一種制備乙烯的漿態(tài)床反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種制備乙烯的漿態(tài)床反應(yīng)器，所述漿態(tài)床反應(yīng)器包括殼體、加熱器和篩板，所述殼體的下部設(shè)有反應(yīng)氣體入口、液體溶劑入口、液體出口；所述殼體的上部設(shè)有氣體出口和液體入口；所述加熱器設(shè)置在所述殼體內(nèi)的下部；所述篩板位于所述殼體內(nèi)，固定在所述殼體內(nèi)壁上，位于所述液體入口之下，所述反應(yīng)氣體入口、所述液體溶劑入口之上。本發(fā)明提供的用于乙炔選擇性加氫制乙烯的漿態(tài)床反應(yīng)器，其氣相和液相整體呈現(xiàn)出逆流的方向，增大了傳質(zhì)和傳熱的效果。由于反應(yīng)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(chǎng)分布，避免流體流向短路，而且還可以強(qiáng)化湍動(dòng)與氣液傳質(zhì)，改進(jìn)了反應(yīng)器內(nèi)流化的質(zhì)量。
【專利說(shuō)明】
一種制備乙燦的楽態(tài)床反應(yīng)器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明總地涉及漿態(tài)床反應(yīng)器，具體涉及一種制備乙烯的漿態(tài)床反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]乙烯是現(xiàn)代工業(yè)中一種重要的基礎(chǔ)原料，也是世界產(chǎn)量最大的化學(xué)品之一，其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)、人民生活、國(guó)防等領(lǐng)域，是“有機(jī)合成之母”。面對(duì)石油資源的短缺和國(guó)際油價(jià)的攀升，原料來(lái)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(wèn)題。因此，研究開發(fā)一種新的工藝技術(shù)來(lái)制備乙烯，以使之替代石油作為工業(yè)原材料，能夠緩解現(xiàn)代工業(yè)對(duì)石油的依賴性。
[0003]在煤化工技術(shù)中，以煤為原料通過(guò)電石工藝，或以天然氣為原料通過(guò)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(guò)加氫過(guò)程得到乙烯產(chǎn)品，可進(jìn)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(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0004]低濃度乙炔氣固相催化加氫技術(shù)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(zhì)，使用的反應(yīng)器為固定床反應(yīng)器，在反應(yīng)器中裝填固相催化劑進(jìn)行氣固相反應(yīng)。但由于乙炔活性高，加氫反應(yīng)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(yīng)器仍存在著綠油生成量大、催化劑循環(huán)周期短、反應(yīng)器易“飛溫”等嚴(yán)重問(wèn)題。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)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(yīng)器內(nèi)加入催化劑和稀釋劑;對(duì)催化劑進(jìn)行升溫還原;將乙炔和氫氣混合物通入流化床反應(yīng)器；乙炔選擇性加氫生成乙烯;將冷卻介質(zhì)通入反應(yīng)器換熱構(gòu)件以移除反應(yīng)熱;分離得到乙烯產(chǎn)品。該工藝技術(shù)存在以下缺點(diǎn):
[0006]乙炔選擇性加氫制乙烯是強(qiáng)放熱反應(yīng)，雖然在該工藝中冷卻介質(zhì)用以移除反應(yīng)時(shí)放出的大量的熱，但是還是難以完全消除發(fā)生反應(yīng)時(shí)局部氣體溫度過(guò)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(huì)帶來(lái)催化劑的損失、增加除塵的難度、增加換熱構(gòu)件和反應(yīng)器的磨損等問(wèn)題。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)二為一種乙烯連續(xù)分離生產(chǎn)線，包括氧加氫反應(yīng)器、裂解氣第二干燥器、脫硫醇/羰基硫反應(yīng)器、脫砷反應(yīng)器、乙炔加氫反應(yīng)器。其使用的乙炔加氫反應(yīng)器所采用的反應(yīng)器是固定床反應(yīng)器。只能夠處理低濃度的乙炔，且處理量比較?。蝗绻胰埠吭龃?，會(huì)生成大量綠油、造成催化劑循環(huán)周期變短、甚至?xí)霈F(xiàn)反應(yīng)器“飛溫”的問(wèn)題。
[0009]因此，為了使得反應(yīng)器能適應(yīng)較大量的反應(yīng)乙炔氣體，不會(huì)出現(xiàn)反應(yīng)器“飛溫”的問(wèn)題，從根本上改善氣液流場(chǎng)分布，強(qiáng)化湍動(dòng)與氣液傳質(zhì)，改進(jìn)反應(yīng)器內(nèi)流化的質(zhì)量，有必要提出一種新的制備乙烯的反應(yīng)器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種制備乙烯的漿態(tài)床反應(yīng)器，以解決現(xiàn)有技術(shù)采用固定床反應(yīng)器或流化床反應(yīng)器制備乙烯使得內(nèi)部熱量不易傳出的問(wèn)題。
[0011]本發(fā)明提供了一種制備乙烯的漿態(tài)床反應(yīng)器。所述漿態(tài)床反應(yīng)器包括殼體、加熱器和篩板，所述殼體的下部設(shè)有反應(yīng)氣體入口、液體溶劑入口、液體出口 ；所述殼體的上部設(shè)有氣體出口和液體入口；所述加熱器設(shè)置在所述殼體內(nèi)的下部;所述篩板位于所述殼體內(nèi)，固定在所述殼體內(nèi)壁上，位于所述液體入口之下，所述反應(yīng)氣體入口、所述液體溶劑入口之上。
[0012]上述的反應(yīng)器，所述反應(yīng)器內(nèi)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(nèi)壁固定，所述固定的部分邊沿與所述溢流堰圍起來(lái)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(yīng)的主要區(qū)域;所述溢流堰設(shè)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(jìn)一步地，上述反應(yīng)器的所述降液管由所述篩板的溢流堰與所述反應(yīng)器內(nèi)壁的間隙形成。
[0015]進(jìn)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(yīng)器，所述篩板的篩孔可設(shè)有浮閥或泡罩。
[0017]上述的反應(yīng)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(jìn)一步地，所述反應(yīng)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(cuò)開布置。
[0019]上述的反應(yīng)器，所述加熱器為電加熱器、蒸汽加熱器、煙氣加熱器或?qū)嵊图訜崞鳌?br>[0020]本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明提出了一種新的制備乙烯的漿態(tài)床反應(yīng)器，該漿態(tài)床反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由于反應(yīng)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(chǎng)分布，避免流體流向短路，而且還可以強(qiáng)化湍動(dòng)與氣液傳質(zhì)，改進(jìn)了反應(yīng)器內(nèi)流化的質(zhì)量。使得利用漿態(tài)床反應(yīng)器進(jìn)行高濃度乙炔選擇性加氫成為一種重要的制烯烴的生產(chǎn)途徑。
【附圖說(shuō)明】
[0021 ]圖1為本發(fā)明技術(shù)方案制備乙烯的漿態(tài)床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為本發(fā)明技術(shù)方案中篩板的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]其中:1、反應(yīng)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(shí)施方式】
[0024]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行更加詳細(xì)的說(shuō)明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案以及其各個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。然而，以下描述的【具體實(shí)施方式】和實(shí)施例僅是說(shuō)明的目的，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。
[0025]如圖1是本發(fā)明中的漿態(tài)床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)圖。漿態(tài)床反應(yīng)器的原理是氣體以鼓泡形式通過(guò)懸浮有固體細(xì)粒的液體(漿液)層，以實(shí)現(xiàn)氣液固相反應(yīng)過(guò)程的反應(yīng)器。
[0026]本發(fā)明用于乙炔選擇性加氫制乙烯的漿態(tài)床反應(yīng)器，所述漿態(tài)床反應(yīng)器包括反應(yīng)器殼體、加熱器7和篩板5。
[0027]反應(yīng)器殼體下部設(shè)置有反應(yīng)氣體入口 1、溶劑液體入口8和液體出口2，反應(yīng)器殼體上部有氣體出口 3。
[0028]在反應(yīng)器的底部有加熱器7，其穿入反應(yīng)器殼體內(nèi)。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(shí)為整個(gè)反應(yīng)器提供熱源。
[0029]所述篩板5位于所述殼體內(nèi)，固定在所述殼體內(nèi)壁上，位于所述液體入口4之下，所述反應(yīng)氣體入口 1、所述液體溶劑入口 8之上。
[0030]在反應(yīng)器殼體內(nèi)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(nèi)壁固定，非固定的邊沿設(shè)有溢流堰。固定的部分邊沿與所述溢流堰圍起來(lái)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(yīng)器內(nèi)壁的間隙形成。當(dāng)然降液管6也可是別的結(jié)構(gòu)比如是管道結(jié)構(gòu)。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(shè)計(jì)是為了實(shí)現(xiàn)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?yàn)楣呐輩^(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(yīng)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(cuò)開布置。這樣方便實(shí)現(xiàn)上層篩板5流下來(lái)的液體存于相鄰下層篩板5上一定時(shí)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(shè)有浮閥或泡罩。浮閥可以在篩板上浮動(dòng)，隨著氣體流量的變化而改變其開啟度。泡罩內(nèi)有升氣管，在泡罩與升氣管之間形成回轉(zhuǎn)空間。升氣管固定在篩板上，氣相通過(guò)升氣管進(jìn)入回轉(zhuǎn)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(shí)，乙炔和氫氣的混合氣通過(guò)漿態(tài)床反應(yīng)器底部的反應(yīng)氣體入口I進(jìn)入到反應(yīng)器中；反應(yīng)氣體隨著溶劑蒸汽一起通過(guò)反應(yīng)器內(nèi)部的篩板上的小孔進(jìn)入到液相之中。其中溶劑蒸汽由反應(yīng)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(yīng)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(yīng)氣體也隨之均勻分散到液體當(dāng)中。在液體中，反應(yīng)氣體在懸浮于液體中的催化劑的催化作用下發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)后的氣體脫離該層篩板5，再通過(guò)上層篩板5的小孔進(jìn)入到上層液體當(dāng)中。如此反復(fù)直至通過(guò)反應(yīng)器最上端的篩板5，從反應(yīng)器頂端的氣體出口 3出去。
[0036]在反應(yīng)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(xiàn)出逆流的方向，增大了傳質(zhì)和傳熱的效果。由于反應(yīng)器中有多層篩板，也就是意味著反應(yīng)器中存在著多個(gè)小的漿態(tài)床反應(yīng)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(chǎng)分布，避免短路，而且還可以強(qiáng)化湍動(dòng)與氣液傳質(zhì)，改進(jìn)了反應(yīng)器內(nèi)流化的質(zhì)量。
[0037]從反應(yīng)器頂端出來(lái)的反應(yīng)氣，再通過(guò)冷凝、分離即可得到產(chǎn)品乙烯。
[0038]在反應(yīng)器底部的溶劑通過(guò)液體出口 2進(jìn)行回收過(guò)濾后，可將催化劑從溶劑中過(guò)濾出來(lái)。過(guò)濾后的溶劑可再利用。
[0039]在本實(shí)施方式中，使用的溶劑為蒸餾水(電導(dǎo)率<5ym/cm)。從反應(yīng)器底部上升的蒸汽是整個(gè)反應(yīng)器的熱源，保持系統(tǒng)溫度的相對(duì)穩(wěn)定。當(dāng)開始乙炔選擇性加氫反應(yīng)時(shí)，放出的大量的熱，可以通過(guò)溶劑的蒸發(fā)來(lái)轉(zhuǎn)移，避免了局部溫度過(guò)高。
[0040]本發(fā)明反應(yīng)器的加熱器可為電加熱器、蒸汽加熱器、煙氣加熱器或?qū)嵊图訜崞?。[0041 ]與目前乙烯中少量乙炔加氫的技術(shù)相比，本技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)由高濃度乙炔選擇性加氫制乙烯，進(jìn)一步拓展煤化工的技術(shù)路線。
[0042]進(jìn)一步地，在本發(fā)明技術(shù)方案的反應(yīng)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(xiàn)出逆流的方向，增大了傳質(zhì)和傳熱的效果。
[0043]進(jìn)一步地，本發(fā)明的技術(shù)方案的反應(yīng)器中有多層篩板，也就是意味著反應(yīng)器中存在著多個(gè)小的漿態(tài)床反應(yīng)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(chǎng)分布，可避免短路，而且還可以強(qiáng)化湍動(dòng)與氣液傳質(zhì)，改進(jìn)了反應(yīng)器內(nèi)流化的質(zhì)量。
[0044]本發(fā)明的技術(shù)方案利用液相溶劑的顯熱(顯熱是指當(dāng)此熱量加入或移去后，會(huì)導(dǎo)致物質(zhì)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(chǎn)生的熱，降低反應(yīng)床層的溫度，提高乙炔的轉(zhuǎn)化率和乙烯的選擇性。
[0045]另外，本技術(shù)方案的反應(yīng)器供熱系統(tǒng)簡(jiǎn)單，僅依靠反應(yīng)器底部的加熱器7就能夠?qū)崿F(xiàn)供熱。
[0046]總之，本發(fā)明提供的的漿態(tài)床反應(yīng)器，進(jìn)行乙炔選擇性加氫反應(yīng)時(shí)，能更好地抑制乙炔選擇加氫制乙烯過(guò)程中因放熱反應(yīng)而引起的催化劑床層中熱點(diǎn)的出現(xiàn)，進(jìn)而避免催化劑失活，提高催化劑的穩(wěn)定性。本發(fā)明提出的設(shè)備很好地解決了在乙炔選擇性加氫制乙烯反應(yīng)中反應(yīng)器易“飛溫”的問(wèn)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(dǎo)致?lián)Q熱構(gòu)件和反應(yīng)器的磨損嚴(yán)重的問(wèn)題。
[0047]最后應(yīng)說(shuō)明的是:顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)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(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種制備乙烯的漿態(tài)床反應(yīng)器，其特征在于，所述漿態(tài)床反應(yīng)器包括殼體、加熱器和篩板， 所述殼體的下部設(shè)有反應(yīng)氣體入口、液體溶劑入口、液體出口 ；所述殼體的上部設(shè)有氣體出口和液體入口； 所述加熱器設(shè)置在所述殼體內(nèi)的下部； 所述篩板位于所述殼體內(nèi)，固定在所述殼體內(nèi)壁上，位于所述液體入口之下，所述反應(yīng)氣體入口、所述液體溶劑入口之上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述反應(yīng)器內(nèi)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(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)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(nèi)壁固定； 所述固定的部分邊沿與所述溢流堰圍起來(lái)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(yīng)的主要區(qū)域； 所述溢流堰設(shè)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(jù)權(quán)利要求3所述的反應(yīng)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(yīng)器內(nèi)壁的間隙形成。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的反應(yīng)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(jù)權(quán)利要求3所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述篩板的篩孔設(shè)有浮閥或泡罩。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的反應(yīng)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(jù)權(quán)利要求3所述的反應(yīng)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(cuò)開布置。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)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?qū)嵊图訜崞鳌?br>【文檔編號(hào)】B01J8/22GK105903414SQ201610417615
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年6月14日
【發(fā)明人】蘇二強(qiáng), 史雪君, 余海鵬, 劉周恩, 吳黎陽(yáng), 吳道洪
【申請(qǐng)人】北京神霧環(huán)境能源科技集團(tuán)股份有限公司