[發明專利]一種加熱器及其使用方法

在審

• 申請號: 202011304673.8
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN114518050A
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 劉文杰;張凱
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
• 主分類號: F28D21/00
• 分類號: F28D21/00
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;雷月

本發明公開了一種加熱器及其使用方法，采用本發明技術方案，與原料烴接觸的換熱管壁溫度低于750℃，裂解等副反應少，烴類脫氫產物選擇性可提高0.5～5個百分點，加熱器比傳統加熱爐壓降降低50％以上，可用于丙烷、異丁烷直接脫氫的反應，以及乙苯、二乙苯等需要稀釋劑的脫氫反應，并且可解決稀釋劑用量過少傳統加熱爐存在的高溫管道材質受限的問題。

技術領域

本發明涉及一種加熱器及其使用方法，具體涉及一種用于烴類脫氫反應原料換熱器，以及使用該換熱器進行加熱的方法。

背景技術

化工領域烴類脫氫反應普遍且重要，工業上脫氫反應應用較多的是低碳烷烴脫氫制取低碳烯烴和烷基芳烴脫氫制取烷烯基芳烴，低碳烷烴脫氫有丙烷脫氫制丙烯、異丁烷脫氫制異丁烯、丁烷脫氫制正丁烯等，烷基芳烴脫氫有乙苯脫氫制苯乙烯、二乙苯脫氫制二乙烯基苯、甲基乙苯脫氫制甲基苯乙烯等。該類反應普遍的特點是反應需要在高溫、低壓和催化劑存在的條件下脫氫，因此反應原料進入反應器前必須加熱到比較高的溫度，且保持系統壓降較低。為了獲得高轉化率和烯烴選擇性，研究和開發高效的反應工藝條件特別是原料的加熱方法是關鍵因素之一。合適的原料的加熱工藝不僅可以提高能量的利用率，還可以減少換熱設備管壁溫度過高造成的熱裂解等副反應，并且降低系統壓降，提高目標產物的選擇性。

專利CN208098029U提出了一種利用脫氫反應產物與原料的換熱器方法，反應進出料換熱器可將26℃～40℃的反應原料加熱至溫度為420℃～460℃，避免了多臺換熱器間的偏流問題，提高了丙烷脫氫裝置的穩定性，但是由于丙烷脫氫反應器反應溫度為595℃～610℃，因此仍需將換熱器出口物流進入加熱爐加熱到反應溫度，并減壓至0.044～0.066MPa，而普通加熱爐器爐管壁溫達800℃以上，會加劇丙烷的裂解等副反應，而且加熱爐壓降大，增加了后續壓縮機的能耗，該專利對加熱爐存在的問題并未涉及。

專利CN104072325A公開了一種提高低碳烷烴脫氫反應性能的方法，其在脫氫工藝中采用內置電加熱管的固定床反應器，為低碳烷烴脫氫反應過程中的催化劑提供熱量，減少催化劑床層因強吸熱脫氫反應所產生的溫降，該方法降低了反應器前電加熱器的熱負荷，從而減少低碳烷烴在電加熱器中的熱裂解，但電加熱器本身加熱管壁溫很高，低碳烷烴在電加熱器中的熱裂解副反應仍不可避免。

專利CN110903155A提出了一種低碳烷烴脫氫工藝的方法、裝置和反應系統，將C3～C5低碳烷烴原料氣、CO和/或CO₂工藝氣經200～500℃預熱后進入反應器，與脫氫催化劑在反應溫度500～700℃、反應壓力10～100kPa的條件下轉化，該專利所述脫氫工藝方法、裝置和反應系統，可實現反應和熱量耦合，降低反應過程中床層的溫度差和能耗，目的是為了改善固定床反應器催化劑床層溫度分布，減少反應系統過強的裂解反應。

專利CN103664497B提出了一種乙苯催化脫氫生產苯乙烯的方法，該發明提出將原料乙苯分為兩股，水蒸氣同第一股乙苯混合進入第一脫氫反應器，第一脫氫反應器出口氣體同第二股原料乙苯混合后進入第二脫氫反應器的技術方案。常規乙苯脫氫反應工藝采用水蒸氣為稀釋劑，用加熱爐加熱水蒸氣到800℃以上，然后和乙苯混合至600～650℃進入脫氫反應器，受高溫蒸汽管道材質溫度限制，水比(水蒸氣/乙苯)較高，導致整個裝置能耗很高，該發明為減少裝置水蒸氣用量和降低能耗提供了一種方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是現有烴類脫氫反應裝置采用燃料加熱爐直接加熱原料至高溫，存在爐管管壁溫度過高導致烴類裂解副反應加?。换蛘卟捎萌剂霞訜釥t先加熱水蒸氣等稀釋劑，然后用該稀釋劑再加熱原料，存在熱效率低、能耗高、壓降大的問題。

為此，本發明提供一種新的加熱器和將該加熱器用于烴類脫氫反應原料的加熱方法。該方法使用以燃料為熱源的加熱器直接給反應原料提供熱量，具有換熱管壁溫度低、裂解副反應少、壓降低，且對于是否采用稀釋劑等脫氫反應均可應用的優點。