專利名稱:改進(jìn)的等溫反應(yīng)爐的制作方法
本發(fā)明涉及等溫反應(yīng)爐，具體地說(shuō)，它是乙苯、二乙苯的等溫反應(yīng)爐與絕熱反應(yīng)爐相結(jié)合形成的一種新型的改進(jìn)的等溫反應(yīng)爐，同樣，它也適用于其它的生產(chǎn)。
在化工生產(chǎn)中，苯乙烯、二乙烯苯的制造，是采用乙苯、二乙苯為原料，在裝有催化劑的反應(yīng)器中，于高溫下進(jìn)行催化脫氫反應(yīng)、生成苯乙烯、二乙烯苯，其主要反應(yīng)式為
上述脫氫反應(yīng)主要在等溫反應(yīng)爐或絕熱反應(yīng)爐中進(jìn)行。
等溫反應(yīng)爐由燃燒室、反應(yīng)器、過(guò)熱器、預(yù)熱器、熱交換器、蒸汽過(guò)熱器和乙苯蒸發(fā)器等組成。乙苯或二乙苯通過(guò)反應(yīng)器進(jìn)行等溫催化脫氫時(shí)，反應(yīng)所用稀釋蒸汽比較少，反應(yīng)所需的熱量是利用燃料燃燒所產(chǎn)生的輻射熱和對(duì)流熱通過(guò)與等溫反應(yīng)爐中的反應(yīng)器的管壁進(jìn)行熱交換，提供反應(yīng)所需的熱量，使加熱區(qū)域的上下左右的溫度基本相等，故稱為等溫反應(yīng)爐，一般年產(chǎn)量在5000噸以下的中小型規(guī)模的苯乙烯、二乙烯苯的生產(chǎn)，大多采用該類型的裝置。
絕熱反應(yīng)爐一般用于較大規(guī)模的生產(chǎn)中，它由蒸汽過(guò)熱器、混合器、絕熱反應(yīng)器和中間再熱器等組成。脫氫反應(yīng)在絕熱反應(yīng)器中進(jìn)行，反應(yīng)器為圓筒式固定床反應(yīng)器，筒內(nèi)裝有催化劑，在反應(yīng)區(qū)域內(nèi)不另行供熱，其反應(yīng)所需熱量全部依靠過(guò)熱蒸汽的顯熱提供。
上述兩種反應(yīng)爐都是由乙苯、二乙苯和蒸汽混合氣在經(jīng)過(guò)多次熱交換后升到預(yù)定溫度進(jìn)入反應(yīng)器，在催化劑的催化作用下發(fā)生脫氫反應(yīng)的。等溫反應(yīng)爐由于反應(yīng)所用的稀釋蒸汽較少，反應(yīng)所需的熱量要靠燃料燃燒的幅射熱和對(duì)流熱提供，因此限制了等溫爐的生產(chǎn)規(guī)模;絕熱反應(yīng)爐需要大量消耗能源的蒸汽過(guò)熱器、過(guò)熱水蒸汽再通過(guò)中間再熱器、混合器進(jìn)入絕熱脫氫反應(yīng)器，熱量利用較低。同時(shí)，上述等溫反應(yīng)爐和絕熱反應(yīng)爐的轉(zhuǎn)化率和收率也較低。
為了充分合理利用熱能、強(qiáng)化催化作用、提高苯乙烯、二乙烯苯的轉(zhuǎn)化率和收率，本發(fā)明提供等溫反應(yīng)爐與絕熱反應(yīng)爐相結(jié)合的一種新型的改進(jìn)的等溫反應(yīng)爐以及附加的爐膛過(guò)熱器。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的改進(jìn)的等溫反應(yīng)爐包括燃燒室、過(guò)熱器、預(yù)熱器、混合器、熱交換器，其特征在于由等溫反應(yīng)器與絕熱反應(yīng)器組合成改進(jìn)的等溫反應(yīng)器以及爐膛過(guò)熱器。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是明顯的，首先可以合理利用熱能，提高收率和轉(zhuǎn)化率，由于在爐膛內(nèi)增設(shè)了爐膛過(guò)熱器，使進(jìn)口物料溫度和出口物料的溫度接進(jìn)，這樣有利于發(fā)揮上層催化劑的作用，而且由于進(jìn)出口物料溫差小，有可能選擇在催化選擇性最佳反應(yīng)溫度反應(yīng)，從而大大降低和控制了副反應(yīng)，提高了轉(zhuǎn)化率和收率。并可利用改進(jìn)的等溫反應(yīng)器上部的等溫反應(yīng)器出口物料為600℃左右，比進(jìn)口物溫度高的特點(diǎn)，可以滿足改進(jìn)的等溫反應(yīng)器下部的絕熱反應(yīng)器的進(jìn)料溫度的要求，省卻了對(duì)物料單獨(dú)加熱的能量，節(jié)約了燃料。同時(shí)，通過(guò)上部的等溫反應(yīng)器催化脫氫反應(yīng)的乙苯、二乙苯再度進(jìn)入裝有催化劑的下部絕熱反應(yīng)器進(jìn)一步進(jìn)行催化脫氫反應(yīng)，由于下部絕緣熱反應(yīng)器裝填的催化劑，則催化反應(yīng)的能力可大大提高。同時(shí)由于反應(yīng)物料從上部等溫反應(yīng)器直接進(jìn)入下部絕熱反應(yīng)器，是一次性地參加反應(yīng)，因此避免了乙苯、二乙苯在反應(yīng)器中多次循環(huán)，從而從工藝上降低了物料消耗，大大提高了反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和收率。采用本工藝總轉(zhuǎn)化率可提高10%左右、收率可提高5%左右，同時(shí)，由于增加反應(yīng)段(亦可多段)，投入量增大，則生產(chǎn)量增大，故本工藝適用于各種規(guī)模的苯乙烯、二乙烯苯的生產(chǎn)。
以下，將結(jié)合附圖和最佳實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但實(shí)施例并不是限定本發(fā)明。
附圖1，為本發(fā)明改進(jìn)的等溫反應(yīng)爐的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2，為本發(fā)明改進(jìn)的等溫反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
如附圖1所示，改進(jìn)的等溫反應(yīng)爐包括燃燒室[1]、耐高溫鋼管材料制成的爐膛過(guò)熱器[2]、上部為列管式固定床等溫反應(yīng)器[4]和下部為圓筒式固定床絕熱反應(yīng)器[3]組成的改進(jìn)的等溫反應(yīng)器[29]、蒸汽過(guò)熱器[5]、乙苯預(yù)熱器[6]、混合器[7]、熱交換器[8]、蒸汽過(guò)熱器[9]等組成。
物料的流程如下水蒸汽在蒸汽過(guò)熱器[9]中加熱至200℃左右，再進(jìn)入爐外熱交換器[8]經(jīng)過(guò)熱交換水蒸汽溫度達(dá)到400℃左右，在混合器[7]與乙苯或二乙苯混合氣進(jìn)入預(yù)熱器[6]，再進(jìn)入過(guò)熱器[5]管程，通過(guò)煙道氣加熱后混合氣溫度達(dá)到480℃-500℃，再經(jīng)過(guò)爐膛過(guò)熱器[2]，經(jīng)780℃-800℃煙道氣加熱后，使參加脫氫反應(yīng)的乙苯、二乙苯混合氣體達(dá)到預(yù)期的540℃-560℃溫度，由于煙道氣直接加熱節(jié)約了熱能消耗，進(jìn)入改進(jìn)的等溫反應(yīng)器的上部列管式固定床等溫反應(yīng)器[4]列管內(nèi)裝有催化劑、乙苯、二乙苯進(jìn)行催化脫氫反應(yīng)，脫氫反應(yīng)后的混合氣體溫度達(dá)到580℃-610℃左右，再進(jìn)入改進(jìn)的等溫反應(yīng)器的下部圓筒式固定床絕熱反應(yīng)器[3]，所需的反應(yīng)熱量由上部等溫反應(yīng)器[4]經(jīng)反應(yīng)后的混合氣體本身帶入的顯熱提供，這樣進(jìn)一步節(jié)約了熱能，此時(shí)，處在高溫的混合氣體在下部絕熱反應(yīng)器[3]中的催化劑的作用下，進(jìn)一步進(jìn)行脫氫反應(yīng)，這樣，大大強(qiáng)化了催化作用，如下部絕熱反應(yīng)器[3]的層床上的催化劑量為上部等溫反應(yīng)器的列管中的催化劑量的50%，則催化反應(yīng)的能力可提高50%左右。同時(shí)，參加反應(yīng)的混合氣體在改進(jìn)的等溫反應(yīng)器的上部等溫反應(yīng)器[4]進(jìn)入下部絕熱反應(yīng)器[3]是一次性參加反應(yīng)，因此避免了未反應(yīng)的乙苯、二乙苯在反應(yīng)器中多次循環(huán)，從而從工藝上大大降低了物料消耗。采用本工藝苯乙烯、二乙烯苯的總轉(zhuǎn)化率可提高10%左右、總收率可提高50%左右。同時(shí)，由于增加一段反應(yīng)段，(亦可多段)，投入量增大，則生產(chǎn)量增大，故可適用于各種產(chǎn)量規(guī)槽的苯乙烯、二乙烯的生產(chǎn)。
如附圖2所示，改進(jìn)的等溫反應(yīng)器包括主要受壓元件材質(zhì)為1 Crl8 Ni9 Ti制成的帶氣體進(jìn)口管a和測(cè)溫口b、測(cè)壓口c的上封頭[13]、計(jì)有90根裝有催化劑的列管[10]布置在上管板[23]和下管板[18]之間、上下管板之間用固定管[24]連結(jié)、上封頭[13]與上管板[23]用法蘭[11]連結(jié)，下管板[18]通過(guò)螺栓[19]和觸媒托板[16]連結(jié)，觸媒托板[16]通過(guò)支承板[28]支承，組成上部等溫反應(yīng)器[4]，反應(yīng)器[4]上下設(shè)有上下折流板[22]、[22′]，以及把反應(yīng)器[4]固定在爐膛中的支承環(huán)[25]、支承圈[26]和筋板[27];以及下部絕熱反應(yīng)器[3]由帶氣體出口管d和測(cè)溫口e、測(cè)壓口f的下封頭[14]、下封頭[14]的短節(jié)[20]和等溫反應(yīng)器[4]的變徑段[15]通過(guò)法蘭[17]連結(jié)、在短節(jié)[20]筒體上裝置觸媒托板[21]、托板[21]通過(guò)支承板[12]支承，托板[21]上可以裝填催化劑組成。
上述改進(jìn)的等溫反應(yīng)器至少帶有一層觸媒板[21]組成一段層床式絕熱反應(yīng)器[3]，或帶有多層觸媒托板[21]組成多段層床式反應(yīng)器[3];上部等溫反應(yīng)器[4]和下部絕熱反應(yīng)器[3]可以通過(guò)法蘭[17]連成一體;上部等溫反應(yīng)器[4]和下部絕熱反應(yīng)器[3]也可以單獨(dú)設(shè)置，通過(guò)管子連結(jié);而且與上部等溫反應(yīng)器[4]匹配的下部絕熱反應(yīng)器[3]的數(shù)量可以是一個(gè)以上。
權(quán)利要求
1.一種氣相催化脫氫反應(yīng)的等溫反應(yīng)爐，由燃燒室[1]、等溫反應(yīng)器[4]、過(guò)熱器[5]、預(yù)熱器[6]、混合器[7]、熱交換器[8]、蒸汽過(guò)熱器[9]等組成，其特征在于所述的等溫反應(yīng)器[4]是組合的等溫反應(yīng)器[4]與絕熱反應(yīng)器[3]，以及爐膛過(guò)熱器[2]。
2.如權(quán)項(xiàng)1所述的等溫反應(yīng)爐，其特征在于等溫反應(yīng)器[4]為列管式固定床反應(yīng)器、絕熱反應(yīng)器[3]為圓筒式固定床反應(yīng)器。
3.如權(quán)項(xiàng)1或2所述的等溫反應(yīng)爐，其特征在于等溫反應(yīng)器[4]和絕熱反應(yīng)器[3]為結(jié)合成一體的混合式反應(yīng)器[29]。
4.如權(quán)項(xiàng)1或2所述的等溫反應(yīng)爐，其特征在于絕熱反應(yīng)器[3]至少帶有一層觸媒托板[21]，也可以帶有多層觸媒托板[21]，形成一段或多段的層床式絕熱反應(yīng)器[3]。
5.如權(quán)項(xiàng)3所述的等溫反應(yīng)爐，其特征在于和等溫反應(yīng)器[4]結(jié)合成一體的絕熱反應(yīng)器[3]可以是一段或多段的層床式絕熱反應(yīng)器[3]。
6.如權(quán)項(xiàng)1或2所述的等溫反應(yīng)爐，其特征在于等溫反應(yīng)器[4]和絕熱反應(yīng)器[3]為各自單獨(dú)設(shè)置，并通過(guò)等溫反應(yīng)器[4]的出口管和絕熱反應(yīng)器[3]的進(jìn)口管連通組成。
7.如權(quán)項(xiàng)6所述的等溫反應(yīng)爐，其特征在于和等溫反應(yīng)器[4]匹配的絕熱反應(yīng)器[3]為一段或多段的層床式絕熱反應(yīng)器[3]。
8.如權(quán)項(xiàng)3所述的等溫反應(yīng)爐，其特征在于等溫反應(yīng)器[4]包括帶氣體進(jìn)口管a、測(cè)溫口b、測(cè)壓口c的上封頭[13]、裝有催化劑的列管[10]布置在下管板[18]和上管板[23]之間、下管板[18]和上管板[23]用固定管[24]連結(jié)、上封頭[13]與上管板[23]用法蘭連結(jié)、下管板[18]通過(guò)螺栓[19]和觸媒托板[16]連結(jié)、觸媒托板[16]通過(guò)支承板[28]支承、等溫反應(yīng)器[4]設(shè)有上下折板[22]、[22′]，以及通過(guò)支承環(huán)[25]、支承圈[26]和筋板[27]固定在爐膛中;下部絕熱反應(yīng)器[3]包括由帶氣體出口管d和測(cè)溫口e、測(cè)壓口f和下封頭[14]、下封頭[14]的短節(jié)[20]和等溫反應(yīng)器[4]的變徑段[15]通過(guò)法蘭[17]連結(jié)、在短節(jié)[20]筒體部位裝置觸媒托板[21]、托板[21]通過(guò)支承板[12]支承、托板[21]上放置催化劑組成。
9.如權(quán)項(xiàng)1或2所述的等溫反應(yīng)爐，其特征在于適用于乙苯或二乙苯的脫氫反應(yīng)制備苯乙烯或二乙烯苯。
專利摘要
本發(fā)明涉及等溫反應(yīng)爐，具體地說(shuō)，它是等溫反應(yīng)器與絕熱反應(yīng)器相結(jié)合形成的一種新型的改進(jìn)的等溫反應(yīng)爐，適用于以乙苯、二乙苯為原料生產(chǎn)苯乙烯、二乙烯苯等化工產(chǎn)品。它具有總轉(zhuǎn)化率、收率高、節(jié)約能源的優(yōu)點(diǎn)，由于增加了反應(yīng)段，生產(chǎn)量可以明顯增大，故適用于各種規(guī)模的苯乙烯，二乙烯苯的生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B01J8/06GK87103900SQ87103900
公開(kāi)日1988年12月14日 申請(qǐng)日期1987年5月27日
發(fā)明者唐國(guó)平 申請(qǐng)人:唐國(guó)平導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan