一種制備乙烯的漿態(tài)床反應器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種制備乙烯的漿態(tài)床反應器，所述漿態(tài)床反應器包括殼體、加熱器和篩板，所述殼體的下部設有反應氣體入口、液體溶劑入口、液體出口；所述殼體的上部設有氣體出口和液體入口；所述加熱器設置在所述殼體內的下部；所述篩板位于所述殼體內，固定在所述殼體內壁上，位于所述液體入口之下，所述反應氣體入口、所述液體溶劑入口之上。本實用新型提供的用于乙炔選擇性加氫制乙烯的漿態(tài)床反應器，其氣相和液相整體呈現出逆流的方向，增大了傳質和傳熱的效果。由于反應器中有多層篩板，增大了氣液固三相充分接觸的接觸面積，改善了氣液流場分布，避免流體流向短路，而且還可以強化湍動與氣液傳質，改進了反應器內流化的質量。
【專利說明】
一種制備乙燦的楽態(tài)床反應器
技術領域
[0001]本實用新型總地涉及漿態(tài)床反應器，具體涉及一種制備乙烯的漿態(tài)床反應器。
【背景技術】
[0002]乙烯是現代工業(yè)中一種重要的基礎原料，也是世界產量最大的化學品之一，其產品廣泛應用于國民經濟、人民生活、國防等領域，是“有機合成之母”。面對石油資源的短缺和國際油價的攀升，原料來源成為發(fā)展乙烯工業(yè)的瓶頸，也是擺在人們面前必須解決的問題。因此，研究開發(fā)一種新的工藝技術來制備乙烯，以使之替代石油作為工業(yè)原材料，能夠緩解現代工業(yè)對石油的依賴性。
[0003]在煤化工技術中，以煤為原料通過電石工藝，或以天然氣為原料通過非催化部分氧化工藝制取乙炔，已成為成熟工藝。再以乙炔為原料，在選擇性加氫催化劑的作用下，通過加氫過程得到乙烯產品，可進一步拓展煤化工路線。因此，開發(fā)乙炔加氫制乙烯的新工藝技術，具有廣闊的應用前景。
[0004]低濃度乙炔氣固相催化加氫技術在石油工業(yè)中已非常成熟，主要用于乙烯中去除乙炔雜質，使用的反應器為固定床反應器，在反應器中裝填固相催化劑進行氣固相反應。但由于乙炔活性高，加氫反應放熱量大，即使是裂解氣中存在少量乙炔，傳統(tǒng)的氣固相固定床加氫反應器仍存在著綠油生成量大、催化劑循環(huán)周期短、反應器易“飛溫”等嚴重問題。
[0005]現有技術一為一種乙炔加氫制乙烯的流化床工藝及裝置。該工藝包括以下步驟:在流化床反應器內加入催化劑和稀釋劑;對催化劑進行升溫還原;將乙炔和氫氣混合物通入流化床反應器；乙炔選擇性加氫生成乙烯;將冷卻介質通入反應器換熱構件以移除反應熱;分離得到乙烯產品。該工藝技術存在以下缺點:
[0006]乙炔選擇性加氫制乙烯是強放熱反應，雖然在該工藝中冷卻介質用以移除反應時放出的大量的熱，但是還是難以完全消除發(fā)生反應時局部氣體溫度過高的隱患；
[0007]因該工藝使用的流化床，就難以避免催化劑顆粒間相互劇烈碰撞，這會帶來催化劑的損失、增加除塵的難度、增加換熱構件和反應器的磨損等問題。
[0008]現有技術二為一種乙烯連續(xù)分離生產線，包括氧加氫反應器、裂解氣第二干燥器、脫硫醇/羰基硫反應器、脫砷反應器、乙炔加氫反應器。其使用的乙炔加氫反應器所采用的反應器是固定床反應器。只能夠處理低濃度的乙炔，且處理量比較小；如果乙炔含量增大，會生成大量綠油、造成催化劑循環(huán)周期變短、甚至會出現反應器“飛溫”的問題。
[0009]因此，為了使得反應器能適應較大量的反應乙炔氣體，不會出現反應器“飛溫”的問題，從根本上改善氣液流場分布，強化湍動與氣液傳質，改進反應器內流化的質量，有必要提出一種新的制備乙烯的反應器。
【實用新型內容】
[0010]本實用新型的目的在于提供一種制備乙烯的漿態(tài)床反應器，以解決現有技術采用固定床反應器或流化床反應器制備乙烯使得內部熱量不易傳出的問題。
[0011]本實用新型提供了一種制備乙烯的漿態(tài)床反應器。所述漿態(tài)床反應器包括殼體、加熱器和篩板，所述殼體的下部設有反應氣體入口、液體溶劑入口、液體出口 ；所述殼體的上部設有氣體出口和液體入口；所述加熱器設置在所述殼體內的下部;所述篩板位于所述殼體內，固定在所述殼體內壁上，位于所述液體入口之下，所述反應氣體入口、所述液體溶劑入口之上。
[0012]上述的反應器，所述反應器內部分布著多層相互平行的篩板，相鄰層的篩板間留有間隔，各層篩板的間隔相等。
[0013]上述的系統(tǒng)，每層所述篩板包括受液盤、鼓泡區(qū)、溢流堰和降液管;其中，所述篩板的部分邊沿與所述殼體內壁固定，所述固定的部分邊沿與所述溢流堰圍起來的部分為受液盤，用于盛放從上層所述降液管流下的液體;所述受液盤的中心部位分布有篩孔，形成鼓泡區(qū)，所述鼓泡區(qū)是氣液反應的主要區(qū)域;所述溢流堰設在所述篩板的非固定的邊沿，所述溢流堰高于所在層的受液盤，用于保持每層所述篩板上液體的高度;所述降液管用于使液體從上層所述篩板的溢流堰流至下層所述篩板的受液盤，位于所述溢流堰的旁邊。
[0014]進一步地，上述反應器的所述降液管由所述篩板的溢流堰與所述反應器內壁的間隙形成。
[0015]進一步地，所述篩孔為均勻分布的圓形小孔，所述小孔的中心距為孔徑的1-5倍，所述小孔的直徑為5-20_。
[0016]上述的反應器，所述篩板的篩孔可設有浮閥或泡罩。
[0017]上述的反應器，上層所述篩板的降液管的底端不高于下層所述篩板溢流堰的高度。
[0018]進一步地，所述反應器相鄰層的所述降液管在垂直于所述受液盤的方向上的投影于圓周角度上錯開布置。
[0019]上述的反應器，所述加熱器為電加熱器、蒸汽加熱器、煙氣加熱器或導熱油加熱器。
[0020]本實用新型的有益效果在于，本實用新型提出了一種新的制備乙烯的漿態(tài)床反應器，該漿態(tài)床反應器結構簡單，由于反應器中有多層篩板，增大了氣液固三相充分接觸的接觸面積，改善了氣液流場分布，避免流體流向短路，而且還可以強化湍動與氣液傳質，改進了反應器內流化的質量。使得利用漿態(tài)床反應器進行高濃度乙炔選擇性加氫成為一種重要的制烯烴的生產途徑。
【附圖說明】

[0021 ]圖1為本實用新型技術方案制備乙烯的漿態(tài)床反應器的結構示意圖；
[0022]圖2為本實用新型技術方案中篩板的俯視結構示意圖；
[0023]其中:1、反應氣體入口 ；2、液體出口；3、氣體出口；4、液體入口 ；5、篩板;6、降液管；
7、加熱器;8、溶劑液體入口。
【具體實施方式】
[0024]以下結合附圖和實施例，對本實用新型的【具體實施方式】進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本實用新型的方案以及其各個方面的優(yōu)點。然而，以下描述的【具體實施方式】和實施例僅是說明的目的，而不是對本實用新型的限制。
[0025]如圖1是本實用新型中的漿態(tài)床反應器的結構圖。漿態(tài)床反應器的原理是氣體以鼓泡形式通過懸浮有固體細粒的液體(漿液)層，以實現氣液固相反應過程的反應器。
[0026]本實用新型用于乙炔選擇性加氫制乙烯的漿態(tài)床反應器，所述漿態(tài)床反應器包括反應器殼體、加熱器7和篩板5。
[0027]反應器殼體下部設置有反應氣體入口 1、溶劑液體入口8和液體出口2，反應器殼體上部有氣體出口 3。
[0028]在反應器的底部有加熱器7，其穿入反應器殼體內。其中，加熱器7能夠使溶劑蒸發(fā)，提供連續(xù)上升的蒸氣氣流，同時為整個反應器提供熱源。
[0029]所述篩板5位于所述殼體內，固定在所述殼體內壁上，位于所述液體入口4之下，所述反應氣體入口 1、所述液體溶劑入口 8之上。
[0030]在反應器殼體內的中部，均勻地分布著篩板5。在每層篩板5上有受液盤、溢流堰、降液管6和鼓泡區(qū)。篩板的部分邊沿與殼體內壁固定，非固定的邊沿設有溢流堰。固定的部分邊沿與所述溢流堰圍起來的部分為受液盤，用于盛放從上層降液管流下的液體。
[0031]篩板5的俯視圖如圖2所示。在篩板5的一端的溢流堰的作用是保持每層篩板上有一定高度的液體。在溢流堰的旁邊是降液管6。具體地，降液管6可由所述篩板的溢流堰與所述反應器內壁的間隙形成。當然降液管6也可是別的結構比如是管道結構。降液管6的作用是讓液體從上層篩板的溢流堰處流至下層篩板的受液盤。上層篩板5的降液管6的底端不高于相鄰下層篩板5溢流堰的高度。這樣設計是為了實現液封，即防止氣體從降液管6處上升致使各層氣體相接而短路。在篩板5上的中部區(qū)域為鼓泡區(qū)，其上均勻分布著圓形小孔。小孔是氣體上升的主要通道，能夠使得氣體與液體均勻接觸。
[0032]反應器相鄰層的所述降液管6在垂直于所述受液盤的方向上的投影于圓周角度上錯開布置。這樣方便實現上層篩板5流下來的液體存于相鄰下層篩板5上一定時間，直至液體高出該下層的溢流堰而流出至再下層的篩板5。
[0033]小孔與液體的流向可保持叉排狀態(tài)，小孔的排列方式可為正三角式。小孔中心距為孔徑的1-5倍，優(yōu)選的孔間的中心距為1.5倍;孔的直徑為5-20mm優(yōu)選的孔的直徑為10mm。
[0034]在篩板的篩孔上也可設有浮閥或泡罩。浮閥可以在篩板上浮動，隨著氣體流量的變化而改變其開啟度。泡罩內有升氣管，在泡罩與升氣管之間形成回轉空間。升氣管固定在篩板上，氣相通過升氣管進入回轉空間，以一定的噴出速度由齒縫噴出，與篩板上的液體形成鼓泡接觸。
[0035]制備乙烯時，乙炔和氫氣的混合氣通過漿態(tài)床反應器底部的反應氣體入口I進入到反應器中；反應氣體隨著溶劑蒸汽一起通過反應器內部的篩板上的小孔進入到液相之中。其中溶劑蒸汽由反應器底部的加熱器7把液體溶劑加熱蒸發(fā)而生成。催化劑及載體溶劑自反應器上部的液體入口 4中流入。因小孔在篩板5上是均勻分布的，所以反應氣體也隨之均勻分散到液體當中。在液體中，反應氣體在懸浮于液體中的催化劑的催化作用下發(fā)生反應。反應后的氣體脫離該層篩板5，再通過上層篩板5的小孔進入到上層液體當中。如此反復直至通過反應器最上端的篩板5，從反應器頂端的氣體出口 3出去。
[0036]在反應器中，氣體是至下而上的流向，液體是至上而下的流向，氣相和液相整體呈現出逆流的方向，增大了傳質和傳熱的效果。由于反應器中有多層篩板，也就是意味著反應器中存在著多個小的漿態(tài)床反應器，增大了氣液固三相充分接觸的接觸面積，改善了氣液流場分布，避免短路，而且還可以強化湍動與氣液傳質，改進了反應器內流化的質量。
[0037]從反應器頂端出來的反應氣，再通過冷凝、分離即可得到產品乙烯。
[0038]在反應器底部的溶劑通過液體出口 2進行回收過濾后，可將催化劑從溶劑中過濾出來。過濾后的溶劑可再利用。
[0039]在本實施方式中，使用的溶劑為蒸餾水(電導率<5ym/cm)。從反應器底部上升的蒸汽是整個反應器的熱源，保持系統(tǒng)溫度的相對穩(wěn)定。當開始乙炔選擇性加氫反應時，放出的大量的熱，可以通過溶劑的蒸發(fā)來轉移，避免了局部溫度過高。
[0040]本實用新型反應器的加熱器可為電加熱器、蒸汽加熱器、煙氣加熱器或導熱油加熱器。
[0041 ]與目前乙烯中少量乙炔加氫的技術相比，本技術可以實現由高濃度乙炔選擇性加氫制乙烯，進一步拓展煤化工的技術路線。
[0042]進一步地，在本實用新型技術方案的反應器中，氣體是至下而上的流向，液體是至上而下的流向，氣相和液相整體呈現出逆流的方向，增大了傳質和傳熱的效果。
[0043]進一步地，本實用新型的技術方案的反應器中有多層篩板，也就是意味著反應器中存在著多個小的漿態(tài)床反應器，增大了氣液固三相充分接觸的接觸面積，改善了氣液流場分布，可避免短路，而且還可以強化湍動與氣液傳質，改進了反應器內流化的質量。
[0044]本實用新型的技術方案利用液相溶劑的顯熱(顯熱是指當此熱量加入或移去后，會導致物質溫度的變化，而不發(fā)生相變)，散熱能力顯著提高，可以快速移出因乙炔選擇性加氫生成乙烯而產生的熱，降低反應床層的溫度，提高乙炔的轉化率和乙烯的選擇性。
[0045]另外，本技術方案的反應器供熱系統(tǒng)簡單，僅依靠反應器底部的加熱器7就能夠實現供熱。
[0046]總之，本實用新型提供的的漿態(tài)床反應器，進行乙炔選擇性加氫反應時，能更好地抑制乙炔選擇加氫制乙烯過程中因放熱反應而引起的催化劑床層中熱點的出現，進而避免催化劑失活，提高催化劑的穩(wěn)定性。本實用新型提出的設備很好地解決了在乙炔選擇性加氫制乙烯反應中反應器易“飛溫”的問題，及流化床中由于催化劑顆粒間相互劇烈碰撞，而造成催化劑的損失、除塵的困難及由于固體顆粒的磨蝕作用，導致換熱構件和反應器的磨損嚴重的問題。
[0047]最后應說明的是:顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護范圍之中。
【主權項】
1.一種制備乙烯的漿態(tài)床反應器，其特征在于，所述漿態(tài)床反應器包括殼體、加熱器和篩板， 所述殼體的下部設有反應氣體入口、液體溶劑入口、液體出口 ；所述殼體的上部設有氣體出口和液體入口； 所述加熱器設置在所述殼體內的下部； 所述篩板位于所述殼體內，固定在所述殼體內壁上，位于所述液體入口之下，所述反應氣體入口、所述液體溶劑入口之上。2.根據權利要求1所述的反應器，其特征在于，所述反應器內部分布著多層相互平行的篩板，相鄰層的篩板間留有間隔，各層篩板的間隔相等。3.根據權利要求1所述的反應器，其特征在于，每層所述篩板包括受液盤、鼓泡區(qū)、溢流堰和降液管;其中，所述篩板的部分邊沿與所述殼體內壁固定； 所述固定的部分邊沿與所述溢流堰圍起來的部分為受液盤，用于盛放從上層所述降液管流下的液體； 所述受液盤的中心部位分布有篩孔，形成鼓泡區(qū)，所述鼓泡區(qū)是氣液反應的主要區(qū)域； 所述溢流堰設在所述篩板的非固定的邊沿，所述溢流堰高于所在層的受液盤;所述溢流堰用于保持每層所述篩板上液體的高度； 所述降液管用于使液體從上層所述篩板的溢流堰流至下層所述篩板的受液盤，位于所述溢流堰的旁邊。4.根據權利要求3所述的反應器，其特征在于，所述降液管由所述篩板的溢流堰與所述反應器內壁的間隙形成。5.根據權利要求3所述的反應器，其特征在于，所述篩孔為均勻分布的圓形小孔，所述小孔的中心距為孔徑的1-5倍，所述小孔的直徑為5-20_。6.根據權利要求3所述的反應器，其特征在于，所述篩板的篩孔設有浮閥或泡罩。7.根據權利要求3所述的反應器，其特征在于，上層所述篩板的降液管的底端不高于下層所述篩板溢流堰的高度。8.根據權利要求3所述的反應器，其特征在于，相鄰層的所述降液管在垂直于所述受液盤的方向上的投影于圓周角度上錯開布置。9.根據權利要求1所述的反應器，其特征在于，所述加熱器為電加熱器、蒸汽加熱器、煙氣加熱器或導熱油加熱器。
【文檔編號】C07C5/09GK205700485SQ201620573410
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月14日
【發(fā)明人】蘇二強, 史雪君, 余海鵬, 劉周恩, 吳黎陽, 吳道洪
【申請人】北京神霧環(huán)境能源科技集團股份有限公司