本发明专利技术属于化工领域，公开了变浓度进料的烃部分氧化制酸酐的方法及装置，特别涉及一种以正丁烷为主要组分的混合碳四馏分烃氧化联产化工品顺酐、顺酸与冷热电的方法。本发明专利技术采用烃原料脉冲进料方式结合惰性气体循环冷却的方法解决了现有顺酐生产过程中存在的反应系统结构复杂、安全性差，顺酐收率低，尾气排放量大的问题。反应系统结构简单，造价低，安全性高，产品收率高，联产化工品和热电。适用于顺酐、苯酐、均酐等产品生产过程。具有安全、节能、环保、设备投资小、运行费用低的特点。运行费用低的特点。运行费用低的特点。
【技术实现步骤摘要】
变浓度进料的烃部分氧化制酸酐的方法及装置
[0001]本专利技术属于一种烃气相选择性氧化制酸酐等化工品和热电的工艺方法和装置。具体是指以正丁烷为主要组分的混合碳四馏分生产顺酐顺酸、二甲苯生产苯酐、偏三甲苯生产偏酐、均四甲苯生产均酐等各种烃固定床气相氧化生产化工品和热电等能源产品的工艺方法和装置，特别是指以正丁烷为主要组分的混合碳四馏分固定床气相氧化生产顺酐顺酸等化工品和冷热电的工艺方法和装置，属于化工领域。
技术介绍
[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]工业用正丁烷主要来自于混合碳四馏分。混合碳四馏分的主要组分包括正丁烷、异丁烷、正丁烯、异丁烯、丁二烯、丙烷、戊烷等，主要用作化工原料和燃料。其中，异丁烷、正丁烯、异丁烯、丁二烯等组分常提取用于化工原料，以正丁烷为主要组分的剩余混合碳四原料常用于调配液化气作为热电装置的燃料使用，该组分也用于生产顺酐。以下，将以正丁烷为主要组分的混合碳四馏分的顺酐原料简称为正丁烷。
[0004]顺丁烯二酸酐，又名马来酸酐或失水苹果酸酐，常简称顺酐，是一种有机化合物。分子式为C4H2O3，分子量为98.06。无色结晶，有强烈刺激气味，凝固点52.8℃，沸点202℃，易升华。主要由苯或碳四馏分中的正丁烷或丁烯氧化而制得，是生产不饱和聚酯及有机合成的原料。
[0005]顺酐的衍生物包括顺酸、丁二酸，丁二醇等。其中，丁二酸，丁二醇可用于生产可降解塑料。
[0006]现有顺酐生产工艺包括固定床法、流化床法、移动床法等，各有其特点，其中，以固定床法综合性能最好，应用最为广泛。
[0007]正丁烷生产顺酐的反应是强放热反应，产品为顺酐，副产物包括：甲烷、一氧化碳、二氧化碳、乙烷、丁烯以及未氧化的正丁烷等。
[0008]通常通过利用部分氧化反应的反应热结合副产品的处理过程所产生的热生产热电。
[0009]现有固定床法顺酐工艺采用熔盐系统撤热，控制反应温度，并输出热能。采用过量空气的方法使得空气与正丁烷的混合气远离爆燃极限。
[0010]在现有的列管式顺酐反应系统中，中大型反应器内列管长度可达6米以上，数万根列管密布排列，依靠管间熔盐的流动换热，结构复杂、造价高。
[0011]当预热到设定温度的空气和正丁烷混合气从列管管道进口进入到管道中催化剂床层后，开始放热反应。现有的使空气和正丁烷混合气远离爆燃极限的方式是采用大量的过量空气，小量正丁烷的方式，使其混合气在高温下远离空间爆燃极限。而在反应管中，随着混合物气体的向前流动，部分氧化产物增加，干气及低沸点可燃组分含量增加，温度升
高，混合气爆燃的倾向增加。在反应管内，氧气始终过量，气相燃烧爆燃的条件始终存在，随着管长、管径的增加，气相燃烧爆燃的倾向增加，随着反应管数量的增加，熔盐流场不均匀性增加，过热爆燃倾向增加。在这种反应和撤热过程下，催化剂床层内容易产生热点，热点附近又容易出现更多的热点，产生更多的爆燃，爆燃又产生更多的热点。所以，本专利技术认为，采用现有熔盐撤热的列管式反应器，其顺酐产能必受限制，爆燃现象难以避免，爆燃的区域易过热，过热的区域易爆燃，反应器催化剂床层温度控制难度大。
[0012]研究表明，顺酐被气相氧、吸附氧的进一步接触，产生过度氧化，是顺酐收率下降的主要原因。因为采用大过量空气系数的方法控制爆燃，因此，在现有固定床的催化剂床层内及催化剂床层出口之外，包括出口换热器，甚至捕集装置内，氧气浓度均较高，均有过氧化现象存在，限制了捕集方法的选择，并进一步降低顺酐收率。
[0013]本专利技术研究发现，现有顺酐固定床工艺中，采用过量空气控制爆燃的方法，在控制过氧化，提高选择性和提高转化率方面存在难以克服的矛盾。
[0014]在现有的固定床均酐工艺中，需要大量压缩空气，动力消耗大，同时要排除大量尾气，后处理装置成本高，运行成本高，污染环境。
技术实现思路
[0015]为了克服上述问题，本专利技术提供了变浓度进料的烃部分氧化制酸酐的方法及装置。
[0016]为实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0017]本专利技术的第一个方面，提供了一种变浓度进料的烃部分氧化制酸酐的方法，包括：
[0018]在烃气相选择性氧化制酸酐过程中，采用脉冲进料和惰性气体循环的方式撤热。
[0019]所述方法包括：加热过程，冷却过程和过渡过程；
[0020]加热过程中，脉冲进料的原料烃与空气、惰性气体形成的混合气在催化剂作用下，使原料烃被氧化，放热，反应产物进入冷却系统进行冷却，分离；随着反应进行，催化剂床层温度升高；当催化剂床层温度升高到设定值时，停止加入原料烃和空气，加热过程结束；
[0021]加热过程结束，过渡过程开始，继续进入循环惰性气体，将催化剂床层中反应产物吹扫进入产物腔冷凝分离出产品；催化剂床层中的反应产物吹扫完毕后，过渡过程结束；
[0022]过渡过程结束，冷却过程开始，循环惰性气体持续流过催化剂床层，冷却催化剂和相关附件，循环气体被加热，流出催化剂床层，进入换热系统，通过换热系统将热能输出；当催化剂床层温度降低到设定温度时，冷却过程结束；
[0023]冷却过程结束，开启空气阀和原料烃阀，开始加热过程。
[0024]本专利技术的第二个方面，提供了一种变浓度进料的烃部分氧化制酸酐的装置，包括：反应器18，混合引射系统14、原料烃系统4、压缩空气16、循环冷流阀12；所述反应器18的进料管道与混合引射系统14相连，所述混合引射系统14的进料口分别与原料烃系统4、压缩空气16、循环冷流阀12相连，所述反应器18出料管道与第一换热分离系统2、顺酐精制系统3依次相连，所述第一换热分离系统2的排气口还与第二换热分离系统8进气口相连，所述第二换热分离系统8出气口与复合循环泵10、循环冷流阀12依次相连。
[0025]本专利技术的第三个方面，提供了一种酸酐生产线，包括：上述的装置。
[0026]本专利技术的有益效果在于：
[0027](1)采用脉冲进料的方式，可以在确保冷却效果的前提下，保证产品浓度，便于分离，提高收率，降低分离成本。
[0028](2)本专利技术通过采用在空气和正丁烷的混合气体中，增加二氧化碳、水蒸气、氮气等惰性气体组分，降低了混合气体中正丁烷和氧气浓度，特别是降低了混合气体中氧气浓度的方法，可大幅度减小过氧化反应，提高顺酐收率。解决了熔盐系统的问题。
[0029](3)本申请的装置结构简单、运行效率高、能源利用率高、实用性强，易于规模化生产。
附图说明
[0030]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0031]图1为实施例1的装置结构示意图。第一热能输出系统1，第一换热分离系统2，顺酐精制系统3，原料烃系统4，平衡阀5，顺酸本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种变浓度进料的烃部分氧化制酸酐的方法，其特征在于，包括：在烃气相选择性氧化制酸酐过程中，采用脉冲进料和惰性气体循环的方式撤热。2.如权利要求1所述的变浓度进料的烃部分氧化制酸酐的方法，其特征在于，采用接近烃部分氧化当量比的空气作为氧化剂。3.如权利要求1所述的变浓度进料的烃部分氧化制酸酐的方法，其特征在于，采用惰性气体循环的方式撤热的具体步骤为：在空气和正丁烷的混合气体中，增加惰性气体组分。4.如权利要求1所述的变浓度进料的烃部分氧化制酸酐的方法，其特征在于，所述惰性气体包括：二氧化碳、水蒸气、氮气。5.如权利要求1所述的变浓度进料的烃部分氧化制酸酐的方法，其特征在于，所述方法包括：加热过程，冷却过程和过渡过程；优选的，加热过程中，脉冲进料的原料烃与空气、惰性气体形成的混合气在催化剂作用下，使原料烃被氧化，放热，反应产物进入冷却系统进行冷却，分离；随着反应进行，催化剂床层温度升高；当催化剂床层温度升高到设定值时，停止加入原料烃和空气，加热过程结束；优选的，加热过程结束，过渡过程开始，继续进入循环惰性气体，将催化剂床层中反应产物吹扫进入产物腔冷凝分离出产品；催化剂床层中的反应产物吹扫完毕后，过渡过程结束；优选的，过渡过程结束，冷却过程开始，循环惰性气体持续流过催化剂床层，冷却催化剂和相关附件，循环气体被加热，流出催化剂床层，进入换热系统，通过换热系统将热能输出；当催化剂床层温度降低到设定温度时，冷却过程结束；优选的，冷却过程结束，开启空气阀和原料烃阀，开始加热过程。6.如权利要求1所述的变浓度进料的烃部分氧化制酸酐的方法，其特征在于，将反应产物降温，收集酸酐，剩余的气相产物再次进入系统进行反应。7.如权利要求1所述的变浓度进料的烃部分氧化制酸酐的方法，其特征在于，液相烃和水的压力，然后高压烃和高压水通过吸收反应产物热的方式升温过热成为高温高压蒸气...
【专利技术属性】
技术研发人员：马延春，明宇，
申请(专利权)人：济南隆凯能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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