[發明專利]一種丁烯氧化脫氫制丁二烯的雙反應系統及抗積碳方法

無效

• 申請號: 201210211033.1
• 申請日: 2012-06-20
• 公開（公告）號: CN102875314A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 張守義
• 申請（專利權）人: 張守義
• 主分類號: C07C11/167
• 分類號: C07C11/167;C07C5/48
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所 11218
• 代理人: 趙宇

技術領域

本發明涉及化工領域，進一步地說，是涉及一種丁烯氧化脫氫制丁二烯的雙反應系統及抗積碳方法。?

背景技術

丁烯氧化脫氫制丁二烯反應原料有原料丁烯、空氣和原料蒸汽，反應后的產品稱反應生成氣，或生成氣。反應主要是由丁烯和氧之間發生的，生成丁二烯、一氧化碳、二氧化碳和水（稱生成水），反應方程如下：?

主反應：?

1????C4H8+0.5?O2＝＝＝1?C4H6-1.3+1?H2O+q1?

?????丁烯?????氧????????丁二烯?????水?

主要付反應：?

除了主反應和主要副反應外，還有次要副反應，在此不一一列舉，其生成物為有機含氧化合物（醛、酮、酸）、二聚物等幾十種，數量是ppm級的。?

反應方程中，25℃下的反應熱：?

q1=-29.3kcal/mol?

q2=-334.71kcal/mol?

q3=-605.23kcal/mol?

由放熱反應值可以看出，丁烯氧化脫氫反應屬于強放熱反應，在絕熱反應中其反應溫升是很大的。為防止反應出口溫度過高和提高丁二烯的選擇性，反應過程中加入大量的水蒸汽，稱原料蒸汽。?

以反應的丁烯轉化率x=70%，丁二烯的選擇性s=90%為例，不同的水比和反應器的入口溫度下的反應器出口溫度是不同的，計算數據見表1。?

注：丁烯氧化脫氫反應中的水比定義——水比=反應入口蒸汽量/反應入口丁烯量，mol比。?

丁烯氧化脫氫反應出口溫度（℃）計算值????????????表1?

由表1可以看出，水比大，反應的出口溫度就低。絕熱固定床反應器的操作都希望有一個較低的出口溫度，以延長催化劑的使用壽命和高的選擇性。而水比大意味著原料蒸汽的消耗要大，為節省成本，又希望少用原料蒸汽。水比取16~18為宜。原料蒸汽在反應中僅僅起到了惰性物料的作用，并無消耗損失。?

丁烯氧化脫氫制丁二烯絕熱固定床反應屬高水比過程，是原料蒸汽高消耗的操作工藝。為減少原料水蒸汽的消耗，華東化工學院開發了丁烯氧化脫氫絕熱固定床雙反應器的工藝流程。?

雙反應流程簡介：?

在文獻1【“我國丁烯氧化脫氫制丁二烯技術進展”《石油化工1990年第03期Pg183~Pg190作者李親華】中可以看到下列一段文字：?

“與H-198催化劑研制開發的同時，我國成功地進行了另一種新型催化劑（B-02）的開發工作。燕山公司橡膠廠開發出B-02新一代催化劑。華東化工學院用該催化劑很快開發了兩段軸向絕熱固定床反應工藝流程。齊魯橡膠廠對B-02催化劑進行了兩年中試放大試驗，取得了大量的中試數據和操作經驗。…于1986年1月建成一套1.6萬t/a丁二烯的工業生產裝置，…并一次開車成功，?使我國氧化脫氫生產丁二烯技術接近世界先進水平。?

工業裝置的主要設備是兩個直徑為3000mm的軸向絕熱固定床反應器，并采用兩段流程，一段入口溫度由進入前換熱器的蒸汽量來控制，二段入口溫度由噴水控制。一段丁烯為氣相進料。二段一級混合器，丁烯為液相進料。”?

以上一段文字可以用圖1表示，該流程簡稱它為雙反應流程。?

應用雙反應流程的反應器床型不限于軸向絕熱固定床，也可用于徑向絕熱固定床。?

開發雙反應流程的目的就是節省原料蒸汽的用量。反應分兩步進行，在兩個串聯的反應器中進行。原料蒸汽首先進入I段反應器，在反應后的生成氣中不再加入新鮮蒸汽，II段反應器的原料蒸汽仍是進入I段反應器的原料蒸汽。總而言之，原料蒸汽一次加入，兩次利用。對于原料丁烯和空氣就分割為兩部分，稱I段丁烯、II段丁烯和I段空氣、II段空氣。I段丁烯、I段空氣加入到I段反應器的入口管線上隨原料蒸汽一起進入I段反應器；II段丁烯、II段空氣加在II段反應器的入口管線上，隨I段反應生成氣進入II段反應器。?

整個反應系統，進料總水比=原料蒸汽/原料丁烯總量；?

I段反應器的I段水比=I段反應入口蒸汽量/I段反應入口丁烯量，其中：I段反應入口蒸汽量=原料蒸汽量，I段反應入口丁烯量=I段丁烯量；?

II段反應器的II段水比=II段入口蒸汽量/II段反應入口丁烯量，其中：II段入口蒸汽量=原料蒸汽量+I段反應生成水+系統噴水量，II段反應入口丁烯量=II段丁烯量+I段未反應丁烯量。?