[发明专利]甲烷氧化偶联制乙烯反应器

摘要

本发明涉及一种甲烷氧化偶联制乙烯反应器，主要解决现有技术中工业实施性较差的问题。本发明通过采用一种甲烷氧化偶联制乙烯反应器，包括至少两段的甲烷氧化偶联薄床层固定床反应段，每段反应段的催化剂床层由1～2个床层组成，具有以下三种结构：(1)当反应段采用竖向串联排列时，每段反应段间采用急冷换热器连接，每一急冷换热器对应一个高压蒸汽包；(2)当反应段采用横向串联排列，急冷换热器出口是通过一段弯管与下一段反应段入口相连，多个急冷换热器共用一个高压蒸汽包；(3)急冷换热器部件为采用了带中心管的薄管板式急冷锅炉的技术方案较好地解决了上述问题，可用于甲烷氧化偶联制乙烯中。

主权项

1.一种甲烷氧化偶联制乙烯反应器，包括至少两段的甲烷氧化偶联薄床层固定床反应段，每段反应段的催化床层由1～2个床层组成，具有以下三种结构：(1)当反应段采用竖向串联排列时，每段反应段间采用急冷换热器连接，每一急冷换热器对应一个高压蒸汽包；(2)当反应段采用横向串联排列，每段反应段及与之出口连接的急冷换热器和高压蒸汽包换热系统与第(1)种结构相同，但急冷换热器出口是通过一段弯管与下一段反应段入口相连，多个急冷换热器共用一个高压蒸汽包；(3)在第(1)种或第(2)种结构的基础上，急冷换热器部件为采用了带中心管的薄管板式急冷锅炉，在急冷锅炉中心管的出口处，设有调节装置，通过调整从中心管流过的反应气流量大小；结构(1)中，反应段设置与进料相匹配的温度控制系统；除第一段反应段外的其他反应段，在反应段入口设有气体进气口和分布器，在反应段间通入氧气和/或天然气，为每段反应补充氧气和/或天然气，调整每段反应的烷氧比，以控制催化剂床层和反应气的温升；或通入水蒸汽或惰性气体作为稀释气来控制催化剂床层和反应气的温升；结构(2)中，在急冷换热器出口连接的弯管起始处设有进气口，在反应过程中通入氧气、天然气、稀释气或水，在弯管中实现与反应气的充分混合，调节通入氧气和/或天然气的量，以调整每段反应的烷氧比，通过注入稀释气或水，在弯管中与反应气充分混合和换热，控制催化剂床层和反应气的温升；在催化剂床层产生飞温时，通过切断反应混合气中的氧气和各段反应段前通入的氧气来停止反应，同时继续通入天然气以带走催化剂床层的温度，将整个反应器冷却至安全的温度；结构(1)或(2)中，急冷换热器选用线性套管式、套管式锅炉中的任意一种，每段急冷换热器与对应的高压汽包通过上升管和下降管相连，高压汽包内产生的高压蒸汽通过上方的管道送出，管道上设置压力调节阀，根据固定床反应段中设置的测温元件测得的催化剂床层温度，或急冷换热器管程出口反应气的温度控制元件反馈的温度，通过此调节阀作用来调整高压蒸汽的压力，从而调节急冷换热器的换热量，使得在不同工况下反应器出口温度不同时，急冷换热器出口的反应气温度可以保持在规定的温度，保证下一段反应段中反应的平稳进行；结构(3)中，在上一固定床反应段出口温度波动的情况下，根据反应段中设置的测温元件测得的催化剂床层温度的反馈调节，通过调节装置调整从中心管流过的反应气流量大小，以改变管壳式急冷锅炉内中心管周围的换热管中反应气的流速，起到快速调节急冷锅炉热负荷的作用，以保证急冷锅炉管程出口的反应气在规定的温度，保证下一段反应段中反应的平稳进行。/n