[发明专利]一种石油化工流化床反应器及其用途

说明书

本发明提供一种石油化工流化床反应器及其用途，所述石油化工流化床反应器的反应器壳体包括顺次自下而上同轴连通的密相段、扩大段和稀相段，所述密相段设置有催化剂床层，所述密相段的内壁上设置有第一换热器，所述稀相段和/或扩大段设置有第二换热器，所述第一换热器入口与原料罐连通，所述第一换热器出口与第二换热器入口连通，所述第二换热器出口与反应器底部的进料分布器入口连通。本发明流化床反应器通过减小反应器内侧、上部空间，同时降低反应器内侧、上部的温度，进而减少副反应的发生，以提高目的产物(如乙烯、丙烯)选择性及收率。

技术领域

本发明涉及石油化工技术，尤其涉及一种石油化工流化床反应器及其用途。

背景技术

流化床是指将大量固体颗粒悬浮于运动的流体之中，从而使颗粒具有流体的某些表观特征。这种流固接触状态称为固体流态化，即流化床，流化床广泛的用于石油化工领域。

低碳烯烃(乙烯和丙烯等)是石油化工基本原料。目前乙烯主要由石脑油蒸汽裂解生产。由于石油资源短缺由石脑油生产乙烯的成本越来越高。国内外正积极开发原料更丰富的乙烯生产工艺。其中用甲醇生产乙烯和丙烯的研究已取得实质性进展，并有多件专利公开，如ZL00137259.9、ZL92109905.3、ZL96115333.4、ZL00815363.2、ZL03821995.6、CN101318868A等。

甲醇制取烯烃工艺(MTO)具有：反应速度快(仅为1.5～3秒)、放热量大和醇剂比低的特点。在实际生产中需要严格控制反应时间，以达到预期的烯烃选择性及烯烃收率。密相流化床是甲醇制取低碳烯烃的主要反应设备，目前的流化床反应器内催化剂床层的密相料面至一级旋风分离器入口有12～22m的距离，气相产物离开反应器催化剂床层的密相料面后携带部分催化剂缓慢向流化床反应器上方流动，经过12～21m的自由空间，耗时达15～30s，该时间段内副反应偏多，偏离最佳操作条件使目的产物(乙烯、丙烯)选择性和产率下降；同时气相产物经外部换热器取热，回收反应气热量，气相产物携带的催化剂细分易造成外部换热器的堵塞，影响整个装置的经济效益。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有密相流化床反应器在用于甲醇制取低碳烯烃时，存在副反应较多和反应器热量回收不合理的问题，提出一种流化床反应器，该流化床反应器通过减小反应器内侧、上部空间，同时降低反应器内侧、上部的温度，进而减少副反应的发生，以提高目的产物(乙烯、丙烯)选择性及收率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种石油化工流化床反应器，反应器壳体包括顺次自下而上同轴连通的密相段、扩大段和稀相段，所述密相段设置有催化剂床层，所述密相段的内壁上设置有第一换热器，所述稀相段和/或扩大段内壁上设置有第二换热器，所述第一换热器入口与原料罐连通，所述第一换热器出口与第二换热器入口连通，所述第二换热器出口与反应器壳体底部的进料分布器入口连通。所述密相段、扩大段和稀相段的高度比为5～10：2～9：10～18。所述密相段、扩大段和稀相段的内径比为1：2-3。

进一步地，所述第一换热器为(均匀)设置在密相段内壁周向的第一盘管换热器，所述第一盘管换热器包括多根平行、均布的换热管，所述换热管沿密相段内壁自上而下设置，所述换热管的入口设置在下方，所述换热管的出口设置在上方。所述换热管为3-10组。

进一步地，所述第二换热器包括第二盘管换热器和/或指套式换热器；

所述第二盘管换热器固定在稀相段和/或扩大段的内壁上，所述第二盘管换热器包括多根平行、均布的换热管，所述换热管沿稀相段和/或扩大段内壁自上而下设置，换热管的入口设置在上方，出口设置在下方。

所述指套式换热器设置在稀相段和扩大段，所述指套式换热器的一端固定在流化床反应器顶端；所述指套式换热器包括多根平行设置的指套式换热管，所述指套式换热管与流化床反应器轴向平行。