[發(fā)明專利]一種用于甲烷轉化強化取熱的流化床反應器

在審

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• 申請日: 2019-04-24
• 公開（公告）號: CN110252216A
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發(fā)明（設計）人: 李德寶;房倚天;李春玉;郝振華;林明桂;徐奕豐;賈麗濤;侯博
• 申請（專利權）人: 中國科學院山西煤炭化學研究所
• 主分類號: B01J8/26
• 分類號: B01J8/26;B01J8/18;C07C2/84;C07C11/04
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 李富元

本發(fā)明涉及一種用于甲烷轉化強化取熱的流化床反應器，一種用于甲烷轉化強化取熱的流化床反應器，包括兩個甲烷轉化制乙烯的流化床，每個流化床氣體出口連接一個換熱器，第一流化床（1）底端設有第一主進氣口（1a）和第一副進氣口（1b），第一主進氣口（1a）通過第一分布板（1j）進入第一流化床（1）反應腔中，第一副進氣口（1b）通過第一分布管（1g）進入第一流化床（1）反應腔中。

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于甲烷轉化強化取熱的流化床反應器，特別涉及甲烷一步法制乙烯強化取熱的流化床。

背景技術

乙烯是石油化工和有機化工的重要產(chǎn)品，隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展，乙烯的需求量將逐年增加，原料更加輕質(zhì)化和清潔化。甲烷氧化偶聯(lián)制乙烯（OCM）是生產(chǎn)乙烯技術的重要技術，它以天然氣為原料，在催化劑作用下經(jīng)氧化偶聯(lián)一步即可得到乙烯，具有能耗低、過程簡單的優(yōu)點。

近年來，國內(nèi)外一些科研工作者在OCM催化劑轉化率、選擇性及壽命等方面做了大量的改進工作，提高了乙烯的收率。其中，國外以美國Siluria公司為代表，其開發(fā)的OCM催化劑在固定床反應器中已進入中試階段；國內(nèi)中科院蘭州化學物理研究所針對OCM過程，開發(fā)了Na₂WO₃-Mn/SiO₂催化劑，具有良好的應用前景。值得注意的是中科院大連化學物理研究所開發(fā)的無氧催化轉化制乙烯技術，獲得了國內(nèi)外的廣泛關注。

高效催化劑的研發(fā)推進了OCM技術的工業(yè)化進程，但OCM過程強放熱、溫度分布不均等特點降低了催化劑的壽命。因此，開發(fā)一種高效取熱的OCM反應器迫在眉睫。目前用于OCM反應工藝的反應器類型主要有固定床反應器和流化床反應器，流化床反應器具有溫度均勻、高效取熱、可在線更換催化劑、易大型化生產(chǎn)等優(yōu)點，成為技術研發(fā)的重點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對甲烷氧化偶聯(lián)轉化制乙烯的反應特性，提供一種具有甲烷高轉化率、乙烯高選擇性和高收率的甲烷轉化強化取熱的流化床反應器與工藝。

為了達到本發(fā)明的目的，采用技術方案如下：

一種用于甲烷轉化強化取熱的流化床反應器，包括兩個甲烷轉化制乙烯的流化床，每個流化床氣體出口連接一個換熱器，第一流化床（1）底端設有第一主進氣口（1a）和第一副進氣口（1b），第一主進氣口（1a）通過第一分布板（1j）進入第一流化床（1）反應腔中，第一副進氣口（1b）通過第一分布管（1g）進入第一流化床（1）反應腔中，第一流化床（1）反應腔外壁由第一耐火材料（1h）制成，第一流化床（1）反應腔內(nèi)壁上有第一換熱管（1f），在第一換熱管（1f）下方有第一冷卻介質(zhì)進口（1d），在第一換熱管（1f）上方有第一冷卻介質(zhì)出口（1e），第一流化床（1）頂端設有第一氣體出口（1c），第二流化床（2）與第一流化床（1）結構相同。

所述的第一原料反應氣（5b）從第一流化床（1）的第一主進氣口（1a）通過第一分布板（1j）進入第一流化床（1）反應腔中，第二原料反應氣（5a）分為兩路，一路從第一流化床（1）的第一副進氣口（1b）通過第一分布管（1g）進入第一流化床（1）反應腔中，一路從第二流化床（2）的第二副進氣口（2b）通過第二分布管（2g）進入第二流化床（2）反應腔中，第一流化床（1）產(chǎn)品氣體從第一氣體出口（1c），通過第一換熱器（3）降溫后進入第二流化床（2）的第二主進氣口（2a），然后通過第二分布板（2j）進入第二流化床（2）反應腔中，第二流化床（2）的產(chǎn)品氣體從第二氣體出口（2c）排出，通過第二換熱器（4）冷卻后排出，第一低溫冷卻介質(zhì)（6a）分兩路分別從第一流化床（1）的第一低溫冷卻介質(zhì)進口（1d）和第二流化床（2）的第二冷卻介質(zhì)進口（2d）進入第一換熱管（1f）和第二換熱管（2f），經(jīng)過加熱后的第一高溫冷卻介質(zhì)（7a）從第一流化床（1）的第一冷卻介質(zhì)出口（1e）和第二流化床（2）的第二冷卻介質(zhì)出口（2e）流出，第二低溫冷卻介質(zhì)（6b）分兩路分別進入第一換熱器（3）和第二換熱器（4）進行換熱后變成第二高溫冷卻介質(zhì)（7b）流出。