[发明专利]一种甲烷氧化偶联制乙烯的流化床反应装置和方法

权利要求书

1.一种甲烷氧化偶联制乙烯的流化床反应装置，其特征在于：包括至少两个甲烷氧化偶联制乙烯的流化床，每个流化床气体出口连接有换热器；每个流化床底端设有主进气口和副进气口，主进气口与分布板相通，副进气口与分布管相通，第一流化床的主进气口与原料反应气管道想通，第二流化床与第一流化床的气体出口管连接；在流化床中下部内置有换热管，换热管设在流化床内壁的耐火材料内侧，在换热管底端有循环冷却介质进口，在换热管顶端有循环冷却介质出口；在分布板的上方有催化剂放料口，在换热管上方设有催化剂进料口；每个流化床的结构相同；所述的分布板是烧结板或多孔板；所述的分布管是烧结筒或多孔管，且分布管高度低于冷却介质出口的高度；

所述甲烷氧化偶联制乙烯的流化床设有2~5个，设有两个时，第一流化床、第一换热器、第二流化床、第二换热器依次串联连接；

采用上述装置进行甲烷氧化偶联制乙烯的流化床反应方法，包括以下步骤：

（1）原料反应气分为三路，一路从第一流化床的主进气口进入反应器内部，另外两路分别从第一流化床的副进气口和第二流化床的副进气口进入反应器内部，第一流化床的产品气体从气体出口，通过换热器降温后进入第二流化床的主进气口，第二流化床的产品气体从气体出口排出，通过换热器冷却后排出界区；催化剂通过两个流化床上方的催化剂进料口加入，反应停止后从两个流化床底部的催化剂放料口排出；

（2）低温循环冷却介质分两路分别从第一流化床的冷却介质进口和第二流化床的冷却介质进口进入换热管，经过加热后的高温循环冷却介质从第一流化床的冷却介质出口和第二流化床的冷却介质出口流出；

（3）低温循环冷却介质分两路分别进入第一换热器和第二换热器，加热后的高温循环冷却介质流出界区。

2.一种甲烷氧化偶联制乙烯的流化床反应方法，采用权利要求1所述的甲烷氧化偶联制乙烯的流化床反应装置，其特征在于：包括以下步骤：

（1）原料反应气分为三路，一路从第一流化床的主进气口进入反应器内部，另外两路分别从第一流化床的副进气口和第二流化床的副进气口进入反应器内部，第一流化床的产品气体从气体出口，通过换热器降温后进入第二流化床的主进气口，第二流化床的产品气体从气体出口排出，通过换热器冷却后排出界区；催化剂通过两个流化床上方的催化剂进料口加入，反应停止后从两个流化床底部的催化剂放料口排出；

（2）低温循环冷却介质分两路分别从第一流化床的冷却介质进口和第二流化床的冷却介质进口进入换热管，经过加热后的高温循环冷却介质从第一流化床的冷却介质出口和第二流化床的冷却介质出口流出；

（3）低温循环冷却介质分两路分别进入第一换热器和第二换热器，加热后的高温循环冷却介质流出界区；

所述的原料反应气是甲烷、氧气、氮气或它们的混合气体；催化剂的粒径为20~200 μm；反应温度为600~800 ℃；反应压力为常压至1.0 MPaG；空速为2000~20000 h^-1，烷氧比为2:1~8:1，氧氮比为2:1~1:5的条件下，甲烷转化率为＞35%，乙烯的选择性为＞55%。

3.根据权利要求2所述的甲烷氧化偶联制乙烯的流化床反应方法，其特征在于：所述低温循环冷却介质包括水、水蒸汽中的一种或两者混合物。