[发明专利]高温裂解反应器和高温裂解反应系统以及烯酮类化合物的制备方法

说明书

本发明涉及化工生产领域，公开了高温裂解反应器和高温裂解反应系统以及烯酮类化合物的制备方法，该高温裂解反应器包括：裂解反应管(5)、电磁线圈(6)、至少一个加热棒(7)、阻抗匹配器(8)和射频电源(9)；所述加热棒(7)轴向设置于所述裂解反应管(5)内部；电磁线圈(6)缠绕在裂解反应管(5)外壁；电磁线圈(6)端接口与阻抗匹配器(8)相连，阻抗匹配器(8)与射频电源(9)相连。采用本发明提供的高温裂解反应器，使得在相同的运行周期下，高温裂解反应系统耗能更低，废气排放量少。

技术领域

本发明涉及化工生产领域，具体涉及高温裂解反应器和高温裂解反应系统以及烯酮类化合物的制备方法。

背景技术

高温热裂解是指有机物在无氧条件下吸收热能而发生的分解反应。工业生产中常采用高温热裂解的方法将高碳烃转化为低碳数的烷烃、烯烃、芳烃等，如丙烷、丁烷、乙烯、丙烯、苯、甲苯、二甲苯。特别的，在一些工艺中采用高温热裂解将羧酸类化合物如醋酸、异丁酸、己酸、辛酸等转化为乙烯酮、二甲基乙烯酮等重要的中间体，进而合成具有高附加值的产品。高温裂解反应设备是这些工艺的关键所在，其运行质量的好坏直接影响产品质量和经济效益。

加热方式是高温裂解反应设备的核心技术，它直接决定了反应器内温度分布均匀性、原料的升温速率、产物的选择性以及反应管的寿命。工业上主要采用电加热和燃烧加热两种方法对反应管进行加热，二者均为外加热方法，其中电加热具有操作简便、反应管表面加热强度均匀、反应管操作寿命长等优点，但耗电量巨大，生产成本高，经济效益低。目前工业上进行高温热裂解反应时主要采用燃料(液体或气体)燃烧加热的方法，将燃料与空气混合燃烧，所释放的热量在裂解炉内形成高温环境，进而对反应管进行加热。CN107723019A、CN104371754A、CN103992813A和CN205676422U采用燃烧加热的方法进行石油烃类裂解制乙烯。CN204779423U、CN208187122U和CN101817736A同样采用燃烧加热的方法进行醋酸裂解制乙烯酮。在燃烧加热这种方式中，辐射段吸收热量的大小及受热均匀性与燃烧器的布置方式密切相关。虽然底部与侧壁联合供热方式可提高反应管的受热均匀性，但由于与火焰长期接触，易发生炉管变形、泄露和开裂等问题。此外，裂解副反应导致的积碳附着在反应管内壁会降低对流传热效率，导致反应管受热均匀性恶化。从目前工业裂解炉的操作状况来看，采用燃烧加热方式的裂解炉存在运行周期短、故障率高、反应管寿命短的问题，大大增加了生产成本。

专利申请CN108246210A采用微波加热耦合喷雾技术进行油脂的高温裂解反应，通过多向喷嘴对反应液进行雾化，进而采用微波加热的方法实现液滴快速升温，该方法的优点是降低了反应介质与传热面间的接触热阻，通过介质自发热的方法实现快速升温。但由于不同体系或反应物的吸波性能存在明显差异，该加热方式只适用于吸波性能较好的物料。专利申请CN105647569A披露了一种电磁加热多级催化裂解流化床，所用的热载体为金属负载催化剂颗粒，通过电磁加热在金属表面形成涡流，进而释放热量对反应器进行加热。该方法无需反应介质有很强的吸波性，但由于高温热裂解反应副反应多，需要在短停留时间、高空速的条件下操作，以金属负载催化剂颗粒为热载体和流化颗粒将导致床层压降高、催化剂磨损和跑失严重、管道堵塞等问题。

因此，亟需开发一种可实现均匀加热且运转周期长、能耗小的高温裂解反应器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温裂解反应器和高温裂解反应系统以及烯酮类化合物的制备方法，本发明提供的高温裂解反应器可实现反应物料快速均匀加热，在相同的生产负荷下，高温裂解反应器的运行周期和反应管的寿命更长，反应物料的停留时间更短，产物选择性更高。在相同的运行周期下，高温裂解反应系统耗能更低，废气排放量少。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种高温裂解反应器，该高温裂解反应器包括：

裂解反应管、电磁线圈、至少一个加热棒、阻抗匹配器和射频电源；