專利名稱：用于以含氧化合物為原料生產(chǎn)丙烯的徑向移動床反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種丙烯的生產(chǎn)設(shè)備，尤其涉及一種用于以含氧化合物為 原料生產(chǎn)丙烯的徑向移動床反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
含氧化合物制丙烯技術(shù)是一種非石油資源丙烯生產(chǎn)工藝，具有重大的 應(yīng)用前景。據(jù)眾多的公開文獻(xiàn)報道，含氧化合物制丙烯屬于強(qiáng)放熱反應(yīng)類 型，且目的產(chǎn)物丙烯的選擇性對溫度比較敏感。
目前世界上比較成熟的含氧化合物制丙烯的技術(shù)中，UOP/Hydro聯(lián)合 開發(fā)的MTO工藝采用流化床反應(yīng)器，傳熱效果較好，反應(yīng)溫度較容易控 制，但是催化劑在流化過程中容易磨損，因此對催化劑的耐磨性能要求較 高；Lurgi公司的MTP工藝采用固定床反應(yīng)器，丙烯選擇性較高，但是固 定床反應(yīng)器的傳熱效果較差，因此Lurgi在其MTP工藝中采用設(shè)置預(yù)反應(yīng) 器，薄層主反應(yīng)器，級間冷卻和加入激冷液等各種方法來增加傳熱，控制 反應(yīng)溫度。
移動床反應(yīng)器兼具固定床反應(yīng)器和流化床反應(yīng)器的特點，適用于積碳 速度較快但并不迅速的催化劑。中國專利申請200610002109.4公開了 一種
使用移動床技術(shù)和獨立的重烯烴互變步驟將含氧有機(jī)化合物轉(zhuǎn)化為丙烯 的方法，該方法主要通過副產(chǎn)物循環(huán)來提高丙烯的得率，對移動床反應(yīng)器 未進(jìn)行任何改進(jìn)，更未提及如何控制反應(yīng)溫度等問題。
中國專利85103262公開了 一種帶可移動催化劑床的多級反應(yīng)器系 統(tǒng)，反應(yīng)器內(nèi)有多個垂直隔開的催化反應(yīng)區(qū)，屬于重疊式徑向移動床反應(yīng) 器類型。
中國專利03116945.7公開了 一種連續(xù)催化重整反應(yīng)器，該反應(yīng)器采用 了 一帶有催化床的圓形容器為反應(yīng)裝置，反應(yīng)物進(jìn)口位于反應(yīng)裝置的上 端，出口位于反應(yīng)裝置的下端，催化床由外多孔壁和內(nèi)多孔壁筒構(gòu)成，其 中填裝催化劑，催化劑借助重力由上往下作連續(xù)流動，同時反應(yīng)物料在反 應(yīng)裝置內(nèi)由中心向外作離心式流動，在分流流道和集流流道呈同向作自上 而下流動，屬Z型離心式徑向移動床反應(yīng)器。
該徑向移動床反應(yīng)器在徑向位置設(shè)置了唯——個催化反應(yīng)區(qū)，且都未 涉及有效的撤熱方法，這可能是因為上述徑向移動床反應(yīng)器主要應(yīng)用于催 化重整反應(yīng)，該反應(yīng)屬于吸熱類型，因此反應(yīng)器的設(shè)計目標(biāo)為降低器內(nèi)的 熱損失。
而將含氧化合物轉(zhuǎn)化為丙烯的反應(yīng)是一個放熱反應(yīng)，上述反應(yīng)器不適 宜用于制備丙烯，現(xiàn)有的移動床反應(yīng)器為了解決散熱問題，往往將多個移 動床反應(yīng)器連接起來，相鄰的兩個移動床反應(yīng)器之間加設(shè)一個換熱器，這 樣不僅浪費了能源，而且增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，提高了建造成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于以含氧化合物為原料生產(chǎn)丙烯的徑向移動床 反應(yīng)器，該徑向移動床反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，能很好解決反應(yīng)過程中釋放大量 熱量導(dǎo)致原料溫度升高使得丙烯選擇性降低的問題。
一種用于以含氧化合物為原料生產(chǎn)丙烯的徑向移動床反應(yīng)器，包括殼 體，殼體頂部設(shè)有原料進(jìn)口，底部設(shè)有產(chǎn)物出口，所述的殼體內(nèi)設(shè)有多孔
隔件，多孔隔件沿殼體徑向?qū)んw內(nèi)部空間分隔成至少3個相互穿套的環(huán) 形區(qū)域以及位于最內(nèi)層環(huán)形區(qū)域中心的柱形區(qū)域，柱形區(qū)域與原料進(jìn)口連 通，最外層的環(huán)形區(qū)域與產(chǎn)物出口連通，其余環(huán)形區(qū)域為相互間隔設(shè)置的 反應(yīng)區(qū)和冷卻區(qū)；反應(yīng)區(qū)上、下兩端所對應(yīng)的殼體上分別設(shè)有催化劑進(jìn)口、 催化劑出口，冷卻區(qū)上、下兩端所對應(yīng)的殼體上設(shè)有冷卻液進(jìn)口。
原料從原料進(jìn)口通入殼體內(nèi)，擴(kuò)散至殼體內(nèi)的各個區(qū)域，催化劑從反 應(yīng)區(qū)上端進(jìn)入，從反應(yīng)區(qū)下端流去，通過自身重力在反應(yīng)區(qū)內(nèi)連續(xù)移動， 移動過程當(dāng)中與經(jīng)過反應(yīng)區(qū)的原料接觸反應(yīng)，原料反應(yīng)后進(jìn)入冷卻區(qū)，此 時冷卻液通過噴射的方式與原料混合，降低原料溫度，混合后的原料進(jìn)入 下一個反應(yīng)區(qū)，最終反應(yīng)后的原料從產(chǎn)物出口流去。
多孔隔件的形式可以多種多樣，可以專利03116945.7公開的內(nèi)外桶， 最簡單是采用同軸設(shè)置的篩網(wǎng)，篩網(wǎng)上的篩孔直徑需滿足催化劑不會穿透 篩網(wǎng)的要求。
為了減少催化劑運動過程中的磨損，可以在篩網(wǎng)緊挨反應(yīng)區(qū)的側(cè)面上
裝設(shè)多孔擋板，多孔擋板的上的小孔直徑根據(jù)催化劑顆粒特性調(diào)整，使催 化劑不易通過而對反應(yīng)物料流體的傳送沒有顯著影響
為了更好的控制反應(yīng)區(qū)的溫度，反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)有換熱管，換熱管內(nèi)通有 換熱介質(zhì)。
冷卻液可以通過多種方式進(jìn)入冷卻區(qū)，優(yōu)選在冷卻區(qū)內(nèi)裝"^殳與冷卻液 進(jìn)口連通的激冷噴嘴，那樣混合更為均勻。在單個冷卻區(qū)內(nèi)的激冷噴嘴數(shù)
量可以任意，優(yōu)選4 64個。
反應(yīng)區(qū)和冷卻區(qū)的總數(shù)量至少為三個，由于反應(yīng)區(qū)和冷卻區(qū)是間隔設(shè) 置的，因此反應(yīng)區(qū)和冷卻區(qū)數(shù)量相等或者相差一個，而且原料反應(yīng)前和反 應(yīng)完成后均不需再進(jìn)行冷卻，使得將冷卻區(qū)靠近中心區(qū)域或最外層環(huán)形區(qū) 域均沒有意義，因此優(yōu)選反應(yīng)區(qū)數(shù)量比冷卻區(qū)數(shù)量多一個，那樣就可以保 證原料最先進(jìn)入的環(huán)形區(qū)域是反應(yīng)區(qū)，最后流出的環(huán)形區(qū)域也是反應(yīng)區(qū)。
多孔隔件將殼體內(nèi)部空間分隔成環(huán)形區(qū)域數(shù)量可以任意，但劃分的越 多，系統(tǒng)越復(fù)雜，成本也越高，優(yōu)選劃分成4 IO個環(huán)形區(qū)域，最好劃分 成4個環(huán)形區(qū)域，那樣就可以得到2個反應(yīng)區(qū)，1個冷卻區(qū)，冷卻區(qū)位于 2個反應(yīng)區(qū)之間。
本發(fā)明還提供了 一種由上述徑向移動床反應(yīng)器串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)組成 的反應(yīng)裝置。
本發(fā)明移動床反應(yīng)器的殼體內(nèi)部空間通過多孔隔件分隔得到若干個 間隔設(shè)置的反應(yīng)區(qū)和冷卻區(qū)，原料在反應(yīng)區(qū)反應(yīng)后立即進(jìn)入冷卻區(qū)，經(jīng)與 噴入冷卻區(qū)的冷卻液混合，降低了溫度，混合后的原料進(jìn)入下一反應(yīng)區(qū)， 催化劑對丙烯的選擇性會提高。
由于以含氧化合物生產(chǎn)丙烯是一個放熱反應(yīng)，而且原料均需氣化后通 入反應(yīng)器，當(dāng)選用原料作為冷卻液時，反應(yīng)釋放的熱量可直接將原料冷卻 液氣化，節(jié)省了能源；該過程還增加了原料的處理量，生產(chǎn)效率提高。
由于殼體內(nèi)設(shè)有多個反應(yīng)區(qū)，所以在殼體相同體積的條件下，反應(yīng)區(qū) 數(shù)量越多，反應(yīng)區(qū)的厚度越小，即催化劑床層越薄，使得每個反應(yīng)區(qū)的壓 降越小，可以減輕催化劑的"貼壁"現(xiàn)象。
含氧化合物制丙烯是體積增大反應(yīng)，所以在相同體積條件下，物料運 動速度會逐漸增加，物料運動速度增加會提高催化劑床層的壓降，導(dǎo)致催 化劑"貼壁"。而本發(fā)明移動床反應(yīng)器的物料流動方向是從內(nèi)到外，體積
也是增大的，所以可以減輕反應(yīng)體積增大帶來的負(fù)面影響。


圖1為本發(fā)明徑向移動床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1所示反應(yīng)器的A-A剖面圖。
具體實施例方式
如圖l所示， 一種用于以含氧化合物為原料生產(chǎn)丙烯的徑向移動床反 應(yīng)器，包括圓筒形的殼體l，殼體1頂部中心設(shè)有原料進(jìn)口 2,底部邊緣 設(shè)有產(chǎn)物出口 3。
殼體l內(nèi)部設(shè)有4個與殼體1同軸設(shè)置并沿徑向分布的圓筒形篩網(wǎng)4， 各個篩網(wǎng)4相互穿套在一起，兩端分別與殼體1的內(nèi)壁封閉連接，4個篩 網(wǎng)4將殼體1內(nèi)部空間劃分為3個環(huán)形區(qū)域以及由最內(nèi)層篩4網(wǎng)圍成的柱 形區(qū)域。除篩網(wǎng)4外，當(dāng)然也可以選擇其它的多孔隔件(如壁面開有通孔 的圓筒)，只需滿足多孔隔件的篩孔小于催化劑的直徑即可，以防止催化 劑穿透多孔隔件。
最內(nèi)層的篩網(wǎng)4圍成的柱形區(qū)域內(nèi)有設(shè)有一側(cè)壁開有通孔的中心管 6,中心管6與原料進(jìn)口 2連通，也可不設(shè)置中心管6，柱形區(qū)域直接與原 料進(jìn)口連通。最外層的篩網(wǎng)4和殼體1內(nèi)壁之間的環(huán)形區(qū)域與產(chǎn)物出口 3 連通，4個篩網(wǎng)4之間圍成的3個環(huán)形區(qū)域分別為2個反應(yīng)區(qū)11和1個冷 卻區(qū)10，冷卻區(qū)IO位于2個反應(yīng)區(qū)11之間。每個篩網(wǎng)4緊挨反應(yīng)區(qū)11 的側(cè)面設(shè)有多孔擋板5，防止催化劑移動過程當(dāng)中磨損。
當(dāng)然可以增加篩網(wǎng)4的數(shù)量，以增加反應(yīng)區(qū)11和冷卻區(qū)10,由于篩 網(wǎng)4數(shù)量增加會提高系統(tǒng)復(fù)雜程度，增加制造成本，因此一般選擇用4~ 10個篩網(wǎng)4，形成2 5個反應(yīng)區(qū)11， 1~4個冷卻區(qū)10，反應(yīng)區(qū)ll和冷 卻區(qū)10需間隔設(shè)置。由于原料從最內(nèi)層的篩網(wǎng)4出來需要先反應(yīng)，所以 緊挨最內(nèi)層篩網(wǎng)4的應(yīng)是反應(yīng)區(qū)11,而原料最終反應(yīng)完不需進(jìn)行冷卻，所 以緊挨最外層篩的同樣是反應(yīng)區(qū)11，因此，反應(yīng)區(qū)11的數(shù)量會比冷卻區(qū) IO的數(shù)量多一個。
反應(yīng)區(qū)11的上、下兩端所對應(yīng)的殼體1上分別設(shè)有催化劑進(jìn)口 8、催 化劑出口 9,催化劑在反應(yīng)區(qū)11通過自重向下緩慢連續(xù)移動，為了進(jìn)一步
控制反應(yīng)溫度，在反應(yīng)區(qū)11內(nèi)加設(shè)了換熱管(圖中未示出)，換熱所需的 換熱介質(zhì)可以選用曱醇、水或它們的混合物。
冷卻區(qū)io上下兩端所對應(yīng)的殼體i上i殳有8個冷卻液進(jìn)口 ，內(nèi)部詔:
有與冷卻液進(jìn)口連通的激冷噴嘴7,當(dāng)反應(yīng)區(qū)直徑大于5m時，冷卻液進(jìn) 口可以增至64個。冷卻液通過激冷噴嘴7以噴射的方式進(jìn)入冷卻區(qū)10與 原料混合，以降低原料的溫度，至于冷卻液和原料的混合比例要視原料溫 度而定。冷卻液選用原料、水或其它惰性溶劑，最好是選用原料和水的混 合物。
上述移動床反應(yīng)器的工作過程如下
原料從原料進(jìn)口 2通過中心管6進(jìn)入殼體1內(nèi)，然后沿徑向擴(kuò)散，分 別穿透各個篩網(wǎng)4和多孔擋板5，催化劑在重力作用下在反應(yīng)區(qū)11內(nèi)移動， 原料在擴(kuò)散過程當(dāng)中，會與催化劑進(jìn)行接觸反應(yīng)，生成產(chǎn)物丙烯和其它副 產(chǎn)物。反應(yīng)過程當(dāng)中會釋放大量熱量，原料溫度升高，當(dāng)原料進(jìn)入冷卻區(qū) 10時，冷卻液通過激冷噴嘴7噴射與反應(yīng)后的原料混合，降低原料溫度。 當(dāng)然由于反應(yīng)區(qū)11中有換熱管，可以更加精確地控制反應(yīng)溫度。冷卻后 的原料立即進(jìn)入下一反應(yīng)區(qū)11,如此不斷循環(huán)。最終產(chǎn)物經(jīng)殼體1內(nèi)壁與 最外層篩網(wǎng)4之間的環(huán)形區(qū)域從產(chǎn)物出口 3流出，分離得到產(chǎn)物丙烯。
為了實現(xiàn)更大規(guī)模的生產(chǎn)，可以將多個上述的移動床反應(yīng)器串聯(lián)、并 聯(lián)或混聯(lián)，如何連接這需根據(jù)具體的工藝而定，由于經(jīng)上述反應(yīng)器的原料 最后沒有經(jīng)過冷卻，可以在相鄰的兩個移動床反應(yīng)器之間加設(shè)一個換熱 器，使得下一移動床反應(yīng)器的反應(yīng)溫度更適宜于轉(zhuǎn)化丙烯。
權(quán)利要求
1.一種用于以含氧化合物為原料生產(chǎn)丙烯的徑向移動床反應(yīng)器，包括殼體(1)，殼體(1)頂部設(shè)有原料進(jìn)口(2)，底部設(shè)有產(chǎn)物出口(3)，所述的殼體(1)內(nèi)設(shè)有多孔隔件，其特征在于所述的多孔隔件沿殼體徑向?qū)んw(1)內(nèi)部空間分隔成至少4個相互穿套的環(huán)形區(qū)域以及位于最內(nèi)層環(huán)形區(qū)域中心的柱形區(qū)域，柱形區(qū)域與原料進(jìn)口連通，最外層的環(huán)形區(qū)域與產(chǎn)物出口(3)連通，其余環(huán)形區(qū)域為相互間隔設(shè)置的反應(yīng)區(qū)(11)和冷卻區(qū)(10)；反應(yīng)區(qū)(11)上、下兩端所對應(yīng)的殼體(1)上分別設(shè)有催化劑進(jìn)口(8)、催化劑出口(9)，冷卻區(qū)(10)上、下兩端所對應(yīng)的殼體(1)上設(shè)有冷卻液進(jìn)口。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向移動床反應(yīng)器，其特征在于所述的 多孔隔件為至少4個同軸設(shè)置的圓筒形篩網(wǎng)(4)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的徑向移動床反應(yīng)器，其特征在于所述的 篩網(wǎng)(4)緊挨反應(yīng)區(qū)(11)的側(cè)面上設(shè)有多孔擋板(5)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向移動床反應(yīng)器，其特征在于所述的 反應(yīng)區(qū)(11 )內(nèi)設(shè)有換熱管。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向移動床反應(yīng)器，其特征在于所述的 冷卻區(qū)(10)內(nèi)設(shè)有與冷卻液進(jìn)口連通的激冷噴嘴(7)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的徑向移動床反應(yīng)器，其特征在于所述的 激冷噴嘴(7)在單個冷卻區(qū)(11)內(nèi)的數(shù)量為4 64個。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向移動床反應(yīng)器，其特征在于所述的 反應(yīng)區(qū)(11 )和冷卻區(qū)(10)的總數(shù)量為奇數(shù)個，反應(yīng)區(qū)(11 )數(shù)量比冷 卻區(qū)(10)數(shù)量多一個。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向移動床反應(yīng)器，其特征在于所述的 多孔隔件將殼體(l)內(nèi)部空間分隔成4個環(huán)形區(qū)域，其中反應(yīng)區(qū)(11)2 個，冷卻區(qū)(10) 1個，冷卻區(qū)(10)位于2個反應(yīng)區(qū)(11)之間。
9、 一種由權(quán)利要求1所述的徑向移動床反應(yīng)器串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)組 成的反應(yīng)裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于以含氧化合物為原料生產(chǎn)丙烯的徑向移動床反應(yīng)器，包括殼體，殼體頂部設(shè)有原料進(jìn)口，底部設(shè)有產(chǎn)物出口，所述的殼體內(nèi)設(shè)有多孔隔件，多孔隔件沿殼體徑向?qū)んw內(nèi)部空間分隔成至少3個相互穿套的環(huán)形區(qū)域以及位于最內(nèi)層環(huán)形區(qū)域中心的柱形區(qū)域，柱形區(qū)域與原料進(jìn)口連通，最外層的環(huán)形區(qū)域與產(chǎn)物出口連通，其余環(huán)形區(qū)域為相互間隔設(shè)置的反應(yīng)區(qū)和冷卻區(qū)；反應(yīng)區(qū)上、下兩端所對應(yīng)的殼體上分別設(shè)有催化劑進(jìn)口、催化劑出口，冷卻區(qū)上、下兩端所對應(yīng)的殼體上設(shè)有冷卻液進(jìn)口。本發(fā)明移動床反應(yīng)器的殼體內(nèi)設(shè)有間隔設(shè)置的反應(yīng)區(qū)和冷卻區(qū)，原料在反應(yīng)區(qū)反應(yīng)后立即進(jìn)入冷卻區(qū)，降溫后又立即進(jìn)入下一反應(yīng)區(qū)，提高了催化劑對丙烯的選擇性。
文檔編號C07C11/06GK101367700SQ200810120839
公開日2009年2月18日 申請日期2008年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月18日
發(fā)明者燁 劉, 汪燮卿, 王靖岱, 虞賢波, 陽永榮 申請人:浙江大學(xué)