本发明专利技术属于制备乙烯技术领域，具体的说是一种甲烷氧化偶联制乙烯反应装置及其工艺；所述反应装置包括第一反应罐、旋风分离器、冷却器和第二反应罐；本发明专利技术通过从第一进气口以及第二进气口分别通入甲烷以及氧气，混合气体吹动催化剂上升，在此过程中发生反应，随后气固混合物在旋风分离器的作用下，固体进入冷却器，在流经第一反应罐完成循环，避免了催化剂堆积过厚且使催化剂循环利用，避免了催化剂的重复加入；分离的气体随后进入第二反应罐进行二次反应，使反应更充分，随后经排气管排出。随后经排气管排出。随后经排气管排出。
【技术实现步骤摘要】
一种甲烷氧化偶联制乙烯反应装置及其工艺
[0001]本专利技术属于制备乙烯
，具体的说是一种甲烷氧化偶联制乙烯反应装置及其工艺。
技术介绍
[0002]乙烯是合成纤维、合成橡胶、合成塑料(聚乙烯及聚氯乙烯)、合成乙醇(酒精)的基本化工原料，也用于制造氯乙烯、苯乙烯、环氧乙烷、醋酸、乙醛和炸药等，也可用作水果和蔬菜的催熟剂，是一种已证实的植物激素；乙烯是世界上产量最大的化学产品之一，乙烯工业是石油化工产业的核心，乙烯产品占石化产品的75％以上，在国民经济中占有重要的地位，世界上已将乙烯产量作为衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志之一。
[0003]现有技术中常常采用甲烷氧化偶联制备乙烯，由于甲烷氧化偶联是强放热反应，反应器内存在明显的热点效应，尤其在催化剂装填量增加，催化剂床层变厚时，大量反应热不能及时有效移除，导致催化剂床层温升加剧，反应速率增加，放出更多的热量。过高的温度不但损害反应器的材质，同时也会造成催化剂烧结，甚至使催化剂的活性组分失活，反应物甲烷，产物乙烯和乙烷发生完全氧化反应生成CO2和H2O，导致乙烯和乙烷产品的选择性和收率降低；因此，除了致力于开发高性能催化剂的同时，反应工艺条件的选择和反应器的设计也是甲烷氧化偶联能否工业化的重要因素。
[0004]现有技术中也出现了一项专利关于一种甲烷氧化偶联制乙烯的流化床反应装置和方法技术方案，如申请号为CN201910446041.6的一项中国专利公开了一个装置，其包括包括至少两个甲烷氧化偶联制乙烯的流化床，每个流化床气体出口连接有换热器。第一流化床底端设有主进气口和副进气口，主进气口与分布板相通，副进气口与分布管相通；在流化床中下部内置有换热管，换热管在耐火材料内侧，在换热管底端有循环冷却介质进口，在换热管顶端有循环冷却介质出口；在分布板的上方有催化剂放料口，在换热管上方设有催化剂进料口；每个流化床的结构相同。本专利技术具有甲烷高转化率、乙烯高选择性、运行稳定的优点；但是，上述专利技术中存在缺陷，上述装置在催化剂装填量增加时，催化剂床层变厚，大量反应热不能及时有效移除，对装置寿命产生影响，且高温使催化剂烧结，催化剂失活，影响反应速率，以及反应的转化率；使得该技术方案受到限制。
[0005]鉴于此，本专利技术通过提出一种甲烷氧化偶联制乙烯反应装置及其工艺，以解决上述技术问题。
技术实现思路
[0006]为了弥补现有技术的不足，解决甲烷氧化偶联制乙烯反应中催化剂床过厚，对反应装置以及反应效率的影响以及使甲烷与氧气充分反应的问题，本专利技术提供一种甲烷氧化偶联制乙烯反应装置及其工艺。
[0007]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术所述的一种甲烷氧化偶联制乙烯工艺，所述工艺包括以下步骤：
[0008]S1：从进料口注入颗粒状催化剂，调节第一出料管以及第二出料管上的控制阀，使颗粒状催化剂通过第一出料管以及第二出料管分别进入第一反应罐以及第二反应罐；当第一反应罐以及第二反应罐内分别到达规定量的催化剂后，停止注入催化剂；
[0009]S2：将预热后的具有规定比例的甲烷与氧气分别从第一进气口与第二进气口注入，两种气体在第一反应罐反应后，流至第一反应罐的顶部经第一连接管流进旋风分离器；
[0010]S3：流经旋风分离器的气固混合物，固体进入冷却器，随后经第一出料管流至第一反应罐完成循环，气体经第二连接管流至第二反应罐进行二次反应，随后经排气管排出。
[0011]一种甲烷氧化偶联制乙烯反应装置，所述反应装置适用于上述的工艺，所述反应装置包括第一反应罐、旋风分离器、冷却器和第二反应罐；所述第一反应罐的靠近底部的部位固定设置有第一进气口、第二进气口以及气体分布器；所述气体分布器的上方固定设置有换热管，所述第一反应罐的顶部通过第一连接管与旋风分离器的中部固定连接，所述旋风分离器的底部固定连接有冷却器的顶部，所述冷却器的顶部固定安装有进料口，所述冷却器的底部固定设置有第一出料管与第二出料管口，所述第一反应罐的侧壁并位于冷却器的下方固定安装有第二反应罐，所述第二反应罐的侧壁固定设置有排气管，所述第二反应罐的底部固定设置有第三出料管；所述第一出料管、第二出料管以及第三出料管均固定设置有控制阀，所述第一出料管以及第三出料管均与第一反应罐内部相通，所述第二出料管将冷却器以及第二反应罐相通，所述旋风分离器的顶部连接有第二连接管，所述第二连接管的另一端与第二反应罐的底部固定连接。
[0012]工作时，通过冷却器顶部设置的进料口向冷却器内加入颗粒状的催化剂，冷却器为箱体结构，内部安装有循环换热管，为现有技术；调节第一出料管以及第二出料管上的控制阀，使颗粒状催化剂通过第一出料管以及第二出料管分别进入第一反应罐以及第二反应罐；当第二反应罐进入规定量的催化剂后，关闭第二出料管上的控制阀，且第三出料管上的控制阀也处于关闭状态；第一出料管的控制阀一直处于打开状态，当第一反应罐的催化剂达到规定量后，停止加入催化剂；从第一进气口以及第二进气口分别通入甲烷以及氧气，甲烷以及氧气混合后经过气体分布器，随后在催化剂的作用下反应，由于此反应为强放热反应，故可从换热管里通入冷水达到降温的目的；由于通入的气体气压较大，故颗粒状催化剂在气体上升的过程中被带动，从而经过第一连接管进入旋风分离器，气固混合物在旋风分离器的作用下分离，颗粒状的催化剂进入冷却器冷却，可调节第一出料管上的控制阀调节流量，调节催化剂在冷却器里的停留时间，从而控制催化剂的冷却效果；由于第二出料管上的控制阀关闭，故经过冷却器冷却的催化剂通过第一出料管回流到第一反应罐，以此达到循环的目的，减少了催化剂在第一反应罐底部的堆积，防止了催化剂堆积过厚使反应热不能移除，影响装置寿命，且避免了催化剂相互烧结使催化剂失活，保证了反应的正常进行；此处第一出料管处于开启状态，虽然有部分气体进入第一出料管阻碍了催化剂的回流，但是大部分气体都流到第一反应罐的顶部，因此冷却器里的催化剂越来越多，堆积到一定程度就会在重力的作用下下落，继续在气体的作用下吹动、循环；经过旋风分离器分离的气体通过第二连接管从第二反应罐的底部进入到第二反应罐，由于第二反应罐内也有催化剂，且第二出料管以及第三出料管上的控制阀均处于关闭状态，故气体在第二反应罐内继续反应，提高了反应率，保证了制出乙烯的纯度，得到了乙烯随后经排气管排出，排气管内设置有滤网，防止催化剂从此处溢出，若第二反应罐内的催化剂过热，可通过第三出料管将催化
剂排到第一反应罐，完成循环并经冷却器降温，再从第二出料管补充催化剂。
[0013]优选的，所述第一进气口固定安装于第一反应罐的底部，所述第二进气口固定安装于第一反应罐的侧壁并靠近底部的部位。
[0014]工作时，第一进气口固定安装于第一反应罐的底部，第二进气口固定安装于第一反应罐的侧壁并靠近底部的部位，此设置使甲烷与氧气在第一反应罐底部的部位冲击，从而使甲烷与氧气在第一反应罐底部的部位混合均匀，再经过气体分布器，与催化剂接触，使反应更加充分，得到的乙烯纯度更高。
[0015]优选的，所述气体分布器的下方设置本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种甲烷氧化偶联制乙烯工艺，其特征在于：所述工艺包括以下步骤：S1：从进料口(31)注入颗粒状催化剂，调节第一出料管(32)以及第二出料管(33)上的控制阀(5)，使颗粒状催化剂通过第一出料管(32)以及第二出料管(33)分别进入第一反应罐(1)以及第二反应罐(4)；当第一反应罐(1)以及第二反应罐(4)内分别到达规定量的催化剂后，停止注入催化剂；S2：将预热后的具有规定比例的甲烷与氧气分别从第一进气口(11)与第二进气口(12)注入，两种气体在第一反应罐(1)反应后，流至第一反应罐(1)的顶部经第一连接管(15)流进旋风分离器(2)；S3：流经旋风分离器(2)的气固混合物，固体进入冷却器(3)，随后经第一出料管(32)流至第一反应罐(1)完成循环，气体经第二连接管(21)流至第二反应罐(4)进行二次反应，随后经排气管(41)排出。2.一种甲烷氧化偶联制乙烯反应装置，其特征在于：所述反应装置适用于权利要求1中的工艺，所述反应装置包括第一反应罐(1)、旋风分离器(2)、冷却器(3)和第二反应罐(4)；所述第一反应罐(1)的靠近底部的部位固定设置有第一进气口(11)、第二进气口(12)以及气体分布器(13)；所述气体分布器(13)的上方固定设置有换热管(14)，所述第一反应罐(1)的顶部通过第一连接管(15)与旋风分离器(2)的中部固定连接，所述旋风分离器(2)的底部固定连接有冷却器(3)的顶部，所述冷却器(3)的顶部固定安装有进料口(31)，所述冷却器(3)的底部固定设置有第一出料管(32)与第二出料管(33)，所述第一反应罐(1)的侧壁并位于冷却器(3)的下方固定安装有第二反应罐(4)，所述第二反应罐(4)的侧壁固定设置有排气管(41)，所述第二反应罐(4)的底部固...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨凡，李磊，
申请(专利权)人：杨凡，
类型：发明
国别省市：
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