其是作为从实验室到规模化生产的中试设备尤其缺失，中试设备的缺失也同步导致中试装置以及相应工艺的缺失，这使得合成气直接制备烯烃的规模化生产止步不前，仍以实验室的研究为主。另外，在对催化剂的具体效果进行检测时，也只能在实验室的微小反应器上进行，由于无法模拟规模化的大生产条件，所得到的检测数据也仅具有定性的效果，无法获得规模化生产条件下的定量参数，这阻碍了合成气制烯烃的规模化发展之路。
技术实现思路
为使合成气直接制备烯烃从实验室走向规模化生产，本申请首先提出了一种可用于合成气制备烯烃的中试设备，具体的技术方案为：一种合成气制烯烃试验用反应装置，该反应装置为一中试装置，具体包括反应器、吸附器、开工加热器、初冷器、二冷器、汽包和电加热器；开工加热器、初冷器和二冷器均为换热器；吸附器具有进口A和出口A，吸附器的出口A连接有两路支管，其中一路支管经开工加热器的冷媒通道后连通反应器的气体进口，另一路支管经初冷器的冷媒通道后连通反应器的气体进口；反应器的气体出口经初冷器的热媒通道后连通二冷器的热媒通道；汽包具有进水口和出水口，反应器的冷媒进口连通汽包的出水口，反应器的冷媒出口连通汽包的进水口；电加热器的物料通道连通开工加热器的热媒通道；至少在初冷器和二冷器两者之一中的热媒通道的出口连接有产品储罐。根据需要，可在初冷器和二冷器的热媒通道的出口均连接一产品储罐，或仅在其中一个的热媒通道的出口连接一产品储罐。该反应装置可以作为一个基础的反应系统，根据需要，还可以添加合成反应器，并将合成反应器的出料口连通试验用反应器的气体进口，当然在条件容许的情况下，可以外接成品合成气直接进行试验。本反应装置中除反应器外，还设置了吸附器、开工加热器、初冷器、二冷器、汽包和电加热器。其中吸附器用于将合成气的杂质气体进行吸附净化。初冷器和二冷器用于对从反应器排出的物料进行冷却，以便于收集、检测和下道工艺使用。为便于调整合成气的进料温度并合理利用反应热，吸附器的出口A设置了两路支管，其中的一路用于吸收从反应器出来的物料的热能，即物料所携带的反应热，另一路连通开工加热器，利用外部热源来加热合成气，在反应时，可以通过调节电加热器的输出功率，来对经过开工加热器的部分合成气的温度进行调整，以控制合成气进入反应器时的进料温度。电加热器优选采用氮气作为热源介质，用于对经过开工加热器的部分合成气进行加热，以保证实验的安全性，同时由于气体的热容较低，在气源流量产生波动时，不会对合成气的温度造成较大的波动，要较采用热水具有更大的操作稳定性。该反应装置能够有效地模拟规模化大生产，以得到相应的生产数据和相应设备的设计参数。该反应装置的操作弹性为50％-110％，具备了较强的调节功能。进一步，为对反应器内的温度进行精确调整，在汽包的出水口和反应器的冷媒进口之间安装有用于将汽包内的热水泵入到反应器内的循环泵。具体地，本申请针对试验用反应装置设计了一个反应器，该反应器具有外壳，在外壳的顶部设置有气体进口，在外壳的底部设置有气体出口和冷媒进口；在外壳内设置有换热管束；其特征在于，该外壳由至少两个可拆卸分离的壳体部组成，在外壳内设置有上管板、下管板、集气筒和布气筒，上管板位于下管板的上方；下管板密封地连接在外壳上，下管板与外壳的底部之间形成一冷媒分配腔，所述冷媒进口连通冷媒分配腔；布气筒呈筒状，该布气筒与外壳之间具有环隙；该布气筒支撑在下管板上；集气筒沿外壳的轴线方向延伸并位于外壳的中心部，集气筒的上端容纳在布气筒的内腔中，集气筒的下端向下延伸连通所述气体出口；在上管板的上侧面安装有一上盖，上管板与上盖之间所形成一冷媒收集腔，在上盖上安装有冷媒排出管，该冷媒排出管向下连通上述冷媒收集腔，且冷媒排出管向上伸出外壳的顶部后形成冷媒出口；上盖与外壳的顶部之间具有距离；集气筒和布气筒之间的空间形成用于盛放触媒的触媒腔，所述换热管束由位于触媒腔内的若干根列管组成，所述若干根列管沿外壳的轴线方向延伸，列管的上端贯穿上管板后连通冷媒收集腔，列管的下端贯穿下管板后连通冷媒分配腔；上管板与外壳之间形成有气体通道；上述环隙经上述气体通道连通气体进口；在外壳内还设置有触媒输送部，该触媒输送部具有用于向触媒腔中输送触媒的触媒进口；沿外壳的轴线方向，在上管板与下管板之间的区域内，在布气筒上形成有通孔状的布气孔，在集气筒上形成有通孔状的通气孔；在组成外壳的至少两个壳体部中，其中的一个壳体部在拆除后，能够将触媒进口暴露出来。在生产时，合成气从外壳顶部的气体进口进入到上盖与外壳的顶部之间的空间内，然后顺上管板与外壳之间的气体通道进入到环隙内，再经布气筒上的布气孔进入到触媒腔进行反应，反应后所生成的反应混合气经集气筒上的通气孔进入到集气内，并经外壳底部的气体出口排出反应器，进入到下道工序。冷媒由冷媒进口进入到列管内，吸收反应热后从冷媒出口排出。本申请中的反应器的外壳采用分体式设计，以便于在试验过程中方便地在反应器内加装其它检测设备，以及对反应器的催化剂进行更换或调整。本申请中的反应器在外壳内设置了触媒输送部，该触媒输送部位于外壳内，与传统的其它规模化生产的反应器不同，规模化生产的反应器上，用于添加催化剂的催化剂添加口一般均穿过反应器的外壳，使催化剂添加口位于反应器外壳的外侧，以便于催化剂的添加，但在本申请中，用于添加催化剂的触媒输送部全部位于外壳内，减少了反应器的外部接口。为减化设备，减少设备的外接管口，在该反应器上，未设置专门的催化剂排出口，在需要更换催化剂，或卸出催化剂时，由于外壳由至少两个可拆卸分离的壳体部组成，因此可将其中的一个壳体部拆除，以露出其中的触媒进口，即可通过该触媒进口进行催化剂的装填或卸出。由于本反应器为一中试设备，兼具有实验性和小型规模化的特性，不但可以进行实验性的研究，也可以作为规模化生产前的各工艺和相关设备选型的模拟研究。为规模化生产的各项工艺和设备提供设计依据及试生产的参数的初步设定。利用本反应器，能够有效地模拟合成气直接制备烯烃的规模化反应时的具体参数，并在此基础上，可以进行催化剂有效性的检测，可对在实验室条件下获得的参数取得定量的研究，以加快规模化生产的道路。具体地，所述触媒输送部包括连通触媒腔的触媒输送管和用于封闭触媒输送管的触媒管盖，所述触媒管盖可拆卸地安装在触媒输送管上；所述触媒输送管的一端连通触媒腔，触媒输送管的另一端向上延伸贯穿上盖后形成触媒进口，该触媒进口位于外壳与上盖之间；所述触媒输送管与集气筒同轴设置，集气筒的顶部与触媒输送管和上管板之间均具有间隙，使从触媒输送管进入的触媒能够经该间隙进入到触媒腔中。该设计可以方便地将触媒经触媒进口装填到触媒腔内，由于在组成外壳的至少两个壳体部中，其中的一个壳体部在拆除后，能够将触媒进口暴露出来。在上述设计中，将触媒进口设置在外壳与上盖之间，因此在至少可将覆盖触媒进口的部分外壳设计为可拆卸的一个壳体部，在将该覆盖触媒进口的壳体部拆卸后，即可将触媒装填到触媒腔中，并可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.合成气制烯烃试验用反应装置，其特征在于，包括反应器、吸附器、开工加热器、初冷器、二冷器、汽包和电加热器；开工加热器、初冷器和二冷器均为换热器；吸附器具有进口A和出口A，吸附器的出口A连接有两路支管，其中一路支管经开工加热器的冷媒通道后连通反应器的气体进口，另一路支管经初冷器的冷媒通道后连通反应器的气体进口；反应器的气体出口经初冷器的热媒通道后连通二冷器的热媒通道；汽包具有进水口和出水口，反应器的冷媒进口连通汽包的出水口，反应器的冷媒出口连通汽包的进水口；电加热器的物料通道连通开工加热器的热媒通道；至少在初冷器和二冷器两者之一中的热媒通道的出口连接有产品储罐。

【技术特征摘要】
1.合成气制烯烃试验用反应装置，其特征在于，包括反应器、吸附器、开工加热器、初冷器、二冷器、汽包和电加热器；开工加热器、初冷器和二冷器均为换热器；吸附器具有进口A和出口A，吸附器的出口A连接有两路支管，其中一路支管经开工加热器的冷媒通道后连通反应器的气体进口，另一路支管经初冷器的冷媒通道后连通反应器的气体进口；反应器的气体出口经初冷器的热媒通道后连通二冷器的热媒通道；汽包具有进水口和出水口，反应器的冷媒进口连通汽包的出水口，反应器的冷媒出口连通汽包的进水口；电加热器的物料通道连通开工加热器的热媒通道；至少在初冷器和二冷器两者之一中的热媒通道的出口连接有产品储罐。2.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于，在汽包的出水口和反应器的冷媒进口之间安装有用于将汽包内的热水泵入到反应器内的循环泵。3.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于，所述反应器具有外壳，在外壳的顶部设置有气体进口，在外壳的底部设置有气体出口和冷媒进口；在外壳内设置有换热管束；其特征在于，该外壳由至少两个可拆卸分离的壳体部组成，在外壳内设置有上管板、下管板、集气筒和布气筒，上管板位于下管板的上方；下管板密封地连接在外壳上，下管板与外壳的底部之间形成一冷媒分配腔，所述冷媒进口连通冷媒分配腔；布气筒呈筒状，该布气筒与外壳之间具有环隙；该布气筒支撑在下管板上；集气筒沿外壳的轴线方向延伸并位于外壳的中心部，集气筒的上端容纳在布气筒的内腔中，集气筒的下端向下延伸连通所述气体出口；在上管板的上侧面安装有一上盖，上管板与上盖之间所形成一冷媒收集腔，在上盖上安装有冷媒排出管，该冷媒排出管向下连通上述冷媒收集腔，且冷媒排出管向上伸出外壳的顶部后形成冷媒出口；上盖与外壳的顶部之间具有距离；集气筒和布气筒之间的空间形成用于盛放触媒的触媒腔，所述换热管束由位于触媒腔内的若干根列管组成，所述若干根列管沿外壳的轴线方向延伸，列管的上端贯穿上管板后连通冷媒收集腔，列管的下端贯穿下管板后连通冷媒分配腔；上管板与外壳之间形成有气体通道；上述环隙经上述气体通道连通气体进口；在外壳内还设置有触媒输送部，该触媒输送部具有用于向触媒腔中输送触媒的触媒进口；沿外壳的轴线方向，在上管板与下管板之间的区域内，在布气筒上形成有通孔状的布气孔，在集气筒上形成有通孔状的通气孔；在组成外壳的至少两个壳体部中，其中的一个壳体部在拆除后，能够将触媒进口暴露出来。4.根据权利要求3所述的反应装置，其特征在于，所述触媒输送部包括连通触媒腔的触媒输送管和用于封闭触媒输送管的触媒管盖，所述触媒管盖...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢健，王雪林，王智，
申请(专利权)人：南京聚拓化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32