二甲苯异构化和甲苯歧化的反应方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种二甲苯异构化、甲苯歧化的反应方法及反应装置，该反应方法采用了一带有催化床（５）的圆形压力容器（８）为反应装置，气体进口（１）和出口（１３）位于反应装置的同一端，催化床（５）由外多孔壁（７）和圆形内多孔壁筒（６）构成，其中填装催化剂，气体在反应装置内作逆向离心式流动。该反应方法催化剂利用率高，该反应装置压降低、结构简单且装卸催化剂便利。该反应方法和装置同样适用于其它的中、低压或负压的气固相催化反应。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于烃类加工
，涉及一种适用于中、低压或负压的气固相催化反应方法及反应装置，特别涉及一种适用于二甲苯异构化、甲苯歧化以及乙苯脱氢制苯乙烯的反应方法及反应装置。
技术介绍
现有的二甲苯异构化、甲苯歧化，以及乙苯脱氢制苯乙烯的反应方法中，一般采用径向反应器，气体在分流流道和集流流道呈同向流动，由此不利于气体沿轴向的均匀分布。而径向反应器通常采用控制压降很大的气体分配器来实现气体的均布，如英国专利1118750和专利CN87102931中通过多孔筒造成1倍或数倍于催化床层压降的压降。或采用如中国专利96114363.0结构复杂的锥形导流体或锥形流道的措施。而现有改进的反应方法中所采用的各类轴径向流二维流动反应器，如美国专利4372920、4405562，中国专利ZL96114363.0比传统的径向反应器，如美国专利3918918、4181701，中国专利ZL86200368.7技术发展了一大步，简化了反应器结构，提高了催化剂的利用率，但在催化剂封区仍存在流线不尽合理之处，或存在局部滞留区，或有可能出现沟流、短路的危险性，出于对反应器的稳妥考虑，以致于不得不增加催化剂封区的高度，如此降低了反应器催化剂的利用率，又可能会导致副反应的增加或结焦的加剧。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题之一是提供一种催化剂利用率高的二甲苯异构化、甲苯歧化，以及乙苯脱氢制苯乙烯的反应方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。本专利技术需要解决的另一技术问题是提供一种能实现上述方法，并在满足流体均布条件下同时实现低控制压降、结构简单且装卸催化剂便利的反应装置。对于二甲苯异构化和甲苯歧化反应，其反应介质中含有大量的氢气，其氢烃摩尔比高达4～6倍或更高，大量的气体循环使得减少反应器的压降成为节能的关键所在；乙苯脱氢反应是负压下进行的反应，反应介质中含大量的水蒸汽作为热载体，其水烃摩尔比高达7～9倍，因此，为满足低控制压降条件下，气体在反应器内轴向均布，专利技术人认为可以采用如下构思 1.气体进口和出口位于反应器的同一端，使气体在分流流道和集流流道内作逆向的相对流动，由于两流道间静压差的差别沿轴向很小，从而十分有利于气体的均匀分布；2.气体由内向外作径向离心式流动，避免了由外向内作向心式流动所造成高温气体位于壳体向外的热损失，有利于反应器内轴向温度的均匀；3.具有相当大开孔率的内多孔壁筒作为气体分布器，在实现较低的控制压降的同时，保证了气体沿轴向的均匀分布；4.催化床的上部完全敞开，不仅装置结构简单，而且装卸催化剂十分方便；5.在催化剂封区与径向床区之间设置限流控制段，由此可降低催化剂封区高度，优化了该区床层的流线分布，从而提高了催化剂的利用率。根据上述构思，本专利技术提出如下所述的技术方案本专利技术的二甲苯异构化和甲苯歧化及乙苯脱氢的反应方法可在以下所提供的工艺参数条件，在一种逆向离心式径向反应器中进行；所说的逆向离心式径向反应器由带有催化床的圆形压力容器构成；所说的催化床包括一个与压力容器的轴线同轴的、并与气体进口相连通的圆形内多孔壁筒，该圆形内多孔壁筒构成一个气体的分流流道，圆形内多孔壁筒上部设有一段不开孔的催化剂封区，催化剂封区以下即为催化剂径向床层区；一个与压力容器的轴线同轴的、并与气体出口相连通的外多孔壁，外多孔壁由多个扇形的多孔中空元件沿圆形压力容器内近壁处作相邻圆周排列所构成，多个扇形的多孔中空元件构成一个集流流道；气体进口和气体出口设置于压力容器的同一端；圆形内多孔壁筒与外多孔壁之间的空间填装固体催化剂，其上部是敞开的。气体由气体进口进入内多孔壁筒，通过内多孔壁筒上的内分布孔径向流入催化床，进而由内向外通过外分布孔进入外多孔壁作离心流动，然后由与进口位于同一端的出口流出，由此可见，气体在分流流道与集流流道是作逆向的相对流动。附图及说明附图说明图1本专利技术的气体进口和气体出口设置在顶部的反应器结构示意图。图2本专利技术的气体进口和气体出口设置在底部的反应器结构示意图。图3图1中反应装置横截面结构示意图。图4一种内多孔壁筒结构示意图。图5另一种内多孔壁筒结构示意图。图6格栅结构示意图。图7图6中A-A向示意图。图8一种扇形多孔中空元件横截面示意图。图9另一种扇形多孔中空元件横截面示意图。由图1和图3可见，所说的逆向离心式径向反应器由带有催化床的圆形压力容器8构成；所说的催化床包括一个与压力容器8的轴线同轴的、并与气体进口1相连通的圆形内多孔壁筒6，该圆形内多孔壁筒6构成一个气体的分流流道3，圆形内多孔壁筒6上部设有一段不开孔的催化剂封区12，催化剂封区12以下即为径向床层区5；一个与压力容器8的轴线同轴的、并与气体出口13相连通的外多孔壁7，外多孔壁7由多个扇形的多孔中空元件15沿圆形压力容器8内近壁处作相邻圆周排列所构成，多个扇形的多孔中空元件15构成一个集流流道4；气体进口1和气体出口13设置于压力容器的上端；集流流道4的横截面积与分流流道3的横截面积之比为1～5；如图4、图5、图6和图7可见，内多孔壁筒6可采用多种结构的多孔板卷制而成。图4是双层紧贴多孔板，由厚板16和多孔薄板17组成。图5是双层架空多孔板，厚板16和多孔薄板17中间用横向和纵向支撑条18架空，多孔薄板17紧贴催化剂的一侧，所开的分布孔2的孔径小于催化剂颗粒的尺寸，可开圆孔、条形孔等，或采用丝网、或采用如图6所示的格栅，格栅的栅条19之间的间隙小于催化剂颗粒的尺寸，图7为图6中A-A向示意图。薄板17的开孔率一般保持在20～40％之间，格栅16的开孔率保持在20～60％之间，厚板16通常开圆孔，开孔率一般在0.5％～20％之间。由于本专利技术实施了气体在分流流道3与集流流道4内逆向的相对流动的结构，作为气体分布器的内多孔壁筒6可保持相当大的开孔率，使气体分布器的控制压降仅为催化床层压降的50％或更低，在实现较低控制压降的同时，保证了气体沿轴向的均匀分布。内多孔壁筒6与外多孔壁7的高度H是相等的，但开孔区域的高度并不一致，内多孔壁筒6的开孔区域的高度Hi低于外多孔壁7的开孔区域的高度H，即外多孔壁7内侧自上而下全部开孔，催化剂封区12的高度为ΔHi，径向床层区5的高度为H’i，催化剂封区12的高度ΔHi为径向床层区5径向厚度的0.2～5倍。在催化剂封区12内，同时存在气体由下向上轴向流动和由内向外径向流动的二维流动区域，因此，简化了反应器结构、提高了催化剂利用率。在催化剂封区12和径向床层区5之间还设置限流控制段11，其高度ΔH’i一般是催化剂封区12高度ΔHi的0.2～2.0倍。限流控制段11的内多孔壁筒6上的厚板16的开孔率是径向床层区5的内多孔壁筒6上的厚板16的开孔率的20％～80％，或自下而上按逐步递增。设置限流控制段11的目的是进一步优化催化剂封区12内的流线分布，降低催化剂封的高度，更有利于提高催化剂的利用率。图8和图9分别为两种不同形状的多孔中空元件15的横截面示意图，多孔中空元件15为长条形，与催化床层的高度相同，紧贴催化剂的一侧开设外分布孔9，其开孔率一般为20～40％，可开圆孔或条形孔，而贴近压力容器8的一侧是不开孔的。在图1的反应器内气体是这样流动的，气体由气体进口1进入内多孔壁筒6构成的分流流道3，通过内多孔壁筒6上的内分布孔2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在反应器中进行的二甲苯异构化和甲苯歧化的反应方法，其特征在于，该方法是在一种逆向离心式径向反应器中进行的，该逆向离心式径向反应器由带有催化床的圆形压力容器（８）构成； 所说的催化床包括： 一个与压力容器（８）的轴线同轴的、并与气体进口（１）相连通的圆形内多孔壁筒（６），该圆形内多孔壁筒（６）构成一个气体的分流流道（３），圆形内多孔壁筒（６）上部设有一段不开孔的催化剂封区（１２），催化剂封区（１２）以下为径向床层区（５）； 一个与压力容器（８）的轴线同轴的、并与气体出口（１３）相连通的外多孔壁（７），外多孔壁（７）由多个扇形的多孔中空元件（１５）沿圆形压力容器（８）内近壁处作相邻圆周排列所构成，多个扇形的多孔中空元件（１５）构成一个集流流道（４）； 气体进口（１）和气体出口（１３）同时设置于压力容器（８）的上端或下端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱子彬，杨宝贵，李瑞江，梁龙虎，吴勇强，彭世浩，俞丰，徐又春，徐志刚，张成芳，伍玉璞，
申请(专利权)人：华东理工大学，中国石化集团洛阳石油化工工程公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]