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耐高温保护内衬和催化剂床层电加热管供热的反应器，属于石油化工生产装备技术领域。反应器外壳为中空式金属结构并带有内衬和外保温层，内衬为耐高温、抗热震的纳米陶瓷涂层；反应床层置于外壳中，在支撑结构上装填有催化剂和发热材料，构成脱氢反应床层，电加热管和热电偶布置于反应床层中。该反应器以多元化方式提供脱氢反应所需的热量，反应器中的低碳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；该反应器内壁还具有耐腐蚀、抗结焦和抗热震破损/脱落的优点，有利于装置的长周期运行，减少停工维修，施工工期较短。施工工期较短。施工工期较短。

【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耐高温保护内衬和催化剂床层电加热管供热的反应器，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
‑
再生转化低碳烷烃。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，而脱氢反应只有8
‑
10分钟，反应器效率非常低。
[0006]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，反应器中常用的耐火砖材料内衬极易出现热震损坏、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。
[0007]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。
[0008]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

[0009]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。
[0010]本技术是在中国专利技术专利ZL201911306207.0(一种低碳烷烃脱氢工艺的方法、装置和反应系统)基础上所做的一种改进。
[0011]具体地说，为了达到本技术的目的，采用的技术方案内容如下：
[0012]一种低碳烷烃脱氢反应器，所述反应器的反应床层中布置有电加热管。
[0013]所述的低碳烷烃脱氢反应器还包括外壳，外壳内的腔体中设置支撑结构，所述的反应床层布置于该支撑结构上；外壳为中空式金属结构并带有外保温层和耐高温、抗热震涂层的内衬；所述的反应床层由装填在支撑结构上的催化剂和发热材料构成；所述反应器的上方设置物料入口，下方设置物料出口。
[0014]中空式金属结构的外壳为不锈钢外壳结构。
[0015]耐高温、抗热震涂层的内衬为纳米陶瓷材料涂层结构。
[0016]所述的催化剂为脱氢催化剂，所述的发热材料为惰性瓷球。
[0017]所述的支撑结构由反应床层支撑板和反应床层支撑柱构成，所述的反应床层支撑板装填有惰性氧化铝瓷球。
[0018]所述的物料入口包括低碳烷烃原料入口、热空气入口以及高温蒸汽/工艺气/还原气入口。
[0019]所述的反应器内设置有物料分布用的导流板，且导流板连接在所述的物料入口的下端。
[0020]所述的热空气入口直接连接到反应器上，低碳烷烃原料入口、高温蒸汽/工艺气/还原气入口都连接到所述的热空气入口上并借助热空气入口与反应器连通。
[0021]所述的物料出口包括烃类产物出口、废热空气出口和抽空/应急出口，所述的烃类产物出口、废热空气出口均直接设置在所述的反应器上，所述的抽空/应急出口连接到废热空气出口上并借助废热空气出口与反应器连通。
[0022]下面对本技术的技术方案进行进一步的说明。
[0023]本技术所公开的一种低碳烷烃脱氢反应器，以多元化方式提供脱氢反应所需的热量，包括电加热管对催化剂床层加热和控温，高温热空气对催化剂床层再生时的供热，催化剂床层中发热材料在反应过程所提供的热量。催化剂床层中布置的热电偶和2
‑
6层电加热管，每层的各个电加热管的距离为10
‑
100厘米，电加热管的功率和数量根据反应器的负荷大小来确定。
[0024]本技术所公开的一种低碳烷烃脱氢反应器，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涂覆耐高温、抗热震的纳米陶瓷材料涂层结构作为内衬，以防止不锈钢反应器内壁结焦。
[0025]本技术的优点和所取得的有益效果在于：
[0026]根据电加热器的特点，本技术设计和使用了一种内置电加热管的卧式固定床反应器，电加热管使用常规的不锈钢，优选304系列、316系列、309系列和310系列等，使得反应器的造价降低。
[0027]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电加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，提高了转化效率。
[0028]利用电加热管的导热性良好，温度分布均匀和等温性的特点，以及电加热管固有的控温作用，还有助于防止催化剂床层局部温度过高，阻止焦炭的迅速形成和堆积。并且电加热管还降低了反应器前的加热器的热负荷，减少了低碳烷烃在加热器中的热裂解，使工艺整体上更经济，操作更为简单、可控。
[0029]结合本技术采用的不锈钢金属外壳内壁涂覆耐高温、抗热震的纳米陶瓷材料涂层内衬结构，目的是防止不锈钢反应器的结焦，同时又不会出现耐火砖内衬经常出现的脱落及氧化铬腐蚀现象，从而避免了经常停产维修，有助于装置的长周期稳定运转，也更有利于保温。
附图说明
[0030]图1是本技术的结构示意图。
[0031]图中：1为反应床层；2为电加热管；3为热空气入口；4为热电偶；5为低碳烷本文档来自技高网...

【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，所述反应器的反应床层中布置有电加热管；所述反应器还包括外壳，外壳内的腔体中设置支撑结构，所述的反应床层布置于该支撑结构上；外壳为中空式金属结构并带有外保温层和耐高温、抗热震涂层的内衬；所述的反应床层由装填在支撑结构上的催化剂和发热材料构成；所述反应器的上方设置物料入口，下方设置物料出口。2.根据权利要求1所述的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。3.根据权利要求1所述的低碳烷烃脱氢反应器，其特征在于，耐高温、抗热震涂层的内衬为纳米陶瓷材料涂层结构。4.根据权利要求1所述的低碳烷烃脱氢反应器，其特征在于，所述的支撑结构由反应床层支撑板和反应床层支撑柱构成，所述的反应床层支撑板装填有惰性氧化铝瓷球。5.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：卓润生，谢进宁，宋红丽，汪石发，
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：