[發明專利]一種甲烷氧化偶聯制乙烯的流化床反應裝置和方法

有效

• 申請號: 201910446041.6
• 申請日: 2019-05-27
• 公開（公告）號: CN110078580B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（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: C07C2/84
• 分類號: 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: 申艷玲

本發明公開了一種甲烷氧化偶聯制乙烯的流化床反應裝置和方法。該流化床反應裝置包括至少兩個甲烷氧化偶聯制乙烯的流化床，每個流化床氣體出口連接有換熱器。第一流化床底端設有主進氣口和副進氣口，主進氣口與分布板相通，副進氣口與分布管相通；在流化床中下部內置有換熱管，換熱管在耐火材料內側，在換熱管底端有循環冷卻介質進口，在換熱管頂端有循環冷卻介質出口；在分布板的上方有催化劑放料口，在換熱管上方設有催化劑進料口；每個流化床的結構相同。本發明具有甲烷高轉化率、乙烯高選擇性、運行穩定的優點。

技術領域

本發明涉及一種甲烷氧化偶聯制乙烯的流化床反應裝置和方法，具體涉及甲烷一步法制乙烯的流化床反應裝置和方法。

背景技術

乙烯是石油化工和有機化工的重要產品，隨著世界經濟的發展，乙烯的需求量將逐年增加，原料更加輕質化和清潔化。甲烷氧化偶聯制乙烯（OCM）是生產乙烯的重要技術，它以天然氣為原料，在催化劑作用下經氧化偶聯一步即可得到乙烯，具有能耗低、過程簡單的優點。

近年來，國內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（US2017/0107162 A1）為代表，其開發的OCM催化劑在固定床反應器中已進入中試階段；國內中科院蘭州化學物理研究所（CN 1187118C，CN102093157A）針對OCM過程，開發了Na₂WO₃-Mn/SiO₂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的無氧催化轉化制乙烯技術（CN107335386A），獲得了國內外的廣泛關注。

高效催化劑的研發推進了OCM技術的工業化進程，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，開發一種高性能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、高效移熱、可在線更換催化劑、易大型化生產等優點，成為技術研發的重點。

發明內容

本發明旨在提供一種甲烷氧化偶聯制乙烯的流化床反應裝置和方法，具有甲烷高轉化率、乙烯高選擇性和高收率。

本發明提供了一種甲烷氧化偶聯制乙烯的流化床反應裝置，包括至少兩個甲烷氧化偶聯制乙烯的流化床，每個流化床氣體出口連接有換熱器；每個流化床底端設有主進氣口和副進氣口，主進氣口與分布板相通，副進氣口與分布管相通，第一流化床的主進氣口與原料反應氣管道想通，第二流化床與第一流化床的氣體出口管連接；在流化床中下部內置有換熱管，換熱管設在流化床內壁的耐火材料內側，在換熱管底端有循環冷卻介質進口，在換熱管頂端有循環冷卻介質出口；在分布板的上方有催化劑放料口，在換熱管上方設有催化劑進料口；每個流化床的結構相同。

所述甲烷氧化偶聯制乙烯的流化床設有2~5個，設有兩個時，第一流化床、第一換熱器、第二流化床、第二換熱器依次串聯連接。

所述的分布板可以是燒結板或多孔板。

所述的分布管可以是燒結筒或多孔管。

所述的分布管高度低于冷卻介質出口的高度。

本發明提供了采用上述裝置進行甲烷氧化偶聯制乙烯的流化床反應方法，包括以下步驟：

（1）原料反應氣分為三路，一路從第一流化床的主進氣口進入反應器內部，另外兩路分別從第一流化床的副進氣口和第二流化床的副進氣口進入反應器內部，第一流化床的產品氣體從氣體出口，通過換熱器降溫后進入第二流化床的主進氣口，第二流化床的產品氣體從氣體出口排出，通過換熱器冷卻后排出界區；催化劑通過兩個流化床上方的催化劑進料口加入，反應停止后可以從兩個流化床底部的催化劑放料口排出；