【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化工，具体涉及一种丁烯氧化脱氢制丁二烯的等温反应方法。
技术介绍
1、近年来丁二烯生产发生了很大变化，传统的石脑油原料蒸汽裂解生产乙烯丙烯并副产丁二烯装置，因石脑油原料价格较高，已逐渐转向价格低廉的乙烷、丙烷和丁烷等轻质烃原料，裂解原料的轻质化却导致了裂解装置丁二烯产量的大幅降低；近年来，甲醇制烯烃和丙烷脱氢装置技术成熟，并实现了大规模的工业应用，也置换了蒸汽裂解装置的部分产能，进一步降低了丁二烯产能的预期；另一方面，丁二烯下游橡胶产业发展迅速，新兴的abs产业和正在快速发展的己二腈行业，导致未来丁二烯产量难以满足市场需求。因此，开辟新的丁二烯来源渠道颇受重视，其中尤以丁烯氧化脱氢制丁二烯技术开发和产业化颇受产业界重视。
2、已工业化的丁烯氧化脱氢制丁二烯催化剂采用两段或三段绝热固定床，绝热固定床之间结碳较为严重，导致装置运行过程中反应系统压力降上升较快，装置的长久稳定运行受到严重制约；另一方面，目前已工业化的两段或三段绝热固定床，反应进料的总水蒸气和正丁烯摩尔比是10～13，水烯比较高，需要进一步降低反应过程水蒸气的使用量，以提升装置经济性。
3、近年来，降低丁烯氧化脱氢反应过程中水蒸气的消耗，同时抑制固定床入口处结碳，实现反应装置稳定运行，一直是该
开发的重中之重，采用等温固定床因反应系统潜在的低水蒸气消耗已引起氧化脱氢领域的高度重视。
4、中国专利cn102442874提出了一种采用铁催化剂的丁烯氧化脱氢制丁二烯的列管式恒温固定床，该专利通过采用恒温固定床工艺和温控介
5、液相水的气化潜热大，降温效果优于水蒸气，段间液相水进料可以实现进料物料的快速降温，段间液相水进料还可以增加下一段等温固定床的水烯比，增加反应的水蒸气分压，降低催化剂床层热点温度，延长催化剂操作寿命，但液相水进料会导致固定床进料口到装填催化剂的上部惰性瓷球这段结碳，进而导致固定床的床层压力降上升较快，催化剂反应操作时间大幅缩短的难题一直没有解决。
技术实现思路
1、本专利技术针对在进行丁烯氧化脱氢制丁二烯过程中，若采用段间液相水进料虽然可以实现进料物料的快速降温、增加下一段等温固定床的水烯比等优点，但是会导致固定床进料口到装填催化剂的上部惰性瓷球这段结碳的技术问题，目的在于提供一种丁烯氧化脱氢制丁二烯的等温反应方法。
2、为了解决前述技术问题，本专利技术的第一方面提供一种丁烯氧化脱氢制丁二烯的等温反应系统，所述丁烯氧化脱氢制丁二烯的等温反应系统采用多段等温固定床和段间进料液相水，通过使用双通道喷嘴将水打散成雾化水滴的形式，不但增加下一段等温固定床的水烯比以及进料物料的快速降温，而且还可以防止下一段催化剂床层前结碳现象。所述丁烯氧化脱氢制丁二烯的等温反应系统包括：
3、多段等温固定床，所述多段等温固定床依次具有进料口、多段催化剂床层以及出料口；
4、段间进料的双通道喷嘴，所述双通道喷嘴设置在相邻两段所述催化剂床层之间，所述双通道喷嘴中的一个通道为用于喷出雾化水滴的段间液相水进料通道，另一个通道为段间丁烯进料通道；
5、段间进料的空气分布器，所述空气分布器设置在相邻两段所述催化剂床层之间且位于所述双通道喷嘴以下空间。
6、本专利技术的等温反应系统在使用时，混合丁烯、空气和水蒸气通过多段等温固定床的进料口进入至第一段催化剂床层进行催化反应；段间进料的液相水以雾化形式从双通道喷嘴的段间液相水进料通道喷出进入段间，丁烯从双通道喷嘴另一通道喷出进入段间；空气通过双通道喷嘴下方的空气分布器进入段间；双通道喷嘴喷出的雾化水滴和丁烯混合后通过与上一段等温固定床出料接触，微米级尺寸的雾化水滴得以迅速气化并与之充分混合均匀，再与双通道喷嘴下部空间设置的空气分布器进料空气混合，通过液相水量控制下一段等温固定床的进料温度，形成的下一段的反应进料物料进入下一段催化剂床层进行催化转化；下一段等温固定床的反应进料物料温度通常控制在80℃～200℃温度，优选115℃-160℃的温度条件，该物料温度通过段间进料液相水量控制，物料温度越低，液相水进料量就越多，对催化剂反应性能地提升就更有利，但液相水进料量应确保混合物料进入下一段等温固定床时处于气相状态。
7、可选地，在如前所述的丁烯氧化脱氢制丁二烯的等温反应系统中，所述段间液相水进料通道喷出的雾化水滴大小为1微米～500微米，优选为5微米～200微米。
8、可选地，在如前所述的丁烯氧化脱氢制丁二烯的等温反应系统中，所述双通道喷嘴为多个，多个所述双通道喷嘴均匀布置在垂直于所述等温固定床轴向的平面上。
9、本专利技术将若干双通道喷嘴以一定方式排布，以更好地促进物料的均匀分布。
10、可选地，在如前所述的丁烯氧化脱氢制丁二烯的等温反应系统中，所述双通道喷嘴的布置数量为0.2个/平方米～10个/平方米，优选为1个/平方米～4个/平方米。
11、可选地，在如前所述的丁烯氧化脱氢制丁二烯的等温反应系统中，所述空气分布器是开有若干空气喷口的环管，或其他任何有利于物料均匀分布的形式。
12、可选地，在如前所述的丁烯氧化脱氢制丁二烯的等温反应系统中，多段所述等温固定床为内设多段所述催化剂床层的单台等温固定床；
13、或，多段所述等温固定床为内设单段所述催化剂床层的多台等温固定床串联形式。
14、可选地，在如前所述的丁烯氧化脱氢制丁二烯的等温反应系统中，所述催化剂床层的层数优选2～3层。
15、本专利技术的多段等温固定床，可以设置为单台多段催化剂床层，也可以设置为多台单段催化剂床层串联形式。等温反应系统用水蒸气仅从第一段等温固定床进入，丁烯和空气从第一段等温固定床和段间进料，这样催化剂床层数越多，等温反应系统总的水蒸气和正丁烯的摩尔比就越低，等温反应系统消耗的水蒸气就越低，但催化剂床层数增多，也会造成反应器制作难度大、装置占地多、投资增多和装置操作复杂稳定性难以控制等方面的问题，综合考虑能耗、投资和操作稳定等因素，多段等温固定床优选单台多段等温固定床，催化剂床层数优选设置2或3。
16、可选地，在如前所述的丁烯氧化脱氢制丁二烯的等温反应系统中，所述等温固定床为列管式固定床，所述等温固定床包括密闭容器，所述密闭容器上方设置有所述进料口，所述密闭容器下方设置有所述出料口，所述密闭容器内部设置有至少一段所述催化剂床层，所述催化剂床层包括并列设置的若干列管。
17、本专利技术的等温固定床采用列管式固定床，是指用多根管子并列地处于同一容器，并封装起来的反应器形式，管子数多少取决于生产规模和单根列管的产量。
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【技术保护点】
1.一种丁烯氧化脱氢制丁二烯的等温反应方法，其特征在于，所述丁烯氧化脱氢制丁二烯的等温反应方法包括：
2.如权利要求1所述的丁烯氧化脱氢制丁二烯的等温反应方法，其特征在于，所述初始进料物料以气相形式从多段等温固定床的进料口进入第一段催化剂床层；
3.如权利要求1所述的丁烯氧化脱氢制丁二烯的等温反应方法，其特征在于，通过所述液相水量控制所述下一段的反应进料物料进入下一段催化剂床层时的进料温度，所述下一段的反应进料物料的温度优选控制在80℃～200℃温度条件，更优选控制在115℃～160℃的温度条件；
4.如权利要求1所述的丁烯氧化脱氢制丁二烯的等温反应方法，其特征在于，丁烯氧化脱氢制丁二烯的等温反应的控制条件如下：
5.如权利要求1所述的丁烯氧化脱氢制丁二烯的等温反应方法，其特征在于，最后一段的反应进料物料经最后一段催化剂床层进行催化反应后，通过多段等温固定床的出料口出料，经换热、水洗、压缩和分离形成的丁二烯，进入丁二烯抽提单元，最终得到丁二烯产品；
6.如权利要求1至5中任意一项所述的丁烯氧化脱氢制丁二烯的等温反应方法，
7.如权利要求6所述的丁烯氧化脱氢制丁二烯的等温反应方法，其特征在于，所述段间液相水进料通道喷出的雾化水滴大小为1微米～500微米，优选为5微米～200微米；
8.如权利要求6所述的丁烯氧化脱氢制丁二烯的等温反应方法，其特征在于，多段所述等温固定床为内设多段所述催化剂床层的单台等温固定床；
9.如权利要求8所述的丁烯氧化脱氢制丁二烯的等温反应方法，其特征在于，所述等温固定床为列管式固定床，所述等温固定床包括密闭容器，所述密闭容器上方设置有所述进料口，所述密闭容器下方设置有所述出料口，所述密闭容器内部设置有至少一段所述催化剂床层，所述催化剂床层包括并列设置的若干列管；
10.如权利要求8所述的丁烯氧化脱氢制丁二烯的等温反应方法，其特征在于，所述列管管程上部装填50mm～400mm，优选100mm～300mm高度的惰性填料，所述催化剂的装填高度为500mm～3000mm，优选800mm～2000mm；
...【技术特征摘要】
1.一种丁烯氧化脱氢制丁二烯的等温反应方法，其特征在于，所述丁烯氧化脱氢制丁二烯的等温反应方法包括：
2.如权利要求1所述的丁烯氧化脱氢制丁二烯的等温反应方法，其特征在于，所述初始进料物料以气相形式从多段等温固定床的进料口进入第一段催化剂床层；
3.如权利要求1所述的丁烯氧化脱氢制丁二烯的等温反应方法，其特征在于，通过所述液相水量控制所述下一段的反应进料物料进入下一段催化剂床层时的进料温度，所述下一段的反应进料物料的温度优选控制在80℃～200℃温度条件，更优选控制在115℃～160℃的温度条件；
4.如权利要求1所述的丁烯氧化脱氢制丁二烯的等温反应方法，其特征在于，丁烯氧化脱氢制丁二烯的等温反应的控制条件如下：
5.如权利要求1所述的丁烯氧化脱氢制丁二烯的等温反应方法，其特征在于，最后一段的反应进料物料经最后一段催化剂床层进行催化反应后，通过多段等温固定床的出料口出料，经换热、水洗、压缩和分离形成的丁二烯，进入丁二烯抽提单元，最终得到丁二烯产品；
6.如权利要求1至5中任意一项所述的丁烯氧化脱氢制丁...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨文书，吴勇军，曹建涛，胡治军，李延生，
申请(专利权)人：惠生工程中国有限公司，
类型：发明
国别省市：
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