[发明专利]骤冷管，用于催化气相反应的装置和方法

说明书

本发明涉及一种骤冷管，一种包含所述骤冷管的装置，以及特别是一种适用于烯烃自热裂化生产的装置。

自热裂化是一种生产烯烃的方法，其中包括将烃进料与氧气混合，并通过自热裂化催化剂。自热裂化催化剂能够支持超过富燃料可燃烧极限的燃烧。燃烧起始于催化剂表面，并且原位产生使反应物达到反应温度以及进行吸热裂化过程所需的热量。因为需要使用更少量的进料来燃烧产生吸热裂化反应所需的热量，通常需要使用已预热的混合反应流。一般地，催化剂包含VIII族金属元素，优选至少一种铂族金属元素，例如铂。自热裂化反应被记载在EP 332289B；EP-529793B；EP-A-0709446和WO00/14035中。

产物流通常以气态产物流排出反应区，其温度大于800℃例如大于900℃以及，尤其在同样存在压力情况下，希望产物流被快速地冷却。这样可以保证高的烯烃的产量，因为产物冷却步骤降低了气态产物流的反应速率从而最小化了产生非所需产物的进一步反应的发生。

通常要求产物流在离开催化剂时骤冷，这样产物流在40mS内温度被降低至800℃或更低，并且进一步地在离开催化剂后20mS内，尽管更长的骤冷时间在较低的压力下可以被接受。

采用冷凝物注入气态产物流可以达到快速的冷却，优选在多个位置，这样通过蒸发冷凝物冷却气态产物流。

现在已经发现，当将自热裂化方法扩大至工业规模时，可以通过使用具有限定尺寸的骤冷管，方便有效和快速地冷却产物流。

因而，在第一方面，本发明提供了一种骤冷管，具有长度，L，直径，D，和每个管至少一个骤冷剂入口，该入口从所述管的侧面输送骤冷剂进入管中，和其中

D在0.04至0.10m范围内并且L/D至少为5。

D优选在0.04和0.08m范围内。

L/D优选至少为10。优选地，L/D低于15。

通过“从所述管的侧面输送骤冷剂进入管中”是指骤冷剂成角度引入，与骤冷管的纵向轴线相比，适宜地至少30°，特别地至少45°，和优选地大约90°。与沿着骤冷管的轴向进行骤冷剂进口注入骤冷剂，即平行于管内流体的一般方向相比，这样提供了较好的混合，和由此更快的冷却。(为避免疑义，显然当与骤冷管纵向轴线相比不成90°时，与从骤冷管入口到出口的纵向轴线流动方向相比较(并且使用中与待骤冷的材料流动通过管的总体方向相比较)，引入的特定角度同时包含少于90°和大于90°的位置，并且所有这样的位置都意图包含在本发明中。)

优选地，每个骤冷管具有两个或四个骤冷剂入口，适宜地大约等距离的围绕骤冷管间隔开。

每个骤冷剂进口可以包含一个单独的喷嘴或是多个喷嘴，例如2到7个喷嘴。典型地，它们将被密集设置以最小化进口喷嘴的排列尺寸。

优选地，骤冷剂以很多不同的角度通过喷嘴/进口引入管的侧面，与骤冷管的纵向轴线相比，各角度个别是至少30°，特别地至少45°。

使用中，每个骤冷管可以被进口端，在这一端待骤冷的流体被引入，以及在另一端的出口端所限定。骤冷剂入口(至少第一喷嘴，其中多于一个喷嘴被安装在每个进口)一般在每个骤冷管最接近入口端的部分，因此骤冷剂能在进入骤冷管后，与待冷却流体尽可能快地接触。

管的直径，D，是本发明的关键点。

关于本申请的管直径，发现所述管的L/D至少为5时能够保证骤冷剂和气态产物流体在所述管的长度内很好的混合，这保证了快速的冷却。相反地，在更大的直径上即使显著更长的骤冷管也不能提供需要的骤冷，并且当然不能缩短时间规模(not in as short a time-scale)。

虽然提供比那些要求保护的更窄的管能进一步地增加骤冷剂/气体的接触和由此增加骤冷效率，进一步地减少骤冷时间，但这样的管已经被发现具有许多不足，包括：

i)如果D太小，显著量的进入骤冷管侧面的骤冷剂会达到并冷却注射侧的管的远端壁，这样降低了混合/冷却效率并且产生管上的静电应力，

ii)如果D太小，在启动时如果水接触到远端壁会向上偏转并影响催化剂下方的区域，例如低温运行(trip)，和

iii)随着D增加，骤冷管的体积的SA增加导致增加了用于焦炭形成的表面积。

本发明的骤冷管优选对气体或气体/骤冷剂混合物通过骤冷管的流动无阻碍或限制。这样最小化了待骤冷气体在骤冷管中的停留时间(也提供了在相对小规模上骤冷管的更简单的工程设计)。