一种低碳烷烃脱氢列管式固定床反应器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种低碳烷烃脱氢列管式固定床反应器，其壳体带有外保温层；壳体内部设置列管式换热管，列管式换热管的上端设置上密封板，下端设置下支撑板，相邻换热管之间具有空隙，该空隙成为密闭的换热腔体；壳体上设置有高温熔盐进口和高温熔盐出口，它们分别与换热腔体连通；列管式换热管内布置有催化剂反应床层；高温熔盐进口与熔盐加热炉出料口连接，高温熔盐出口与熔盐槽进料口连接，熔盐槽出料口和熔盐加热炉进料口连接。该反应器使反应床层长期处于最佳反应温度区间，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。延长了单段反应时间，同时提高了转化效率，从而避免了经常停产维修。从而避免了经常停产维修。从而避免了经常停产维修。

【技术实现步骤摘要】
一种低碳烷烃脱氢列管式固定床反应器


[0001]本技术涉及石油化工生产装备
，更具体地，本技术涉及一种低碳烷烃脱氢列管式固定床反应器，它是以高温熔盐为热载体给换热管内的催化剂床层供热的列管式固定床反应器。

技术介绍

[0002]低碳烷烃脱氢反应是将大量廉价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
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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。
[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，本技术的目的在于提供一种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]为解决上述的技术问题，本技术采用以下技术方案：
[0011]一种低碳烷烃脱氢列管式固定床反应器，包括壳体，壳体上端设置物料进口，下端设置物料出口；所述壳体为不锈钢材质的中空式金属结构，且壳体带有外保温层；所述壳体内部设置列管式换热管，列管式换热管的上端设置上密封板，列管式换热管的下端设置下支撑板，相邻换热管之间具有空隙，所述壳体、上密封板、下支撑板使得列管式换热管之间的空隙成为密闭的换热腔体；壳体上设置有高温熔盐进口和高温熔盐出口，它们分别与所述换热腔体连通；所述列管式换热管内布置有催化剂反应床层；所述高温熔盐进口与熔盐加热炉出料口连接，所述高温熔盐出口与熔盐槽进料口连接，所述熔盐槽出料口和熔盐加热炉进料口连接。
[0012]所述高温熔盐进口位于列管式换热管下段，高温熔盐出口位于列管式换热管上段，且高温熔盐进口位于所述催化剂反应床层的下方，高温熔盐出口位于所述催化剂反应床层的上方。
[0013]所述熔盐槽和熔盐加热炉通过连接管连接，在所述连接管上设置熔盐泵。
[0014]所述换热管内装填有惰性瓷球，惰性瓷球位于催化剂床层下方。
[0015]所述物料进口包括相互独立的低碳烷烃原料进口，高温热空气进口，高温蒸汽/工艺气/还原气进口；所述的高温蒸汽/工艺气/还原气进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；物料入口管路的下端连接有物料分布用的分布器。
[0016]所述物料出口包括相互独立的烃类产物出口，废热空气出口和抽空/应急出口。
[0017]所述壳体上设置至少两个热电偶接口，热电偶插入壳体内部，监测列管式换热管上、下两端的温度。
[0018]本技术所提供的低碳烷烃脱氢列管式固定床反应器，以高温熔盐通过换热管连续提供脱氢反应所需的热量，能使催化剂床层的温度分布更加均匀，从而使床层各处转化率更均匀，提高了转化效率，避免反应过程中的强吸热等因素引起的床层剧烈温度差；高温熔盐入口流量通过反应器的负荷来确定。
[0019]反应器壳体为中空式金属结构，采用不锈钢，其外部包覆有保温材料防止热量散失。
[0020]与现有技术相比，本技术至少具有以下有益效果：
[0021]本技术在反应器壳体内部布置大量换热管，催化剂床层布置于换热管中，每一根管热管中的催化剂床层都是一个微小反应单元，高温熔盐通过换热管换热为脱氢反应提供所需的热量，使得每一个微小反应单元中反应床层的温度分布更加均匀。
[0022]在低碳烷烃的脱氢转化过程中，高温熔盐通过换热管连续为催化剂反应床层供热，提供了脱氢吸热反应所需的热量，减少了催化剂床层在强吸热的脱氢反应中产生的温降，使反应床层长期处于最佳反应温度区间，延长了单段反应时间，同时提高了转化效率。
[0023]利用换热管换热导热性能良好、温度分布均匀等特点，通过控制高温熔盐的流量间接控制催化剂的床层温度，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。并且高温熔盐加热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。
[0024]由于列管式换热管换热温度均匀，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，延长了单段反应时间，同时提高了转化效率，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
[0025]图1为实施例1低碳烷烃脱氢列管式固定床反应器结构示意图。
[0026]图2为实施例2低碳烷烃脱氢列管式固定床反应器结构示意图。
[0027]图3为低碳烷烃脱氢列管式固定床反应器的排管图。
[0028]图中，各序号代表：1
‑
低碳烷烃原料进口，2
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高温热空气进口，3
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高温蒸汽/工艺气/还原气进口，4
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高温熔盐出口，5
‑
高温熔盐进口，6
‑
废热空气出口，7...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低碳烷烃脱氢列管式固定床反应器，包括壳体，壳体上端设置物料进口，下端设置物料出口；其特征在于，所述壳体为不锈钢材质的中空式金属结构，且壳体带有外保温层；所述壳体内部设置列管式换热管，列管式换热管的上端设置上密封板，列管式换热管的下端设置下支撑板，相邻换热管之间具有空隙，所述壳体、上密封板、下支撑板使得列管式换热管之间的空隙成为密闭的换热腔体；壳体上设置有高温熔盐进口和高温熔盐出口，它们分别与所述换热腔体连通；所述列管式换热管内布置有催化剂反应床层；所述高温熔盐进口与熔盐加热炉出料口连接，所述高温熔盐出口与熔盐槽进料口连接，所述熔盐槽出料口和熔盐加热炉进料口连接。2.根据权利要求1所述的低碳烷烃脱氢列管式固定床反应器，其特征在于，所述高温熔盐进口位于列管式换热管下段，高温熔盐出口位于列管式换热管上段，且高温熔盐进口位于所述催化剂反应床层的下方，高温熔盐出口位于所述催化剂反应床层的上方。3.根据权利要求1所述的低碳烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：卓润生，王刚，
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：