[发明专利]一种烷烃氧化的强化反应系统及方法

说明书

本发明涉及一种烷烃氧化的强化反应系统及方法,包括：液相进料单元，用以存储和输送C4以上的液态烷烃、气相进料单元、微界面发生器、反应器和分离罐。本发明通过破碎气体使其形成微米尺度的微米级气泡，使微米级气泡与烷烃混合形成气液乳化物，以增大气液两相的相界面积，同时减小液膜厚度，降低传质阻力，并达到在较低预设操作条件范围内强化传质的效果，在保证反应效率的同时，能够大幅降低能耗；同时，本发明通过大幅度强化传质，因此可大幅减小气液比，在减少气体物耗的同时，降低了后续气体循环压缩的能耗。

技术领域

本发明涉及烷烃技术领域，尤其涉及一种烷烃氧化的强化反应系统及方法。

背景技术

烷烃脱氢是将饱和烃转化为不饱和烃(例如，烯烃)和氢(H₂)的工艺方法。通过烷烃脱氢生产的烯烃可以用作其它烃转化产物如丙二醇和燃料的生产中的中间体。烷烃脱氢工艺方法的实例可以包括乙烷至乙烯的转化，丙烷至丙烯的转化，异丁烷至异丁烯的转化，乙苯至苯乙烯的转化和C6至C19烷烃至相应的C6至C19单烯烃的转化。

烷烃脱氢成烯烃通常可以分为氧化性或非氧化性反应。与氧化性脱氢相关的缺点包括高放热性和低期望产物选择性和质量。非氧化性工艺方法(即，直接脱氢或催化脱氢)可能需要连续热供应以引发吸热反应。在直接脱氢期间将平衡有利地向烯烃产物移动期望的温度可能会通过焦化而促进催化剂的快速失活，这会导致催化剂再生频繁的需要。这些高温也可能导致烷烃热裂解，这可能导致引起副产物形成的不期望的非选择性副反应。

用于进行烷烃氧化的反应某些系统在本领域内是已知的。中国专利申请号CN1962573公开了用于通过蒸汽裂解生产丙烯的系统，其中该系统包括再生器和串联布置的多个流化床反应器以进行蒸汽裂解反应的不同阶段。中国专利号CN101168681公开了用于生产烯烃的系统，其包括再生器和包含多个催化剂床的流化床反应器。美国专利号7347930公开了一种系统，其包括具有多个反应区的反应器或多个反应器，其中每个反应区或反应器配置为进行不同的反应阶段。美国专利号7029571公开了用于使用包括多个流化床反应器的系统生产C8至C28烃的方法。

与现有技术相比，上述方法中仅通过将烷烃与氧气进行混合以使二者互相发生反应，在反应过程中氧气与烷烃混合不充分，从而导致烷烃与氧气的混合物无法使反应效率达到最大，反应效率低，且如果要提高系统中反应效率，需要增加反应器中的温度及压强等参数，会增加系统的能耗。

发明内容

为此，本发明提供一种烷烃氧化的强化反应系统及方法，用以克服现有技术中氧气与烷烃混合不充分导致系统中氧化效率低的问题。

一方面，本发明提供一种烷烃氧化的强化反应系统，包括：

液相进料单元，用以存储和输送待进行氧化的C4以上的液态烷烃；

气相进料单元，用以存储和输送所述C4以上的液态烷烃氧化所需的氧气；

微界面发生器，其分别与所述液相进料单元和气相进料单元相连,通过将气体的压力能和/或液体的动能转变为气泡表面能并传递给氧气气泡，使氧气破碎形成直径≥1μm、＜1mm的微米级气泡以提高所述液态烷烃与氧气间的传质面积，并在破碎后将所述液态烷烃与所述微米级气泡混合形成气液乳化物，以在预设操作条件范围内强化所述液态烷烃与所述氧气间的反应效率；

反应器，其与所述微界面发生器相连，用以装载所述气液乳化物、并为所述气液乳化物中的所述液态烷烃和所述微米级气泡提供反应空间；

分离罐，用以将所述反应器中反应完成的混合物进行气液分离。

进一步地，各所述微界面发生器平行设置，用以将混合后的所述气液乳化物输出至所述反应器以进行反应。

进一步地，所述微界面发生器为气动式微界面发生器、液动式微界面发生器和气液联动式微界面发生器中的一种或多种。