[发明专利]用于氧气注入流化床反应器的分布器

说明书

发明领域

本发明一般涉及分布器，更具体地，涉及一种分布器和直接添加纯氧或相对高浓度氧气到流化床反应器的方法。

技术背景

对于丙烷氨氧化制备丙烯腈的过程，通过使用纯氧取代空气可获得巨大的经济效益。典型的氨氧化过程包括反应的丙烷、氨以及流化床氨氧化反应器中的空气，该反应器含有适当的制备丙烯腈的催化剂。另外还产生高浓度的未反应原料，例如，未反应的烃和其他残余的易燃反应物。典型地，这些未反应的反应物以循环物流的方式被循环(即混合)返回到流化床反应器中。

由于与纯氧或富氧气流反应的敏感性，因此如何将含氧或高浓度氧的氧气进料输送到流化床反应器是一挑战性的难题。通过使用氧气进料取代空气进料，可燃性范围得以加宽，氧化反应因此加速。

典型地，流化床反应容器安装有一个或多个分布器，以将氧气输送到反应器的内部，并且搅动氨氧化过程中的反应物。在丙烷氨氧化过程中，反应器内部温度可从约400℃到500℃变化，因此，安装在反应容器中的分布器也同样随温度变化，负载于分布器上的反应物也随温度变化。当随反应器温度增加，常规的分布器温度也增加时，氧气进料中的燃烧物料的可燃性也增加。结果，在宽化的氧气燃烧极限内，增加了分布器燃烧的可能性，分布器发生了不良燃烧。例如，由普通金属(如碳钢或甚至是不锈钢)制造的分布器，如果用来注入纯氧或相对高浓度的氧气，其可能燃烧且在丙烷氨氧化流化床反应容器内部发生局部燃烧。

发明简要

本发明提供了一种分布器和将氧气进料注入流化床反应器的方法。分布器和方法可具体应用于以丙烷和氨为原料的氨氧化流化床催化反应器中。氧气进料可以是富氧的空气(大于21％的氧)，纯氧(100％的氧)或高浓的氧(大于50％氧)。本发明的原理可用于其他代表性的过程有石油催化裂解制汽油和其他轻质烃、残渣油焦化、焦化气化、苯或正丁烷或马来酸酐的氧化、丙烷氨氧化制丙烯腈及氯化氢氧化制氯。

根据本发明的一个方面，分布器和方法的特征在于：用来输送氧气进料的进料管，及有一喷头，其与从进料管道到分布器外部的氧气进料通道的进料管道相连接。该喷头包括喷嘴、护管和保温层，该保温层包裹管道，还包裹基本整个长度的护管。在一优选的实施方式中，管道的套管环绕管道，护管的套管围绕护管，在管道和管道套管之间、护管和护管套管之间有保温层。同时在一优选的实施方式中，护管的套管在一颊板(cheek plate)上截止，该颊板至少部分封闭护管与护管套管之间环形腔的外端部，该颊板紧密围绕护管，但与护管沿径向隔开，考虑到差异膨胀，隔开的距离要足够大。

根据本发明的另一方面，流化床反应器包括一反应容器，其包括一流化床和一安装在反应容器中输送氧气进料到流化床的分布器。分布器包括至少一个喷头，以将氧气进料气流导入流化床。喷头至少部分绝热以阻止由反应器内部到喷头内部的热传导，目的是在流化床温度高于约400℃时，保持氧气进料温度低于喷头管材(或其中的任何可燃杂质)的燃烧温度。

根据本发明的再一方面，提供了一种温度保持在约400℃或更高时，将氧气引入一流体的方法，该方法包括使用一安装在流化床内部的分布器，将氧气进料通过至少一个分布器喷头引入流化床。

根据本发明的又一方面，提供了一种由丙烷氨氧化制备丙烯腈的方法，其包括如下步骤：丙烷和氨引入流化床反应器、氧气进料通过一分布器引入到流化床反应器中，以使丙烷、氨和氧气在流化床催化剂存在的条件下发生反应制备相应的丙烯腈，而且保持分布器内氧气进料温度低于喷头管材(或其中的任何可燃杂质)的燃烧温度。

以下将对前面描述的内容及发明的其他特征进行充分的描述，而且在权利要求中特别予以指出，以下的描述和附图详细描述了本发明的一个或多个说明性的实施方式，尽管如此，也仅是本发明原理可以应用在各个方面中的其中之一或几个代表。

附图简述

图1是含有根据本发明制造的分布器的流化床反应器的简化的剖面示意图。

图2是沿图1的面2-2的流化床反应器的剖面视图。

图3是沿图2的面3-3的分布器总管的剖面视图。

图4是沿图2的面4-4的分布器总管端部的局部剖面视图。

图5是沿图2的面5-5的分布器侧管的剖面视图。

图6是沿图2的面6-6的总管和侧管接合部的分布器部分的局部剖面视图。

图7是沿在2的面7-7的总管、侧管和喷头接合部的分布器部分的局部剖面视图。

图8是沿图2的面8-8的总管、侧管、喷头和进料管道接合部的分布器部分的局部剖面视图。