[实用新型]丁烯氧化脱氢制丁二烯反应系统

说明书

本实用新型属于化工生产丁二烯技术领域，涉及一种丁烯氧化脱氢制丁二烯反应系统，包括一段注入管路单元和二段注入管路单元，一段注入管路单元出口连通第一分布器入口，第一分布器出口连通第一反应器入口，第一反应器出口通过二段注入管路单元连通第二分布器入口，第二分布器出口连通第二反应器入口，第二反应器出口通过第一温控单元外接工艺下一单元；第一温控单元一端连通一段注入管路单元，第一温控单元另一端连通第一分布器，第二分布器和第二反应器之间还设有第二温控单元。本实用新型降低烃类裂解及催化剂积碳速率，有效降低丁烯物耗、延长催化剂使用寿命，降低成本；有效避免卤素、磷及硫元素的流失；有效抑制丁二烯聚合生成二聚。

技术领域

本实用新型涉及一种丁烯氧化脱氢制丁二烯反应系统，属于化工生产丁二烯技术领域。

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，现有技术中丁二烯的主要生产方式是通过蒸汽裂解制乙烯副产的C4馏分，然后利用丁二烯抽提工艺得到丁二烯产品，但是随着蒸汽裂解原料轻质化，通过蒸汽裂解制乙烯副产的C4馏分越来越少，难以满足市场需求；因此通过丁烯氧化脱氢制丁二烯是丁二烯来源的一个有效补充。

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，主副反应方程式如下所示，除了主反应和主要副反应外，还有次要副反应，生成物为CO、CO2及ppm级的有机含氧化合物。

主反应：C4H8+0.5O2→C4H6+H2O+63KJ/mol

副反应：C4H8+4O2→4CO+4H2O+1268KJ/mol

副反应：C4H8+6O2→4CO2+4H2O+2553KJ/mol

丁烯氧化脱氢制丁二烯一般采用绝热固定床反应器，在尖晶石铁系催化剂上，生成丁二烯的选择性为91～95％，生成CO2的选择性为3％～5％，生成CO的选择性在0.2％～1％，反应器绝热温度能达到200℃以上，一方面，温度的上升增加副反应的选择性；另一方面，鉴于副反应的单位放热量为主反应的3-4倍，CO、CO2副产物的生成会提高床层温度，会加速烃类裂解及催化剂积碳速率；针对此问题专利号为CN103962062A中采用列管式等温反应器，并采用A、B剂混合装填的方式，以克服反应器温度过高、丁二烯选择性低的难题，但是投资成本高，产能低；专利号为CN111470932A利用温和的CO2氧化剂代替O2，以克服O2氧化带来的因强放热、深度氧化导致的选择性低的问题，但由于CO2自身热稳定性好，在丁烯氧化脱氢过程中存在反应活性及速率低的缺点。

另外丁二烯生产过程中还存在活性低、诱导期长且易积碳的缺点，针对此问题专利号为CN104226376A采用开车初期预硫化的方式增加催化剂表面弱酸性中心数量，从而提高催化剂活性；专利号为CN111054407A和CN108014831A在催化剂制备过程中引入卤素及硫元素，以调节催化剂表面酸碱性，以促进丁烯分子在催化剂表面的吸附，从而提高丁烯转化率；但是在工业条件下，水汽极易导致卤素、磷及硫元素的流失，导致催化剂活性降低。

由于丁烯氧化脱氢的二段反应器入口瓷球处易出现大块积碳，一方面是由于生成气中含有醛类有机物，生成气与空气或丁烯混合时，由于空气或丁烯温度较低，醛类有机物因为激冷而发生缩聚反应生成积碳；另一方面一段反应器出口至二段反应器入口的管线中由于二聚物在相对低温下冷凝，凝液进入二段反应器后粘附在固体表面经加热固化也会形成积碳；针对此问题专利号为CN201210211033中去除了齐鲁流程中喷水点或喷丁烯点，以消除二段反应器入口积碳，但是此方式配料蒸汽焓值损失大，热量利用率低；专利号为CN209322754U中优化了二段丁烯进料方式及二段反应器入口温度控制方法，但该专利只是从工程方面降低了二聚物凝结量，外排污水COD值依旧较高。

实用新型内容