[发明专利]制备苯乙烯的装置

说明书

本发明属于烃加工领域，尤其涉及到乙苯脱氢制苯乙烯装置的改进和新建高效装置的设计。

乙苯脱氢制苯乙烯装置一般是由脱氢部分和分离部分组成的。脱氢部分通常由一个带有预混合器和一个级间再热器的二级反应器系统组成的，其原则流程参见图1A。由来自乙苯过热器的乙苯和水蒸汽的混合物流(1)和来自段间再热器(5)被再加热的蒸汽(3)均匀混合后，进入脱氢反应器(4)，反应后的物流被过热蒸汽(6)加热到适当的反应温度后，进入脱氢反应器(7)，出反应器(7)的物流(8)进入后续工序处理。

脱氢反应器常用径向反应器，采用径向反应器的主要优点是压降低，适合乙苯脱氢生成苯乙烯反应在负压下有利的工艺要求。但尚存在如下缺点：1、在径向床中，为了防止催化剂沉降而引起气体短路以及回流，径向床的顶部采用机械密封，其上部保留相当长度的不开孔区(参见图1B)，此区域的催化剂不能得到有效利用，影响了催化剂利用率，降低了反应器的生产能力：2、径向床的机械密封增加了制造、安装的复杂性，同时给催化剂的装填造成了困难：3、径向床上部的不开孔区的存在引起反应气体滞流，降低了催化剂的选择性，易于产生结焦反应，同时给催化剂卸料带来了困难。有专利采用向反应器通入空气烧焦后，卸出催化剂的方法，增加了操作费用和不安全性。

本发明的目的是在于避免上述脱氢反应装置的不足而提出一种高效的脱氢反应装置。本发明的目的是这样达到的：通过取消原径向床的顶部密封及其上部的不开孔区；适当调整床层下部的开孔位置，在催化床中造成一种与床层边界相适应的多维流动，这种流动方式能够最大限度地消除催化床中存在的滞流区，从而提高反应器的生产能力和催化剂的利用率。与本发明共提出了四个目的。

本发明的第一个目的是提出一个生产能力高、催化剂利用率高、选择性高的反应装置；

本发明的第二个目的是提出一个结构简化的反应装置；

本发明的第三个目的是提出一个装卸催化剂方便的反应装置；

本发明的第四个目的是提出一个比径向反应器具有更低压降的反应装置。

从乙苯脱氢制苯乙烯脱氢部分的原则流程(参见图1A)，可以得出其装置的核心部分是脱氢反应器(4)、(7)。因此，脱氢反应器性能的提高和改进将决定整个装置的效率。通常为了减少反应物流在被加热后到催化床的时间，常将混合器(2)和脱氢反应器(4)结合到一个设备上，在此称之为第一级脱氢反应器；将段间再热器(5)和反应器(7)结合到一个设备上，在此称之为第二级脱氢反应器。本发明的目的就是通过对第一级脱氢反应器和第二级脱氢反应器的改进来实现的。

第一级脱氢反应器可以采用图2或图3所示的方案。以图2为例，反应器有一个承受压力的壳体，壳体分为上部壳体(FS2)和下部壳体(FS1)，上部壳体上有一个反应产物的出口，下部壳体上有一个过热蒸汽的入口和一个乙苯蒸汽和水蒸气混合物的入口。上部壳体内有两个共轴的多孔壁(FT1、FT2)，它们和上部壳体的底部构成催化剂筐，其间填充催化剂构成催化床(FC)；下部壳体内有一个混合器。乙苯和水蒸汽的混合物流(1)的入口在第一脱氢反应器下部壳体(FS1)的一侧，过热蒸汽(3)的入口在反应器下部壳体(FS1)的底部；也可以是过热蒸汽(3)的入口在反应器下部壳体(FS1)的一侧，乙苯和水蒸汽的混合物流(1)的入口在反应器下部壳体(FS1)的底部；两物流进入混合器(M1)混合均匀后，进入环形流道(FA1)，经分流全部物流斜向上流动通过催化床(FC)而汇集于环形流道(FA2)中；在环形流道(FA2)中的物流向上流动经反应器上部壳体(FS2)的顶部出口流出反应器。