[发明专利]一种用于甲烷转化强化取热的流化床反应器

说明书

本发明涉及一种用于甲烷转化强化取热的流化床反应器，一种用于甲烷转化强化取热的流化床反应器，包括两个甲烷转化制乙烯的流化床，每个流化床气体出口连接一个换热器，第一流化床（1）底端设有第一主进气口（1a）和第一副进气口（1b），第一主进气口（1a）通过第一分布板（1j）进入第一流化床（1）反应腔中，第一副进气口（1b）通过第一分布管（1g）进入第一流化床（1）反应腔中。

技术领域

本发明涉及一种用于甲烷转化强化取热的流化床反应器，特别涉及甲烷一步法制乙烯强化取热的流化床。

背景技术

乙烯是石油化工和有机化工的重要产品，随着世界经济的发展，乙烯的需求量将逐年增加，原料更加轻质化和清洁化。甲烷氧化偶联制乙烯（OCM）是生产乙烯技术的重要技术，它以天然气为原料，在催化剂作用下经氧化偶联一步即可得到乙烯，具有能耗低、过程简单的优点。

近年来，国内外一些科研工作者在OCM催化剂转化率、选择性及寿命等方面做了大量的改进工作，提高了乙烯的收率。其中，国外以美国Siluria公司为代表，其开发的OCM催化剂在固定床反应器中已进入中试阶段；国内中科院兰州化学物理研究所针对OCM过程，开发了Na₂WO₃-Mn/SiO₂催化剂，具有良好的应用前景。值得注意的是中科院大连化学物理研究所开发的无氧催化转化制乙烯技术，获得了国内外的广泛关注。

高效催化剂的研发推进了OCM技术的工业化进程，但OCM过程强放热、温度分布不均等特点降低了催化剂的寿命。因此，开发一种高效取热的OCM反应器迫在眉睫。目前用于OCM反应工艺的反应器类型主要有固定床反应器和流化床反应器，流化床反应器具有温度均匀、高效取热、可在线更换催化剂、易大型化生产等优点，成为技术研发的重点。

发明内容

本发明针对甲烷氧化偶联转化制乙烯的反应特性，提供一种具有甲烷高转化率、乙烯高选择性和高收率的甲烷转化强化取热的流化床反应器与工艺。

为了达到本发明的目的，采用技术方案如下：

一种用于甲烷转化强化取热的流化床反应器，包括两个甲烷转化制乙烯的流化床，每个流化床气体出口连接一个换热器，第一流化床（1）底端设有第一主进气口（1a）和第一副进气口（1b），第一主进气口（1a）通过第一分布板（1j）进入第一流化床（1）反应腔中，第一副进气口（1b）通过第一分布管（1g）进入第一流化床（1）反应腔中，第一流化床（1）反应腔外壁由第一耐火材料（1h）制成，第一流化床（1）反应腔内壁上有第一换热管（1f），在第一换热管（1f）下方有第一冷却介质进口（1d），在第一换热管（1f）上方有第一冷却介质出口（1e），第一流化床（1）顶端设有第一气体出口（1c），第二流化床（2）与第一流化床（1）结构相同。

所述的第一原料反应气（5b）从第一流化床（1）的第一主进气口（1a）通过第一分布板（1j）进入第一流化床（1）反应腔中，第二原料反应气（5a）分为两路，一路从第一流化床（1）的第一副进气口（1b）通过第一分布管（1g）进入第一流化床（1）反应腔中，一路从第二流化床（2）的第二副进气口（2b）通过第二分布管（2g）进入第二流化床（2）反应腔中，第一流化床（1）产品气体从第一气体出口（1c），通过第一换热器（3）降温后进入第二流化床（2）的第二主进气口（2a），然后通过第二分布板（2j）进入第二流化床（2）反应腔中，第二流化床（2）的产品气体从第二气体出口（2c）排出，通过第二换热器（4）冷却后排出，第一低温冷却介质（6a）分两路分别从第一流化床（1）的第一低温冷却介质进口（1d）和第二流化床（2）的第二冷却介质进口（2d）进入第一换热管（1f）和第二换热管（2f），经过加热后的第一高温冷却介质（7a）从第一流化床（1）的第一冷却介质出口（1e）和第二流化床（2）的第二冷却介质出口（2e）流出，第二低温冷却介质（6b）分两路分别进入第一换热器（3）和第二换热器（4）进行换热后变成第二高温冷却介质（7b）流出。