[发明专利]用于丁烯氧化脱氢径向固定床反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于丁烯氧化脱氢的径向固定床反应器。

背景技术

丁二烯是合成橡胶、合成树脂的重要单体，主要用于合成顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶及ABS树脂等。丁二烯也是多种涂料和有机化工原料。 

丁烯氧化脱氢是目前生产丁二烯较有竞争力的工艺技术，丁烯氧化脱氢制丁二烯是在水蒸汽存在下，利用氧与丁烯分子中的氢结合，得到丁二烯和结构稳定的水。该反应基本为不可逆反应。主反应方程式如下：

其它副反应主要有：

丁烯氧化脱氢反应的主要影响因素有反应温度、反应压力、水烯比、氧烯比等。为保护催化剂和控制反应温度，反应过程中需要引入大量的水蒸汽，通常水蒸汽是原料丁烯的8~16倍（摩尔比）或更高；氧参与主、副反应，氧的加入量不仅影响丁烯的转化率，而且也决定主、副反应进行的程度，氧的加入量还决定着生产的安全性，决不能使原料配比落入爆炸极限内操作，因此原料丁烯、空气、水蒸汽进入氧化脱氢反应器后，必须混合均匀，否则反应器内催化剂不同床层水蒸汽量的不同，造成催化剂很快积碳，氧气分配的不均还会引起安全问题，因此原料混合均匀程度对于整个丁烯氧化脱氢技术的应用至关重要。

专利CN101367702公开了一种轴向固定床丁烯氧化脱氢制备丁二烯的方法，其流程为采用两段轴向固定床反应器，丁烯原料、水蒸汽和空气分段进入，反应器出口通过加热水蒸汽而冷却，达到下一段反应器入口温度后进入下一段反应器，但是由于丁烯氧化脱氢反应对压力敏感，轴向固定床床层无法做得很高，专利给出的床层高度仅0.4~0.6米，限制了装置规模放大。

专利CN 102205220A公开了一种反应器，采用包含催化剂、吸附剂或类似物的填充床，反应器被构造成使得其反应容器为管状且流体在反应容器的径向方向上通过填充床，但是这种反应器允许流体沿轴向流动会造成副反应的增加而降低选择性。

专利CN2626604Y公开了一种流体整体均布的径向反应器，在现有的径向反应器的锥形圆柱体导流器和内多孔筒之间设置有一组纵向隔板，将现有径向反应器的分流流动通道和合流流动通道均匀分割为多个单元，避免在上述通道内产生环向流动以及由此造成对反应器转化率和收率的影响，但是这种并没有解决进入通道流体混合均匀问题，并且反应器结构复杂、压降大。

专利CN102675027A公开了一种丁烯氧化脱氢制备丁二烯工艺，采用绝热径向固定床由丁烯氧化脱氢制备丁二烯，径向绝热固定床由三段组成，但是专利未公开反应器具体结构。

以上专利均没有涉及丁烯和含氧气体、水蒸汽的快速均匀混合问题，对于丁烯氧化脱氢反应，水蒸汽和丁烯的混合程度不仅影响丁烯转化率，混合不均还会造成催化剂局部快速积碳，氧气和丁烯的混合程度则更重要，氧烯比（氧气和丁烯摩尔比）高会造成含氧化合物增加和丁烯完全氧化，甚至产生安全问题，氧烯比低则严重降低丁烯的转化率。另外目前工业装置普遍采用轴向固定床，虽然结构简单，但是为满足低压降要求，催化剂床层高度受到限制，采用轴向固定床反应器的丁烯氧化脱氢装置普遍规模在0.5~1.5万吨/年，而随着丁二烯需求的增长和丁烯氧化脱氢技术的进步，丁烯氧化脱氢制丁二烯装置规模都在10万吨/年以上，为此，采用轴向固定床反应器工艺的装置不得不采用4组或以上反应线的方法，即采用4组8台轴向反应器，操作复杂，投资和占地面积大。

如采用径向反应器，以上专利有的结构复杂，压降大，有的没有给出具体结构，并且对于非常重要的原料气快速均匀混合问题均没有涉及，限制了丁烯氧化脱氢工艺的工业应用。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是现有技术中存在的丁烯、水蒸汽和空气混合不均造成反应器局部容易积碳、催化剂再生周期短的问题。提供了一种新的丁烯氧化脱氢径向固定床反应器，该反应器具有原料气快速混合均匀、反应器压降低、催化剂再生周期长的优点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种丁烯氧化脱氢径向固定床反应器，所述的反应器为具有催化剂床的圆筒形容器，容器顶部设有快速混合装置，所述快速混合装置由侧壁装有喷嘴的锥形管和直管组成，锥形管内部形成混合腔，锥形管和直管之间形成分布腔，所述的混合装置下连接进口分布器，反应器催化剂床由位于外圈的扇形筒分布器和内圈的中心多孔壁筒构成，中间装填催化剂，催化剂床顶部设盖板密封结构。