專利名稱：驟冷管，用于催化氣相反應(yīng)的裝置和方法
驟冷管，用于催化氣相反應(yīng)的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種驟冷管， 一種包含所述驟冷管的裝置，以及特別是一種適 用于烯烴自熱裂化生產(chǎn)的裝置。
自熱裂化是一種生產(chǎn)烯烴的方法，其中包括將烴進(jìn)料與氧氣混合，并M: 自熱l^[七催化劑。自熱裂化催化齊賺夠支持皿富燃料可燃燒極限的燃燒。燃 燒起始于催化劑表面，并且原位產(chǎn)生^&應(yīng)物達(dá)到反應(yīng)溫度以及進(jìn)行吸熱裂化 過程所需的熱量。因?yàn)樾枰褂酶倭康倪M(jìn)料來燃燒產(chǎn)生吸熱裂化反應(yīng)所需的 熱量，通常需要4頓已預(yù)熱的混合反應(yīng)流。一lfet也，催化劑包含vni族金屬元
素，雌至少一種鉬方^^屬元素，例如鉑。自熱^f七反應(yīng)被記載在EP332289B; EP國529793B; EP國A國0709446和WO00 / 14035中。
產(chǎn)物繊常以氣態(tài)產(chǎn)物流排出反應(yīng)區(qū)，欺鵬大于80(TC例如大于900°C以 及，尤其在同樣存在壓力情況下，希望產(chǎn)物流被快3Ii也冷卻。這樣可以保證高 的烯烴的產(chǎn)量，因?yàn)楫a(chǎn)物冷卻步驟斷氐了氣態(tài)產(chǎn)物流的反應(yīng)速率從而最小化了 產(chǎn)生非所需產(chǎn)物的進(jìn)一步反應(yīng)的發(fā)生。
通常要求產(chǎn)物流在離開催化劑時(shí)驟冷，這樣產(chǎn)物流在40mS內(nèi)M^被陶氐 至80(TC，低，并且進(jìn)一步地在離開催化劑后20mS內(nèi)，盡管更長的驟冷時(shí)間 在較低的壓力下可以被接受。
采用冷凝物注入氣態(tài)產(chǎn)物流可以超敗速的^4口， itil在多^N立置，這樣 艦蒸發(fā)冷凝物辦口氣態(tài)產(chǎn)物流。
現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)將自熱裂化方法擴(kuò)大至工業(yè)規(guī)模時(shí)，可以通過f頓具有 限定尺寸的驟冷管，方便有效和快速地^4卩產(chǎn)物流。
因而，在第一方面，本發(fā)明提供了一種驟冷管，具有長度，L，直徑，D， 和每個(gè)管至少一個(gè)驟冷劑入口 ，該入口從所述管的側(cè)面輸送驟冷劑進(jìn)入管中， 和其中
D在0.04至0.10m范圍內(nèi)并且L/D至少為5 。 D伏選在0.04和0.08m范圍內(nèi)。 L/Dttit至少為10。 imi也，L/D低于15。
M: ",A^f述管的側(cè)面輸送驟冷劑iaA管中"是指驟冷劑成角度引入，與
驟冷管的縱向軸線相比，適宜地至少30° ，特別地至少45° ，和優(yōu)mt也大約 90° 。與沿著驟冷管的軸向進(jìn)行驟冷劑進(jìn)口注入驟冷劑，即平行于管內(nèi)流體的 一般方向相比，這樣提供了較好的混合，和由此更決的冷卻。(為避免疑義，顯 然當(dāng)與驟冷管縱向軸線相比不成90。時(shí)，與從驟冷管入口到出口的縱向軸線流
動方向相比較(并且4頓中與待驟冷的材料流動M:管的總體方向相比較)，引
入的特定角度同時(shí)包含少于90。和大于90°的位置，并且所有這樣的位置都意
圖包含在本發(fā)明中。)
地，旨驟冷管具有兩個(gè)或四個(gè)驟冷劑入口，適宜地大約等距離的圍
繞驟冷管間隔開。
齡驟冷劑進(jìn)口可以包含一個(gè)f^蟲的噴嘴或是多個(gè)噴嘴，例如2到7個(gè)噴 嘴。典型地，它們將被密集設(shè)置以最小化進(jìn)口噴嘴的排列尺寸。
imt也，驟冷劑以很多不同的角度M:噴嘴/進(jìn)口引入管的偵靦，與驟y糟
的縱向軸線相比，各角度個(gè)別是至少30。，特別地至少45。。
{頓中，*驟冷管可以被進(jìn)口端，在這一端待驟冷的流體被引入，以及
在另一端的出口端所限定。驟冷劑入口 (至少第一噴嘴，其中多于一個(gè)噴嘴被
安裝在針進(jìn)口) 一般在每個(gè)驟冷管最接駄口端的部分，因此驟冷劑能在進(jìn)
入驟維后，與待糊流體盡可能快地撤蟲。 管的直徑，D，是本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)。
關(guān)于本申請的管直徑，發(fā)l^f述管的L/D至少為5時(shí)育,保證驟冷劑和氣 態(tài)產(chǎn)物流條所述管的長度內(nèi)很好的混合，這保證了快速的7襯卩。相反地，在 更大的直徑上即使顯著更長的驟冷管也不能提供需要的驟冷，并且當(dāng)然不能縮 短時(shí)間規(guī)豐幾not in as short a time-scale)。
雖然提供比那些要求保護(hù)的更窄的管能進(jìn)一步地增加驟冷劑/氣體的接觸 和由此增加驟7令效率，進(jìn)一步地7咸少驟7令時(shí)間，但這樣的管已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)具有許
多不足，包括
i) 如果D太小，顯著量的itA驟冷管側(cè)面的驟冷劑^ii^荊賴卩注射側(cè) 的管的遠(yuǎn)端壁，這樣降低了混合〃賴卩效率并且產(chǎn)生管上的靜電應(yīng)力，
ii) 如果D太小，在啟動時(shí)如影JC接觸到遠(yuǎn)端壁會向上偏轉(zhuǎn)并影響催化劑 下方的區(qū)域，例如低溫運(yùn)行(trip)，和
iii)隨著D增加，驟冷管的體積的SA增加導(dǎo)致增加了用于焦炭形成的表 面積。
本發(fā)明的驟冷管優(yōu)選對氣體或氣術(shù)驟冷劑混合物通過驟冷管的流動無阻 礙或限制。這樣最小化了待驟^H條驟冷管中的停留時(shí)間(也提供了在相對 小規(guī)模上驟冷管的更簡單的工程設(shè)計(jì))。
在本發(fā)明第一方面，當(dāng)在工業(yè)規(guī)模上使用大量的管對熱的，氣態(tài)自熱裂化 產(chǎn)物流 冷時(shí)，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的驟冷管能提供最佳的驟冷。特別地，根據(jù)本發(fā) 明的驟冷管被發(fā)現(xiàn)在少于20ms，特別是少于10ms的停留時(shí)間內(nèi)能提供好的混 合和有效的驟冷。
由此，在第二方面，本發(fā)明提供了一種體，用于f魏一氣態(tài)反應(yīng)物流體 和第二氣態(tài)反應(yīng)物流體反應(yīng)形成氣態(tài)產(chǎn)物流體，
其中裝置包括至少一個(gè)用于第一氣態(tài)反應(yīng)物流體的第一供給部件，至少一 個(gè)用于第二氣態(tài)反應(yīng)物流體的第二供給部件，催化劑區(qū)域，和產(chǎn)物驟冷區(qū)域，
其中催化劑區(qū)域具有橫截面面積CA，至少0.01m2，
其中產(chǎn)物驟冷區(qū)職催化齊嘔域的下游和包含多個(gè)，N，驟冷管，*管 具有長度L，直徑D，和橫截面面積QA， ^驟冷管具有^^管至少一個(gè)驟冷
齊U入口，該入口iA^f述管的側(cè)面輸入驟冷劑至管內(nèi)，和其中， D在0.04至0.10m范圍內(nèi)， L/D至少為3，和
(NxQA)/CA在0.07至0.31范圍內(nèi)。
本，適用于自熱裂化方法，或者其它需要快3I冷卻由第1態(tài)流體和第 二氣態(tài)流體M31催化劑反應(yīng)生成的氣態(tài)產(chǎn)物流體的方法。
催化劑區(qū)域的橫截面(CA)通常至少為0.05m2，，至少0.1m2。 催化劑區(qū)域的橫截面通常少于1.21112,雌少于0.5m2。 最imi也，催化齊J區(qū)域的禾織面在0.2到0.3r^范圍內(nèi)。 4頓中催化劑區(qū)域包含催化劑。催化劑深度雌0.02至0.1m范圍內(nèi)。 催化劑區(qū)域的橫截面的^U1常與反應(yīng)器內(nèi)部禾纖面的微相同。 反應(yīng)器的內(nèi)部橫截面可以是圓形。
可替換的，反應(yīng)器的內(nèi)部橫截面可以是非圓形的，比如多邊形的， 規(guī) 則的多邊形，具有至少四條邊，tt^M少5條邊和，少于8條邊，例如六邊形。
該裝置包括多個(gè)管，N。如此，N至少為2。管的最佳個(gè)數(shù)取決于催化劑區(qū) 域的總橫截面，以及，通常隨催化劑區(qū)域的，纖面的增長而增長。因而，比鄉(xiāng) x QA) / CA給出了 N個(gè)驟冷管的總的，繊面積與催化劑區(qū)敏黃截面積的比率。 (針管的橫截面積(QA)與其直徑D成一定比例，傲照方程式QA—0.5xD) 2x兀。)
地，(NxQA)/CA小于0.25,例如在范圍0.08至0.25范圍內(nèi)。更加 ，地，(NxQA)/CA至少為0.1，以及，最tm地，在范圍0.1至0.2。
通常N至少為3。優(yōu)選地，N小于20，更加優(yōu)選他小于IO。
tt^t也D至少為0.06m和/或小于或等于0.085m。
在第二方面L/D至少為3。 iti^t也，L/D至少為4，更力口,ite少為5， 比如至少為IO。特別地，如先前指出，具有至少為5的L/D的驟^f被發(fā)現(xiàn)能 保證在所述管的長度內(nèi)驟冷劑和氣態(tài)產(chǎn)物流體的好的混合，保證快ili也冷卻。 然而根據(jù)下游的需要，更短的在范圍3至5之間的L/D也能提供足夠的混合和 y轉(zhuǎn)口。 ，L/D小于15，例如從10至15。
第一和第二氣態(tài)反應(yīng)物流體im在接觸催化劑區(qū)域的催化劑之ltr混合和立
即預(yù)熱。因而，該體雌地在催化齊lj區(qū)域的上游包含混合和預(yù)熱部分。任何
適宜的混合和預(yù)熱部件可以被使用。更加i^t也，該^g包含混合和預(yù)熱部分，
其利用用于各自反應(yīng)物各含有多個(gè)出口的第一和第二供給部件，如
WO2004/074222記載的那樣。
因而，該， 地包含至少一個(gè)用于第一氣態(tài)反應(yīng)物流體的第一供給部 件，至少一個(gè)用于第二氣態(tài)反應(yīng)物流體的第二供給部件，停留區(qū)域和催化劑區(qū) 域，
其中第一供給部件包含多個(gè)第一出口用以傳 態(tài)反應(yīng)物流體，并且 第二供給部件包含多個(gè)第二出口用以傳麟二氣態(tài)反應(yīng)物流體，
該停留區(qū)域?yàn)槎?L的，位于相應(yīng)于第一和第二氣態(tài)反應(yīng)物流體流動的第一 和第二供給部件的下游，并且與第一和第二供給部件流體連接，
催化劑區(qū)域位于相應(yīng)于第一和第二氣態(tài)反應(yīng)物流體流動的停留區(qū)域的下 游，并且與停留區(qū)職體連接，禾口
其中第一供給部件和第二供給部件被排列使得第一和第二氣態(tài)反應(yīng)物流體
以一種基本上平行的方式^f蟲并且在接觸停留區(qū)^箭混合。
混合裝置的多個(gè)出口優(yōu)選地采用一種規(guī)則的樣式，比如記載在WO
2004/074222的。這樣導(dǎo)雜有效的供給。雌的能超l返樣目的的構(gòu)造是鄉(xiāng) 形(這里一個(gè)出口有6個(gè)最相鄰的出口，與其具有相同的間隔，為規(guī)則的7^ii 形構(gòu)造)。
該停留區(qū)域是多孔的，并且保證當(dāng)反應(yīng)物M該區(qū)域時(shí)分散，這樣它們離 開停留區(qū)域時(shí)充分地均一地分布到停留區(qū)域的橫截面上，并且由此充分地均一 地分布到隨后的催化劑區(qū)域的橫截面上。
停留區(qū)域可以由多孔金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)成，但是,多孑L材料是非金屬例如陶瓷 材料。適宜的陶瓷材料包括鋰鋁硅酸鹽(LAS)，氧化鋁(A1203)，穩(wěn)定的氧化 鋯，鈦酸鋁，niascon，堇青石，多鋁紅柱石，硅土和氧鋯基磷,。 的多 孔材料是a型氧化鋁或堇青石。該多 L材料可以是球形或者其它顆粒形狀?？?替代地，多孔材料可以是泡沫的形式。
皿地，該裝置被設(shè)計(jì)自加壓時(shí)使用，例如在大于0.5barg的壓力下，優(yōu) 選在至少10barg的壓力下，和更加im在至少15barg壓力下。壓力優(yōu)i^f氐于 50barg，和更加^i^低于35barg，例如在范圍20至30barg內(nèi)。
該催化劑區(qū)域通常包含位于反應(yīng)區(qū)域的由合適支架支撐的催化劑床，比如 催化劑筐。 地，為了防止氣體從催化劑和支架間的催化劑旁fflil，催化劑 和支架間的所有空隙都被適宜的密封材料填充。適宜的密封材料包括Ait礦物 棉例如陶瓷棉，這樣可以環(huán)繞在支架中催化劑的，。另外催化劑可以在邊緣 涂敷類似于主催化劑支撐材料的材料，比如氧化鋁，以幫助該密封。 艦該裝置能有利地部分氧化氣態(tài)進(jìn)料。
本發(fā)明也提供了一種方法，其中第1態(tài)反應(yīng)物流體和第二氣態(tài)反應(yīng)物流 體與催化齊湘接觸以生產(chǎn)氣態(tài)產(chǎn)物流體，該產(chǎn)物流體離開催化劑后被驟冷，所 述方法被進(jìn)行在一種體和/或如此處描述的驟^t中。
M51在驟冷管中產(chǎn)物流體和驟冷劑撤蟲超幌冷。該驟冷劑可以是氣體或液 體。該驟冷劑可以是隋性驟冷劑或是活性驟冷劑，例如，烴，特別是能夠裂化 產(chǎn)生烯烴的烷烴或烷烴混合物。當(dāng)驟冷劑為氣體時(shí) 為惰性氣體。 地驟 冷劑為液體例如水。
驟冷劑，比如水，通常注入時(shí)，其壓力高于氣態(tài)產(chǎn)物流體的壓力，比如
100barg，并且通常注入時(shí)，溫度范圍在10040(TC之間并且優(yōu)選為200-350。C例 如30(TC。在高壓和高溫時(shí)注入驟冷劑保證了大部分驟冷劑在反應(yīng)器的壓力下瞬 間蒸發(fā)，并且因此在氣態(tài)產(chǎn)物流體中導(dǎo)致非常決速的溫度下降。
產(chǎn)物流M離開催化劑時(shí)被驟冷，旨為80(TC或更低，^i也在離開催化 劑40ms內(nèi)和有利地在20ms內(nèi)。產(chǎn)物流體可以在離開催化劑時(shí)被驟冷使得產(chǎn)物 流體的M^被降低到70(TC和80(rC之間，或可以被驟冷以降低纟鵬，例如600 C頓低(再次im在離開催化劑40ms內(nèi)，有利地在20ms內(nèi))從而最小j爐 一步反應(yīng)。
im地第^態(tài)反應(yīng)物流體包含含氧氣體和第二氣態(tài)，物流體包含氣態(tài)麟烴。
更加 地，含氧氣體和氣^^烷烴與催化齊湘接觸，該催化劑能夠支持 在其中發(fā)生自熱裂化的常規(guī)富燃料界限以外的燃燒，以產(chǎn)生一種或多種烯烴。
因而，在本發(fā)明的一4^寺定的實(shí)船案中，氣^l^烴和含有針氧的氣 體與催化劑接觸，該催化齊脂巨夠支持常規(guī)富燃料可燃性界限以外的燃燒，以產(chǎn) 生含有烯烴的氣態(tài)產(chǎn)物流體，其產(chǎn)物流體在離開催化劑時(shí)被驟冷，所述方法被 在裝置和/或4柳如此處描述的驟7糟中進(jìn)行。
當(dāng)^烷烴氣體和含有分子的氧的氣體與催化劑相接觸，該催化劑育,支持 常規(guī)富燃料可燃性界限以夕卜的燃燒，麟烴氣體開始在催化劑上燃燒，并且這 樣升高反應(yīng)物溫度至工藝溫度和進(jìn)行吸熱裂化方法以生產(chǎn)烯烴所需的熱就在此
處發(fā)生o
用于自熱裂化的催化劑可以不被支撐，比如金屬紗網(wǎng)的形式，但i^被支 撐。任何適宜的支撐材料可以被f頓，比如陶瓷^^屬支撐材料，但陶瓷支撐 材料通常是優(yōu)選的。當(dāng)使用陶瓷支撐材料時(shí)，陶瓷支撐材料的成分可以是任何
氧化物或氧化物的組合物，，高溫例如60(TC和120(TC之間保持穩(wěn)定。支撐 材料 具剤氐的熱膨脹系數(shù)，禾口能抵抗高溫時(shí)的相位分離。
適宜的陶瓷支撐材料包含堇青石，多鋁紅柱石，鋰鋁硅離(LAS)，氧化 鋁(例如a-M03)，穩(wěn)定的氧化鋯，鈦酸鋁，niascon，和氧鋯基磷勝丐。陶瓷 支^t才料可以被洗滌涂敷，例如，M>M203。
支撐材料im是泡沫的形式或是蜂窩整料。
烴和含分子的氧的氣體，在接觸催化劑前混合和預(yù)熱，加熱烴和氧的過
程或者先于混合過程，^后于、混合^:禾呈，或者兩者結(jié)合。
優(yōu)選的用于自熱裂化的烴是具有至少兩個(gè)碳原子的ll烷烴。例如，烴可以
是氣態(tài)烴，比如乙烷，丙烷或丁烷，或液態(tài)烴，比如石腦油或FT液體。這里液
態(tài)的烴將被處理，它應(yīng)被蒸發(fā)以形成氣態(tài)反應(yīng)物流體以用于本發(fā)明中。 含氧氣體可以被提供為倒可適宜的含有肝氧的氣體，比如分子的氧氣本
身或是空氣。
tt^t也，氫氣被同步加入自熱i^七反應(yīng)。氫氣的同步加入是有禾啲，因?yàn)椋?在自熱裂化催化劑存在下，氫氣相對于烴優(yōu)先;)t燒反應(yīng)，從而增加了全部過程 中烯烴的選擇性。燃i燒的氫氣的數(shù)量可以被用于控制產(chǎn)生的熱量和由此的裂化 苛刻度。因而氫氣與氧氣的摩爾比率能在任何可操作的范圍內(nèi)改變，只要生產(chǎn)
出包含烯烴的自熱劍七產(chǎn)物流體。適宜地，氫氣與氧氣的摩爾比在0,2至4的范 圍內(nèi)，優(yōu)選地，在0,2至3的范圍內(nèi)。
烴和含氧氣體可以樹可適宜的摩爾比與催化劑接觸，只要生產(chǎn)出含有烯烴 的自熱裂化產(chǎn)物流體。優(yōu)選的烴與氧的化學(xué)計(jì)量比值為烴完^^燃 二氧化碳 和7K所需的烴與氧的化學(xué)計(jì)量比值的5至16，優(yōu)選地，5至13.5倍，優(yōu)選地，6 至10倍。
，地，反應(yīng)物在大于20， 000h、arg"和，最i^t也，大于100， OOO^barg" 的 于壓力的氣時(shí)空 ^1催化劑。例如，在20barg的壓力下，氣時(shí)空速最 地，大于2， 000， OOOh"。然而應(yīng)當(dāng)這樣理解，最適宜的氣時(shí)空速 于進(jìn) 料組合物的性質(zhì)。
自熱^[七步驟可以適宜地在催化齊咄口纟鵬范圍60(TC至1200。C進(jìn)行。適 宜的催化劑出口溫度是至少72(TC比如至少75(rC。優(yōu)選地，自熱裂化步驟在范 圍為850。C至105(TC禾口，更力口imt也，范圍為850。C至100(TC的催化齊咄口溫
度下發(fā)生。
自熱裂化步鵬常在大于0^啤的壓力下操作，ttii壓力至少10barg，和 更加雌壓力至少15barg。該壓力ttit低于50barg，和更加^^低于35barg， 例如在20至30barg的范圍內(nèi)。
自熱裂化的催化齊脂,支持在富燃料可燃燒界限以外的燃燒。該催化劑通
常包含環(huán)族金屬元素作為其活性成分。適宜的vm族金屬元素包括鉬，鈀，
釕，銠，辦B銥。銠，和更特別地，鉑和鈀^it的。典型的Vffl方錢屬元素
基于催化劑的總干錢的載量范圍在0.01至100wt^之間，雌地，在0.01至 20wt^之間，和更加皿地，在0.01至10wt^之間。
當(dāng)Vffl族催化劑被使用時(shí)，優(yōu)選其與助催化劑共同使用。助催化劑可以是 mA， IVA和/或VA総屬元素?？商娲?，助催化劑可以是過渡金鳳過渡金
屬助催化劑與那些可以用作vm族過m屬催化成分相比，是不同的金屬元素。 微的助催化劑從鎵，銦，錫，鍺，銀，金或銅的組中選取。vm族金屬與助
催化劑的原子比可以是l: 0.1-50.0，優(yōu)選地，1: 0.1-12.0。
經(jīng)輔助的(promoted)催化齊啲iM例子包括ffi/鎵，掛銦，敏錫，掛鍺，鉑 /銅，鄉(xiāng)錫，假鍺，！E/銅，敏錫，敏俗銅和掛鄉(xiāng)錫催化劑。
為避免疑義，催化劑中的vin族金屬元素和助催化劑可以是以任何形式存
在，例如，以金屬，或以金屬化合物的形式，比如氧化物。
催化劑可以由現(xiàn)有技術(shù)中的任何已知方法制備。例如，凝膠法和濕浸漬法 技術(shù)可以被f頓。典型地，支撐材料被一個(gè)或多M有該金屬的溶液浸漬，干 燥并且隨后在空氣中煅燒。支撐材料可以被一步或多步浸漬。優(yōu)選地，采用多 重的浸漬步驟。支撐材料 地在每次浸漬之間干燥和煅燒，并且隨后進(jìn)行最 終的煅燒，優(yōu)選地，在空氣中煅燒。隨后煅燒后的支^t才料可以被還原，例如， 采用氫氣氛中的熱處理手段。
雖然以上記載的催化劑是以單獨(dú)的催化劑形式存在，催化劑可以^ft他以
連續(xù)催化劑床的形式存在，例如，如WO02/04389記載的。
氣態(tài)產(chǎn)物流體，除烯烴外，通常會包含未反應(yīng)的,^n體，氫氣， 一氧 化碳和甲垸，以及可能包含水，和少量乙炔，芳烴和二氧化碳，這些氣體需要 從所需的烯烴中分離。需要注意的是關(guān)于產(chǎn)物流體所用的"氣態(tài)"一詞指的是 流體剛離開催化劑時(shí)的形態(tài)，和所述流體中的組分，比如7K，在較低的溫度下 可以是液態(tài)的。驟7^1后，對所述流體所需的分離可以以任何適宜的技術(shù)實(shí)現(xiàn)， 比如胺洗，以去除二氧化碳和任何的水，脫甲烷塔，以分離氫氣， 一氧化碳和 甲烷，脫乙烷塔，以從乙烷和乙烯中分離C3+烴，以及C2分離塔以從乙烷中分 離乙烯。
本發(fā)明尤其適用于工業(yè)規(guī)模的裝置和方法。"工業(yè)規(guī)模"依據(jù)過程自身而 定，但是反應(yīng)撒催化齊蛛典型的產(chǎn)量至少為50ktpa的烴(存頓過一個(gè)反應(yīng)器 時(shí)，J燕個(gè)反應(yīng)器)，雌至少100ktpa的烴(針反應(yīng)器)。
例如，為了用自熱l^化方法生產(chǎn)烯烴，X^規(guī)模典型的產(chǎn)量為至少25ktpa 烯烴(每個(gè)反應(yīng)器)，tt^M少75ktpa烯烴(*反應(yīng)器)。 現(xiàn)iOT附圖l和2的方式辨ij說明本發(fā)明，其中 圖lg，以示意性方式，依照本發(fā)明一實(shí)^"案的驟冷管，和 圖2，以示意性方式，依照本發(fā)明的驢的產(chǎn)物驟冷區(qū)域頂部的橫截面。 根據(jù)附

圖1， (A)示出驟冷管(1)的橫截面，直徑(D)，其具有3個(gè)驟 冷劑入口， (2a《)，圍繞驟7糟(1)等距離間隔。M驟冷劑進(jìn)口的驟冷劑的 噴射由虛線示意性的g。同樣根據(jù)圖l， (B)示出驟冷管(1)的側(cè)視圖，表 示出長度L，賊這副圖中是直徑D的6倍。同樣圖l (B)所示是一個(gè)賴蟲的 入口 (2)的輪廓圖(其能^f餓圖l (A) 2a至2c中任意一個(gè)入口)，示出該 入口 (2)包含4個(gè)噴嘴(在管(1)的縱向軸線方向間隔開)。典型地，驟7^t 將被連接到適宜的進(jìn)口 (3)(由虛線示出)，產(chǎn)物氣體流(4) ililS里能夠從 上游的較高，纖面的催化劑區(qū)J^A驟y糟。
根據(jù)附圖2，表示出產(chǎn)物驟冷區(qū)域頂部的橫截面，示出3個(gè)管(1)，各具 有直徑，D，間隔穿過反應(yīng)器(5)的，纖面，其對應(yīng)于催化劑區(qū)域的橫截面。 謝黃截面(5)具有一直徑，CZD。在該實(shí)施例中，(NxQA)/CA等于0.17 (D/CZD 為0.24和QA/CA為0.058)。 實(shí)施例
本發(fā)明釆用計(jì)算流胸力學(xué)(CFD)模擬出催化劑區(qū)域具有600讓的直徑， 給出的橫截面積，CA，為0.281112。
一個(gè)對比例采用具有200mm直徑和1500mm長度(L/D為7.5)的驟冷管 模擬實(shí)施。驟冷管具有8個(gè)驟冷劑入口，針入口各有一個(gè)噴嘴，入口圍繞驟
冷管的頂部等距離的間隔開。
水在31(TC和100barg的壓力下以4k^s的總速率，通過所述的進(jìn)口被加入 到產(chǎn)物流體中，產(chǎn)物流M^為92(TC，壓力為30barg，離開催化齊啲線M為 15m/s (給出一個(gè)在管內(nèi)的平均速度135m/s)。在驟7^t的底部(其相當(dāng)于產(chǎn)物 氣條驟冷管中的平均停留時(shí)間為ll.lms)，觀察到產(chǎn)物氣粘徵纖面上^^ 顯著的變化(接近20(TC)，表現(xiàn)出不好的混合，和顯著部分的產(chǎn)物流體仍然接 近900。C，產(chǎn)物流tt驟冷管的中心部得到非常有限的驟冷。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案也被模擬實(shí)施。在這個(gè)實(shí)施例中，4細(xì)了七個(gè)
驟^f，都具有100mm (O.lm)的直徑，D，和500mm的長度(L/D=5)。 [(N xQA)/CA等于0.19。 ] ^^驟冷管具有4個(gè)驟冷劑入口，以及每個(gè)入口各有一 個(gè)噴嘴，該進(jìn)口被等距離的圍繞驟冷管的頂部間隔開。
同樣地，7jC在31(TC和100barg的壓力下以每個(gè)驟冷管0.57kg/s的總速率(因 此7^t的總水流為4k^s，與比較例中單僧的相當(dāng))被加入到產(chǎn)物流體中， 產(chǎn)物流^^度為92(TC，壓力為30barg，離開催化劑的線速度為15m/s (在旨 管內(nèi)的平均線M為77m/s)。這樣情況下，可以在管底部得到相對均勻的溫度 分布，平均大約為80(TC，表現(xiàn)出很好的混合和有效的驟冷。事實(shí)上，在驟^t
橫截面上所有點(diǎn)的產(chǎn)物氣體的》鵬在氣體向下M:驟冷管一半以前已降低到氐
于900。C。
盡管如此，產(chǎn)物氣條驟7賴中的平均停留時(shí)間也降低了艦40%至6.5 毫秒。
權(quán)利要求
1、一種驟冷管，具有長度，L，直徑，D，和每個(gè)管至少一個(gè)驟冷劑入口，該入口將驟冷劑從所述管的側(cè)面輸入管中，和其中，D在0.04至0.10m范圍內(nèi)并且L/D至少為5。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l驟冷管，其具有兩個(gè)至四個(gè)驟冷劑入口。
3、 一種裝置，用于^mi態(tài)反應(yīng)物流體和第二氣態(tài)反應(yīng)物流體反應(yīng)形成 氣態(tài)產(chǎn)物流體，其中該裝置包括至少一個(gè)用于第一氣態(tài)反應(yīng)物流體的第一供給部件，至少 一個(gè)用于第二氣態(tài)反應(yīng)物流體的第二供給部件，催化劑區(qū)域，和產(chǎn)物驟冷區(qū)域，其中催化劑區(qū)域具有橫截面面積CA，至少0.01m2，其中產(chǎn)物驟冷區(qū)域設(shè)置在催化劑區(qū)域的下游和包含多個(gè)，N，驟冷管，每 個(gè)管具有長度L，直徑D，和橫截面面積QA，每個(gè)驟冷管具有^ht至少一個(gè) 驟冷劑入口，該入口從所述管的側(cè)面輸入驟冷劑至管內(nèi)，和其中，D在0.04至0.10m范圍內(nèi)，L/D至少為3，和 (NxQA)/CA在0.07至0.31范圍內(nèi)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3裝置，其中(NxQA)/CA小于0.25。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3或4裝置，其中N至少為3并且小于20。
6、 一種方法，其中將第~^態(tài)反應(yīng)物流體和第二氣態(tài)反應(yīng)物流體與催化劑 相接觸以生產(chǎn)氣態(tài)產(chǎn)物流體，產(chǎn)物流條離開催化劑時(shí)被驟冷，所述驟冷4柳 根據(jù)權(quán)利要求1艦利要求2的驟冷管實(shí)施。
7、 一種方法，其中將第^n態(tài)反應(yīng)物流體和第二氣態(tài)反應(yīng)物流體與催化劑 相接觸以生產(chǎn)氣態(tài)產(chǎn)物流體，產(chǎn)物流條離開催化劑時(shí)被驟冷，所述方法在權(quán) 利要求3至5任一項(xiàng)的裝置中實(shí)施。
8、 一種采用自熱m生產(chǎn)烯烴的方法，其中將氣^l^烴和含有分子氧的 氣體與催化劑相接觸，該催化齊脂g夠支持常規(guī)富燃料可燃燒界限以外的燃燒，以生產(chǎn)包含烯烴的氣態(tài)產(chǎn)物流體，其產(chǎn)物流條離開催化劑時(shí)被驟冷，所述方 法在根據(jù)禾又利要求3至5任一項(xiàng)的裝置中實(shí)施。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種驟冷管，具有長度(L)，直徑(D)和每個(gè)管至少一個(gè)驟冷劑入口，其入口從所述管的側(cè)面輸送驟冷劑進(jìn)入管中，和其中，D在0.04至0.10m范圍內(nèi)并且L/D至少為5。本發(fā)明也涉及一種具有一個(gè)或多個(gè)所述驟冷管的裝置，其中所述裝置包含催化劑區(qū)域，其可具有至少為0.01m²的橫截面面積。在使用所述管和/或所述裝置的方法中，第一氣態(tài)反應(yīng)物流體和第二反應(yīng)物流體與催化劑接觸以生產(chǎn)產(chǎn)物流體，產(chǎn)物流體在離開催化劑時(shí)被驟冷。還請求保護(hù)一種采用自熱裂化生產(chǎn)烯烴的方法。
文檔編號B01J7/02GK101360552SQ200680051327
公開日2009年2月4日 申請日期2006年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月20日
發(fā)明者D·A·科爾曼 申請人:英尼奧斯歐洲有限公司