一种低碳烷烃脱氢反应器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种低碳烷烃脱氢反应器，特别地涉及一种带有高温热介质供热管的反应器，属于石油化工生产技术领域。在本实用新型专利技术中，所述反应器外壳为中空式金属结构，通过法兰连接端盖和筒体；反应器带有内衬和外保温层，内衬为耐高温涂层和/或耐高温填料；外壳里在支撑空间的上方装填有催化剂和发热材料，构成脱氢反应催化剂床层，所述的高温热介质供热管布置于催化剂床层中，并在端盖区集总后由进、出口管线连接到反应器外；高温热介质选用气体、熔盐或苛性碱中的一种。本实用新型专利技术的反应器便于维护，以多元化供热方式提供反应所需热量，使烷烃的催化脱氢反应效率更高，单段循环周期内的稳定反应时间更长，更有利于装置的长周期运行。长周期运行。长周期运行。

【技术实现步骤摘要】
一种低碳烷烃脱氢反应器


[0001]本技术涉及一种低碳烷烃脱氢反应器；特别地涉及一种带有催化剂床层中高温热介质供热管的反应器，适用于低碳烷烃的催化脱氢反应，属于石油化工生产装备


技术介绍

[0002]低碳烷烃脱氢反应是将量大价廉的低碳烷烃转变为市场紧缺的高附加值的相应烯烃的过程，具有重要的研究意义和经济价值。
[0003]由于低碳烷烃脱氢反应是一个强吸热反应，反应过程中需要外界提供大量的热量，因此供热是低碳烷烃脱氢工艺上的关键，在大多数已知的脱氢工艺和生产装置中，脱氢反应所需要的热量由反应器前的反应原料和再生空气的加热器产生，并从加热器引入到反应气体中，再将热量带入反应器中。
[0004]为获得工业生产时所需的转化率，加热器的温度会比脱氢反应的温度更高，不仅能耗很高，还容易导致低碳烷烃在加热器中大幅度热裂解，造成脱氢反应转化过程和生产装置的效能低下。因此，必须在避免加热器温度过高的同时，还要给催化剂床层补充足够的热量；并且，还要尽可能地避免生产装置和反应器内焦炭的大量生成。
[0005]在已经工业化的工艺技术和生产装置中，Lummus公司的Catofin技术非常有代表性，其采用固定床反应器和传统的胡德利工艺转化方式，通过间歇反应
‑
再生过程转化低碳烷烃。
[0006]例如，以丙烷为原料时，首先将丙烷加热到590～620℃后进入反应器中转化，反应十分钟后催化剂床层温度即迅速下降40～50℃；因此，需要停止反应，用热空气对催化剂床层进行再生；在用高温热空气将催化剂床层再生加热到650℃后，反应器进行除氧，再通入590～620℃的丙烷原料气进入下一个循环的反应，每个循环的周期是20～22分钟。
[0007]在这个工艺生产过程中，现有技术的反应器转化效率很低，设备庞大，控制阀门频繁开关动作，导致寿命大为缩短。并且，经常出现局部高温情况下，反应器中常用的内衬耐火材料极易出现热震损坏、开裂、脱落等问题，极易造成经常性的停产维修，严重影响了装置的长周期运转。
[0008]Phillips公司的STAR工艺以及Linde AG公司的Linde工艺也是一种有代表性的低碳烷烃生产工艺技术，其采用列管式固定床反应器，将催化剂装填在反应器中的列管内，使用烟道气等热载体对列管加热；但该工艺的整个过程热损失较大，导致转化过程的能耗较高，且反应器的造价也较高。
[0009]虽然固定床反应器具有结构相对简单的优点，但其普遍存在的突出问题就是反应过程中供热不足，并极易出现局部高温区而导致催化剂积炭严重，导致转化效率和收率降低，生产成本提高，并使得操作条件趋于苛刻，大规模工业化生产过程中的困难增加。

技术实现思路

[0010]针对现有技术反应器中所存在的问题，本技术的目的在于公开一种改进了的，能够提高低碳烷烃脱氢反应转化性能和效率，延长单段转化反应时间和装置长周期运转的反应器。
[0011]本技术是在本专利技术人已公开和授权的中国专利技术专利ZL 201911306207.0(一种低碳烷烃脱氢工艺的方法、装置和反应系统)基础上所做的一种进一步的改进和补充。
[0012]具体地说，为了达到本技术的目的，采用的技术方案和
技术实现思路
如下：
[0013]本技术所公开的一种低碳烷烃脱氢反应器，其特征在于，反应器以多元化供热方式提供脱氢反应所需的热量；反应器包括外壳和布置于外壳中的催化剂反应床层；外壳为中空式金属结构，通过法兰连接端盖和筒体，并带有外保温层和耐高温内衬；在筒体内的支撑空间上方，装填有催化剂和发热材料构成的催化剂床层；床层中布置有电热偶和高温热介质供热管，供热管在端盖区集总后由进、出口管线连接到反应器外；物料入口从上方与反应器连接，物料出口从下方与反应器连接。
[0014]名词“集总”为技术术语，通俗来说就是多跟管线相互连接汇总连接到一根孔径更大的管线上，一般是较多的管线连接汇总到一根管线时常用；名词“汇集”有相似意思，但多用在较少的管线连接汇总到一根管线时常用。
[0015]本技术所公开的一种低碳烷烃脱氢反应器，其特征在于，中空式金属结构的外壳为不锈钢外壳结构；其外部包覆有保温材料防止热量散失；不锈钢金属外壳的内壁为耐高温内衬，采用耐高温陶瓷材料涂层和/或耐火砖材料构成的填料；优选的是采用耐高温陶瓷材料涂层；更优选的是采用纳米耐高温陶瓷材料涂层。
[0016]本技术所公开的一种低碳烷烃脱氢反应器，其特征在于，在筒体内的支撑空间中，由支撑内构件和/或装填惰性瓷球构成对上方的催化剂床层的支撑结构；所述的支撑内构件为催化剂床层支撑板和催化剂床层支撑柱构成。
[0017]本技术所公开的一种低碳烷烃脱氢反应器，其特征在于，所述的物料入口为低碳烷烃原料入口，热空气入口，高温蒸汽
‑
工艺气
‑
还原气的汇集入口，从反应器上方与反应器连接；所述的高温蒸汽、工艺气
‑
还原气入口，在反应器的上方连接后，再连接到与反应器相连接的物料入口管路上。
[0018]本技术所公开的一种低碳烷烃脱氢反应器，其特征在于，进入反应器的物料入口的下端连接有物料分布用的导流板。
[0019]本技术所公开的一种低碳烷烃脱氢反应器，其特征在于，所述的物料出口为烃类产物出口，废热空气和抽空
‑
应急出口的汇集出口，并从反应器的下方与反应器连接。
[0020]本技术所公开的一种低碳烷烃脱氢反应器，其特征在于，所述的高温热介质供热管在催化剂床层中布置2～4层；每层各供热管距离为10～100厘米；供热管的数量、长度和管径根据反应器的热负荷多少计算确定。
[0021]本技术所公开的一种低碳烷烃脱氢反应器，其特征在于，所述的高温热介质选自耐高温气体、耐高温熔盐、熔融苛性碱中的一种；温度范围为550～900℃。
[0022]本技术所公开的一种低碳烷烃脱氢反应器，其特征在于，所述的高温热介质的耐高温气体选自二氧化碳、水蒸气和氮气中的一种或多种，优选的是二氧化碳。
[0023]本技术所公开的一种低碳烷烃脱氢反应器，其特征在于，所述的高温热介质
的耐高温熔盐为选自硝酸盐、氯化物盐中的一种或多种。
[0024]本技术的优点和所取得的有益效果在于：根据高温热介质供热管的特点，本技术设计和使用了一种在催化剂床层内置高温热介质供热管的卧式固定床反应器。为了维护和修理时的方便，设计了连接的端盖，并通过法兰和反应器筒体连接；并且，将结构较为复杂的供热管汇集区和集总进、出口管设计在端盖区；为了更为方便的维护和修理，还可以在筒体上预留有人孔，并通过法兰和盖板连接。
[0025]本技术在低碳烷烃的脱氢转化过程中，发热材料、反应气体和再生气体加热器和内置高温热介质供热管的固定床反应器多元化方式供热，为脱氢吸热反应提供所需的热量，减少了催化剂床层在强吸热的脱氢反应中产生的温降，提高了反应转化效率。
[0026]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低碳烷烃脱氢反应器，其特征在于，所述反应器包括外壳和布置于外壳中的催化剂反应床层；外壳为中空式金属结构，通过法兰连接端盖和筒体；并带有外保温层和耐高温内衬；在筒体内的支撑空间上方，装填有催化剂和发热材料构成的催化剂床层；床层中布置有电热偶和高温热介质供热管，供热管在端盖区集总后由进、出口管线连接到反应器外；该反应器以多元化供热方式提供脱氢反应所需的热量；物料入口从上方与反应器连接，物料出口从下方与反应器连接。2.根据权利要求1所述的一种低碳烷烃脱氢反应器，其特征在于，中空式金属结构的外壳为不锈钢外壳结构；在筒体内的支撑空间中，由支撑内构件和/或装填惰性瓷球构成对上方的催化剂床层的支撑结构；支撑内构件为催化剂床层支撑板和催化剂床层支撑柱构成。3.根据权利要求1所述的一种低碳烷烃脱氢...

【专利技术属性】
技术研发人员：卓润生，王刚，汪石发，谢进宁，宋红丽，
申请(专利权)人：成都市润和盛建石化工程技术有限公司，
类型：新型
国别省市：