[发明专利]一种加热器及其使用方法

说明书

本发明公开了一种加热器及其使用方法，采用本发明技术方案，与原料烃接触的换热管壁温度低于750℃，裂解等副反应少，烃类脱氢产物选择性可提高0.5～5个百分点，加热器比传统加热炉压降降低50％以上，可用于丙烷、异丁烷直接脱氢的反应，以及乙苯、二乙苯等需要稀释剂的脱氢反应，并且可解决稀释剂用量过少传统加热炉存在的高温管道材质受限的问题。

技术领域

本发明涉及一种加热器及其使用方法，具体涉及一种用于烃类脱氢反应原料换热器，以及使用该换热器进行加热的方法。

背景技术

化工领域烃类脱氢反应普遍且重要，工业上脱氢反应应用较多的是低碳烷烃脱氢制取低碳烯烃和烷基芳烃脱氢制取烷烯基芳烃，低碳烷烃脱氢有丙烷脱氢制丙烯、异丁烷脱氢制异丁烯、丁烷脱氢制正丁烯等，烷基芳烃脱氢有乙苯脱氢制苯乙烯、二乙苯脱氢制二乙烯基苯、甲基乙苯脱氢制甲基苯乙烯等。该类反应普遍的特点是反应需要在高温、低压和催化剂存在的条件下脱氢，因此反应原料进入反应器前必须加热到比较高的温度，且保持系统压降较低。为了获得高转化率和烯烃选择性，研究和开发高效的反应工艺条件特别是原料的加热方法是关键因素之一。合适的原料的加热工艺不仅可以提高能量的利用率，还可以减少换热设备管壁温度过高造成的热裂解等副反应，并且降低系统压降，提高目标产物的选择性。

专利CN208098029U提出了一种利用脱氢反应产物与原料的换热器方法，反应进出料换热器可将26℃～40℃的反应原料加热至温度为420℃～460℃，避免了多台换热器间的偏流问题，提高了丙烷脱氢装置的稳定性，但是由于丙烷脱氢反应器反应温度为595℃～610℃，因此仍需将换热器出口物流进入加热炉加热到反应温度，并减压至0.044～0.066MPa，而普通加热炉器炉管壁温达800℃以上，会加剧丙烷的裂解等副反应，而且加热炉压降大，增加了后续压缩机的能耗，该专利对加热炉存在的问题并未涉及。

专利CN104072325A公开了一种提高低碳烷烃脱氢反应性能的方法，其在脱氢工艺中采用内置电加热管的固定床反应器，为低碳烷烃脱氢反应过程中的催化剂提供热量，减少催化剂床层因强吸热脱氢反应所产生的温降，该方法降低了反应器前电加热器的热负荷，从而减少低碳烷烃在电加热器中的热裂解，但电加热器本身加热管壁温很高，低碳烷烃在电加热器中的热裂解副反应仍不可避免。

专利CN110903155A提出了一种低碳烷烃脱氢工艺的方法、装置和反应系统，将C3～C5低碳烷烃原料气、CO和/或CO₂工艺气经200～500℃预热后进入反应器，与脱氢催化剂在反应温度500～700℃、反应压力10～100kPa的条件下转化，该专利所述脱氢工艺方法、装置和反应系统，可实现反应和热量耦合，降低反应过程中床层的温度差和能耗，目的是为了改善固定床反应器催化剂床层温度分布，减少反应系统过强的裂解反应。

专利CN103664497B提出了一种乙苯催化脱氢生产苯乙烯的方法，该发明提出将原料乙苯分为两股，水蒸气同第一股乙苯混合进入第一脱氢反应器，第一脱氢反应器出口气体同第二股原料乙苯混合后进入第二脱氢反应器的技术方案。常规乙苯脱氢反应工艺采用水蒸气为稀释剂，用加热炉加热水蒸气到800℃以上，然后和乙苯混合至600～650℃进入脱氢反应器，受高温蒸汽管道材质温度限制，水比(水蒸气/乙苯)较高，导致整个装置能耗很高，该发明为减少装置水蒸气用量和降低能耗提供了一种方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有烃类脱氢反应装置采用燃料加热炉直接加热原料至高温，存在炉管管壁温度过高导致烃类裂解副反应加剧；或者采用燃料加热炉先加热水蒸气等稀释剂，然后用该稀释剂再加热原料，存在热效率低、能耗高、压降大的问题。

为此，本发明提供一种新的加热器和将该加热器用于烃类脱氢反应原料的加热方法。该方法使用以燃料为热源的加热器直接给反应原料提供热量，具有换热管壁温度低、裂解副反应少、压降低，且对于是否采用稀释剂等脱氢反应均可应用的优点。