[發(fā)明專(zhuān)利]一種流化床反應(yīng)器、撤熱水管及其在丙烯腈制造中的應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011296896.4
• 申請(qǐng)日: 2020-11-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112823871A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙樂(lè);吳糧華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
• 主分類(lèi)號(hào): B01J8/24
• 分類(lèi)號(hào): B01J8/24;B01J8/00;C07C253/18;C07C255/08;C07D301/04;C07D303/04
• 代理公司: 北京安杰律師事務(wù)所 11627
• 代理人: 孫秀武

本發(fā)明涉及一種流化床反應(yīng)器和撤熱水管及其在丙烯腈制造中的應(yīng)用。所述流化床反應(yīng)器至少包括反應(yīng)撤冷段和設(shè)置在所述反應(yīng)撤冷段中的立式內(nèi)構(gòu)件。在沿著垂直于所述流化床反應(yīng)器中心軸線的方向橫切時(shí)，設(shè)所述反應(yīng)撤冷段的橫截面的面積為S1(單位是m²)，所述立式內(nèi)構(gòu)件的橫截面的外輪廓周長(zhǎng)為L(zhǎng)1(單位是m)，則L1/S1＝2.0?4.3m^?1。所述流化床反應(yīng)器可以促進(jìn)氣泡盡早破碎，有效限制氣泡生長(zhǎng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種流化床反應(yīng)器和撤熱水管，所述撤熱水管特別適合設(shè)置在所述流化床反應(yīng)器中。本發(fā)明進(jìn)一步涉及所述流化床反應(yīng)器和所述撤熱水管在丙烯腈制造中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

丙烯腈是石油化工的重要化工原料。世界各國(guó)普遍采用丙烯氨氧化一步法生產(chǎn)丙烯腈，即在流化床氨氧化催化劑作用下，在一定的反應(yīng)溫度和壓力下，丙烯氨氧化生成丙烯腈，同時(shí)副產(chǎn)乙腈、氫氰酸等，也會(huì)有CO、CO₂深度氧化產(chǎn)物的生成。該反應(yīng)為強(qiáng)放熱反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中伴隨著大量的熱量產(chǎn)生。

典型的丙烯腈流化床反應(yīng)器內(nèi)構(gòu)件包括丙烯氨分布器、空氣分布板、撤熱水管(也稱(chēng)為冷卻盤(pán)管)及旋風(fēng)分離器，其中撤熱水管及旋風(fēng)分離器的料腿作為流化床的垂直構(gòu)件位于催化劑床層中。撤熱水管可以將大量產(chǎn)生的反應(yīng)熱及時(shí)移出反應(yīng)系統(tǒng)，并將反應(yīng)溫度維持在一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，而旋風(fēng)分離器捕獲隨氣體向上運(yùn)動(dòng)時(shí)所夾帶的催化劑，并將催化劑通過(guò)料腿返送回催化劑床層，以減少催化劑跑損。

流化床反應(yīng)器常規(guī)的垂直構(gòu)件如圖1和圖2所示。圖1為垂直構(gòu)件軸向圖，圖2為垂直構(gòu)件截面布置圖。垂直構(gòu)件包括撤熱水管和旋風(fēng)分離器料腿。撤熱水管包括冷卻水管和過(guò)熱水管，過(guò)熱水管產(chǎn)生的高壓蒸汽通常作為空壓機(jī)和冰機(jī)透平使用。或者，根據(jù)裝置實(shí)際情況，撤熱水管可以只設(shè)有冷卻水管。在此，所述撤熱水管一般包括入口、直管段和出口，相鄰兩個(gè)直管段通過(guò)U型管流體連通。

中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)CN104941532A和CN104941529A公開(kāi)了一種用于氨氧化反應(yīng)器的冷卻盤(pán)管設(shè)計(jì)。該冷卻盤(pán)管可通過(guò)提供以橫向布置而不是線性排列來(lái)限定冷卻盤(pán)管的獨(dú)立線路來(lái)進(jìn)行更緊密地封裝。

中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)CN104624401A公開(kāi)了一種改進(jìn)的旋風(fēng)分離器構(gòu)造。該旋風(fēng)分離器的各多級(jí)組包括具有第一級(jí)入口的第一級(jí)旋風(fēng)分離器，該第一級(jí)旋風(fēng)分離器構(gòu)造為接收從反應(yīng)器中的流化催化劑床向上流動(dòng)的反應(yīng)器流，并且從反應(yīng)器流分離催化劑中的至少一部分。每平方米反應(yīng)器的可用剖面面積的第一級(jí)入口面積的平方米比率為大約0.03至大約0.05。

發(fā)明內(nèi)容

在利用流化床反應(yīng)器進(jìn)行丙烯氨氧化反應(yīng)來(lái)制造丙烯腈時(shí)，丙烯氨氧化反應(yīng)為氣-固非均相催化反應(yīng)，氣體在反應(yīng)器內(nèi)的流動(dòng)狀況不同于自由鼓泡床，氣體通過(guò)分布板產(chǎn)生的氣泡會(huì)隨著床層的升高而變大。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，垂直內(nèi)構(gòu)件的存在有助于打破氣泡，相比于大的氣泡，小氣泡更有利于傳質(zhì)的進(jìn)行，提高有效產(chǎn)物的生成。本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，撤熱水管和旋分分離器除了其自身的基本功能外，作為垂直構(gòu)件還有破碎氣泡的作用,也有助于降低氣固相的返混程度，減少深度氧化產(chǎn)物的生成。這些垂直構(gòu)件在反應(yīng)器截面上的分布情況直接關(guān)系到能否有效地限制氣泡變大或者破碎氣泡，也即直接影響到反應(yīng)結(jié)果。本發(fā)明基于該發(fā)現(xiàn)而完成。

具體而言，本發(fā)明涉及以下方面的內(nèi)容：