反应器温度控制制造技术

本发明专利技术涉及包括至少一个反应器的反应器体系，其中通过离开所述反应器的水/蒸汽将所述体系的补充水预加热。在一个优选的实施方案中，该体系包括多个反应器并且本发明专利技术使得每个反应器独立获得等温操作条件。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及包括至少一个反应器的反应器体系，其中通过离开所述反应器的水/蒸汽将所述体系的补充水预加热。在一个优选的实施方案中，该体系包括多个反应器并且本专利技术使得每个反应器独立获得等温操作条件。【专利说明】反应器温度控制专利
本申请是中国专利申请200680017469.X的分案申请。本专利技术涉及装备有循环流体如水和/或蒸汽的反应器。在一个实施方案中，本专利技术涉及在管式反应器中将轻质烯烃低聚的工艺。专利技术背景许多化学反应包括大量热的释放，为了避免损害所需反应本身的进程或由于其它原因如产品质量或设备完整性，优选至少部分地除去这种热。在许多化学反应器的设计中，主要问题是温度控制。这尤其适用于低聚反应器，该低聚反应器通常还称为聚合反应器。反应放出的大量的热的一部分可以通过使反应物升温而被吸收，这取决于反应体系，但是通常使用其它的手段以将其余的热耗散。为了达到这个目的，通常使用具有固体催化剂的两类反应器:室式和管式，如在 Hengstebeck,“Petroleum Processing”, McGraw-Hi 11 (1959),208-234页一般性描述的那样。室式反应器通常是包括数个催化剂床的垂直圆柱形容器，以在催化剂床之间注入冷却剂淬火液。使用室式反应器将轻质烯烃低聚成更重质的烯烃在例如美国专利号6,072,093中进行了描述。管式反应器通常是单程热交换器(例如，壳管式)，催化剂一般包含在管子中。所述壳侧(shell side)通常包含循环的热交换流体。出于对更有效的热传递的考虑，通常优选选择此种流体，使得可以应用壳侧条件，在该条件下所选的流体至少部分地蒸发。许多情况下适宜的选择是使用水/蒸汽，因为尤其水是容易获得的，反应器的温度可以通过控制蒸汽压力来进行控制，该体系容易与许多化学和石化操作中通常存在的水/蒸汽体系结合。使用管式反应器将轻质烯烃低聚成更重质的烯烃在例如美国专利号4，709，111中进行了描述。对于任何给定的操作，与室式反应器相比，通常管式反应器的建造更昂贵，加入和排出催化剂要花更长的时间，并且在更高的反应物浓度下操作。因此，要求更严密地控制温度。这在该行业中是一个活跃的研究领域。参见，例如，美国专利申请号20030133858、20040266893 和 20050061490。有价值的其它参考包括美国专利号4，141，937,4, 456，781,6, 072, 093、6, 846, 966, WO 200500534、WO 2005026640，和 2004 年 8 月 22-26 日 Jafari Nasr和 Tahmasebi 在第 16 届 Internat1nal Congress of Chemical and ProcessEngineering(Progue, Czech Republic)中提出的“Applicat1n of Heat TransferEnhancement on Vertical Thermosyphon Reboilers Using Tube Inserts，，。在化学工艺过程中的反应器设计通常涉及达到放热反应的等温操作。在最佳条件下，在壳中的液体例如水的猛烈沸腾在管子的整个表面上发生。在其中制冷剂(例如水)从底部进入并从顶部离开的垂直管式反应器中，在低效率的操作中管子浸入底部的未煮沸液相中并且主要与或甚至仅与顶部的蒸气(例如蒸汽)接触。因此顶部和底部的传热效率受到损害，并且相对于最佳条件可能下降大致10倍。用当前的设计实践获得最佳的传热条件是极其困难的。当前反应器设计如图1所示。假定热交换流体为水。离开该反应器(未显示)的水/蒸汽通过管道I进入(或接近)常规蒸汽转鼓10的顶部。管道I中的水落入该蒸汽转鼓10，或者夹带在由反应热产生的蒸汽中并连同蒸汽一起通过管道2除去。通过管道2离开该蒸汽转鼓10的蒸汽和夹带的水用补充水或锅炉给水(BFW)替代，该补充水或锅炉给水通过管道3供入该蒸汽转鼓10，其通常在由图1中线11表示的水位以下进入。通常通过在大约常压下使进入管道3的水接近或达到沸腾温度而将其脱气，因此它基本上比该转鼓中已经具有的水要冷，在该转鼓中的压力通常更高。将通过管道4离开蒸汽转鼓10的水返回至该反应器。如本领域普通技术人员会认可的那样，在蒸汽转鼓10中的流通由以下中的至少一种引起(i)加压流，如通过机械泵送所述水/蒸汽，优选管道4中的水；和(ii)热虹吸管环流循环(thermosyphon circulat1n)。本专利技术人认识到采用这种设计，经由管道4离开蒸汽转鼓10和进入反应器的水之间的温度差显著地不同于经由管道I离开该反应器和进入蒸汽转鼓10的水的温度。因此，等温操作是困难的(如果可获得的话)。在这样的情况下，进入该反应器的流体过冷并且在加热下不会马上开始沸腾。这导致低效率的热传递。如果进入该反应器的水的温度更接近离开该反应器的水的温度，则更容易达到等温条件。一种解决方案是使用外部热源将经由管道3进入的补充水预加热。然而，这种解决方案存在两个问题。第一，用这样的方式将水预加热几乎总是昂贵的解决方案。第二，当仅使用一个预加热体系和多个蒸汽转鼓时，很难(在此以前)或不可能在所有反应器中同时实现等温反应器温度。本专利技术人已经惊奇地发现如下保持反应器的等温操作的有效方法:让离开所述反应器的水/蒸汽和所述补充水进入蒸汽转鼓的同一个相，即，两者均进入液相或两者均进入液相之上的蒸气空间。本专利技术人还已经发现保持包括多个反应器的体系的等温操作的方法。专利技术概述本专利技术涉及包括至少一个反应器和转鼓，并且具有经由从所述反应器至所述转鼓的第一管道和从所述转鼓至所述反应器的第二管道循环的热交换流体，以及其中所述流体的一部分从所述反应器体系中除去并且经由与所述转鼓连接的补充流体管道向所述反应器体系添加补充流体，所述转鼓具有液相和所述液相上方的蒸气相，该改进包括将所述补充流体管道和所述第一管道连接到所述转鼓的同一个相中。在一个实施方案中，所述运载离开反应器的循环流体的管道用来在补充流体进入转鼓之前将其预加热。在一个优选的实施方案中，允许该循环流体和该补充流体在进入转鼓之前混合。在另一个优选的实施方案中，所述反应器体系包括至少一个反应器和至少一个蒸汽转鼓，其中所述至少一个反应器通过至少一个使离开所述反应器的流体进入所述转鼓的管道和至少一个使离开所述转鼓的流体进入所述反应器的管道与所述转鼓连接，并且其中补充流体管道与所述体系连接(以补充从所述体系中除去的流体)，改进包括:(i)将所述补充流体管道与包含离开所述反应器并进入所述转鼓的在液位以上的蒸气相中的所述流体的管道相连接；(ii)将该包含离开所述反应器的流体的管道(i1.a)经由该补充流体管线或(i1.b)经由和该补充流体管线分离的管道与液位以下的蒸汽转鼓相连接；或它们的结合。在另一个优选的实施方案中，所述体系包括至少两个并联反应器，每个反应器具有至少一个通过循环流体与其连接的转鼓。在又一个优选的实施方案中，所述流体是水/蒸汽并且离开所述反应器的水/蒸汽包含至少5?1:%的蒸气。在又一个优选的实施方案中，所述反应器体系是常规反应器体系改型以便操作者(或计算机控制)可以选择以常规方式、根据本专利技术或它们本文档来自技高网...

【技术保护点】
反应器体系，其包括至少一个反应器和转鼓，并且具有经由从所述反应器至所述转鼓的第一管道和从所述转鼓至所述反应器的第二管道循环的热交换流体，以及其中所述流体的一部分从所述反应器体系中损失并且通过补充流体管道向所述反应器体系添加补充流体，所述转鼓具有液相和所述液相上方的蒸气相，改进包括：通过将所述补充流体管道引入到所述第一管道中，或者通过将所述第一管道引入到所述补充流体管道中，所述补充流体管道进入所述转鼓到所述液相中，从而将所述补充流体管道和所述第一管道引入到所述转鼓的同一个相中。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·布朗，P·汉密尔顿，K·库奇勒，
申请(专利权)人：埃克森美孚化学专利公司，
类型：发明
国别省市：美国;US