CN1012560B - 改进的等温反应炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及等温反应炉，具体地说，它是等温反应器与绝热反应器相结合形成的一种新型的改进的等温反应炉，适用于以乙苯、二乙苯为原料生产苯乙烯、二乙烯苯等化工产品。它具有总转化率、收率高、节约能源的优点，由于增加了反应段，生产量可以明显增大，故适用于各种规模的苯乙烯、二乙烯苯的生产。

Description

本发明涉及等温反应炉，具体地说，它是乙苯、二乙苯的等温反应炉与绝热反应炉相结合形成的一种新型的改进的等温反应炉，同样，它也适用于其它的生产场。

在化工生产中，苯乙烯、二乙烯苯的制造，是采用乙苯、二乙苯为原料，在装有催化剂的反应器中，于高温下进行催化脱氢反应、生成苯乙烯、二乙烯苯，其主要反应式为：

上述脱氢反应主要在等温反应炉或绝热反应炉中进行。

等温反应炉由燃烧室、反应器、过热器、预热器、热交换器、蒸汽过热器和乙苯蒸发器等组成。乙苯或二乙苯通过反应器进行等温催化脱氢时，反应所用稀释蒸汽比较少，反应所需的热量是利用燃料燃烧所产生的幅射热和对流热通过与等温反应炉中的反应器的管壁进行 热交换，提供反应所需的热量，使加热区域的上下左右的温度基本相等，故称为等温反应炉，一般年产量在5000吨以下的中小型规模的苯乙烯、二乙烯苯的生产，大多采用该类型的装置。

绝热反应炉一般用于较大规模的生产中，它由蒸汽过热器、混合器、绝热反应器和中间再热器等组成。脱氢反应在绝热反应器中进行，反应器为圆筒式固定床反应器，筒内装有催化剂，在反应区域内不另行供热，其反应所需热量全部依靠过热蒸汽的显热提供。

上述两种反应炉都是由乙苯、二乙苯和蒸汽混合气在经过多次热交换后升到预定温度进入反应器，在催化剂的催化作用下发生脱氢反应的。等温反应炉由于反应所用的稀释蒸汽较少，反应所需的热量要靠燃料燃烧的幅射热和对流热提供，因此限制了等温炉的生产规模;绝热反应炉需要大量消耗能源的蒸汽过热器、过热水蒸汽再通过中间再热器、混合器进入绝热脱氢反应器，热量利用较低。同时，上述等温反应炉和绝热反应炉的转化率和收率也较低。

为了充分合理利用热能、强化催化作用、提高苯乙烯、二乙烯苯的转化率和收率，本发明提供等温反应炉与绝热反应炉相结合的一种新型的改进的等温反应炉以及附加的炉膛过热器。

本发明的目的是这样实现的：改进的等温反应炉包括：燃烧室、过热器、预热器、混合器、热交换器，其特征在于由等温反应器与绝热反应器组合成改进的等温反应器以及炉膛过热器。

本发明的优点是明显的，首先可以合理利用热能，提高收率和转化率，由于在炉膛内增设了炉膛过热器，使进口物料温度和出口物料的温度接进，这样有利于发挥上层催化剂的作用，而且由于进出口物料温差小，有可能选择在催化选择性最佳反应温度反应，从而大大降低和控制了副反应，提高了转化率和收率。并可利用改进的等温反应器上部的等温反应器出口物料为600℃左右，比进口物温度高的特点， 可以满足改进的等温反应器下部的绝热反应器的进料温度的要求，省却了对物料单独加热的能量，节约了燃料。同时，通过上部的等温反应器催化脱氢反应的乙苯、二乙苯再度进入装有催化剂的下部绝热反应器进一步进行催化脱氢反应，由于下部绝缘热反应器装填的催化剂，则催化反应的能力可大大提高。同时由于反应物料从上部等温反应器直接进入下部绝热反应器，是一次性地参加反应，因此避免了乙苯、二乙苯在反应器中多次循环，从而从工艺上降低了物料消耗，大大提高了反应转化率和收率。采用本工艺总转化率可提高10%左右、收率可提高5%左右，同时，由于增加反应段（亦可多段），投入量增大，则生产量增大，故本工艺适用于各种规模的苯乙烯、二乙烯苯的生产。

以下，将结合附图和最佳实施例，对本发明作进一步的详细说明，但实施例并不是限定本发明。

附图1，为本发明改进的等温反应炉的结构示意图。

附图2，为本发明改进的等温反应器的结构示意图。

如附图1所示，改进的等温反应炉包括燃烧室[1]、耐高温钢管材料制成的炉膛过热器[2]、上部为列管式固定床等温反应器[4]和下部为圆筒式固定床绝热反应器[3]组成的改进的等温反应器[29]、蒸汽过热器[5]、乙苯预热器[6]、混合器[7]、热交换器[8]、蒸汽过热器[9]等组成。

物料的流程如下：水蒸汽在蒸汽过热器[9]中加热至200℃左右，再进入炉外热交换器[8]经过热交换水蒸汽温度达到400℃左右，在混合器[7]与乙苯或二乙苯混合气进入预热器[6]，再进入过热器[5]管程，通过烟道气加热后混合气温度达到480℃-500℃，再经过炉膛过热器[2]，经780℃-800℃烟道气加热后，使参加脱氢反应的乙苯、二乙苯混合气体达到预期的540℃-560℃温度，由于烟道气直接加热节约了热能消耗，进入改进的等温反应器的上部列管式固 定床等温反应器[4]列管内装有催化剂、乙苯、二乙苯进行催化脱氢反应，脱氢反应后的混合气体温度达到580℃-610℃左右，再进入改进的等温反应器的下部圆筒式固定床绝热反应器[3]，所需的反应热量由上部等温反应器[4]经反应后的混合气体本身带入的显热提供，这样进一步节约了热能，此时，处在高温的混合气体在下部绝热反应器[3]中的催化剂的作用下，进一步进行脱氢反应，这样，大大强化了催化作用，如下部绝热反应器[3]的层床上的催化剂量为上部等温反应器的列管中的催化剂量的50%，则催化反应的能力可提高50%左右。同时，参加反应的混合气体在改进的等温反应器的上部等温反应器[4]进入下部绝热反应器[3]是一次性参加反应，因此避免了未反应的乙苯、二乙苯在反应器中多次循环，从而从工艺上大大降低了物料消耗。采用本工艺苯乙烯、二乙烯苯的总转化率可提高10%左右、总收率可提高5%左右。同时，由于增加一段反应段，（亦可多段），投入量增大，则生产量增大，故可适用于各种产量规模的苯乙烯、二乙烯的生产。

如附图2所示，改进的等温反应器包括主要受压元件材质为1    Crl8    Ni9Ti制成的带气体进口管a和测温口b、测压口c的上封头[13]、计有90根装有催化剂的列管[10]布置在上管板[23]和下管板[18]之间、上下管板之间用固定管[24]连结、上封头[13]与上管板[23]用法兰[11]连结，下管板[18]通过螺栓[19]和触媒托板[16]连结，触媒托板[16]通过支承板[28]支承，组成上部等温反应器[4]，反应器[4]上下设有上下折流板[22]、[22′]，以及把反应器[4]固定在炉膛中的支承环[25]、支承圈[26]和筋板[27];以及下部绝热反应器[3]由带气体出口管d和测温口e、测压口f的下封头[14]、下封头[14]的短节[20]和等温反应器[4]的变径段[15]通过法兰[17]连结、在短节[20]筒体上装置触媒托板[21]、托板[21]通过支承板[12]支承，托板[21]上可以装填催化剂。

上述改进的等温反应器至少带有一层触媒板[21]组成一段层床式绝热反应器[3]，或带有多层触媒托板[21]组成多段层床式反应器[3];上部等温反应器[4]和下部绝热反应器[3]可以通过法兰[17]连成一体;上部等温反应器[4]和下部绝热反应器[3]也可以单独设置，通过管子连结;而且与上部等温反应器[4]匹配的下部绝热反应器[3]的数量可以是一个以上。

Claims (6)

1、一种用于乙苯、二乙苯催化脱氢制备苯乙烯、二乙烯苯的反应炉，含有燃烧室[1]以及通过管道依次连接的等温反应器[4]、过热器[5]、预热器[6]、混合器[7]、热交换器[8]、蒸汽过热器[9]，其特征在于所述的等温反应器[4]是通过等温反应器[4]的变径段[15]用法兰[17]与短节[20]连结、在短节[20]筒体部位装置触媒托板[21]、托板[21]通过支承板[12]支承、托板[21]上放置催化剂的绝热反应器[3]组合的等温反应器，所述的等温反应器[4]为列管式固定床反应器、绝热反应器[3]为圆筒式固定床反应器；以及设置在炉膛的过热器[2]通过管道与等温反应器[4]和过热器[5]的上端连接。

2、如权利要求1所述的反应炉，其特征在于绝热反应器[3]至少带有一层触媒的托板[21]，也可以带有多层触媒的托板[21]，形成一段或多段的层床式绝热反应器[3]。

3、如权利要求1或2所述的反应炉，其特征在于和等温反应器[4]结合成一体的绝热反应器[3]可以是一段或多段的层床式绝热反应器[3]。

4、如权利要求1或2所述的反应炉，其特征在于等温反应器[4]和绝热反应器[3]为各自单独设置，并通过等温反应器[4]的出口管和绝热反应器[3]的进口管连通组成。

5、如权利要求4所述的反应炉，其特征在于和等温反应器[4]匹配的绝热反应器[3]为一段或多段的层床式绝热反应器[3]。

6、如权利要求1或2所述的反应炉，其特征在于反应器[4]包括带气体进口管a、测温口b、测压口c的上封头[13]、装有催化剂的列管[10]布置在下管板[18]和上管板[23]之间、下管板[18]和上管板[23]用固定管[24]连结、上封头[13]与上管板[23]用法兰连结、下管板[18]通过螺栓[19]和触媒托板[16]连结、触媒托板[16]通过支承板[28]支承、等温反应器[4]设有上下折板[22]、[22′]，以及通过支承环[25]、支承圈[26]和筋板[27]固定在炉膛中;下部绝热反应器[3]包括由带气体出口管d和测温口e、测压口f和下封头[14]、下封头[14]的短节[20]和等温反应器[4]的变径段[15]通过法兰[17]连结、在短节[20]筒体部位装置触媒托板[21]、托板[21]通过支承板[12]支承、托板[21]上放置催化剂。

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