一种用于含烯烃液化气芳构化反应的固定床多级反应器制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种用于含烯烃液化气芳构化反应的固定床多级冷激式反应器，其特征在于：所述固定床多级反应器的级数根据饱和烃类入反应器的循环量及催化剂床层在反应过程中所预控的床层温升来确定；并通过通入饱和烃类控制含烯烃液化气中的烯烃含量，实现对反应催化剂床层温升的控制。该反应器在含烯烃液化气芳构化反应中，能够使每一级催化剂床层中温升可控，从而获得合适的反应性能，提高催化剂的利用率，延长催化剂寿命，减少副反应发生。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种石油烃类的催化转化反应器，特别提供一种用于含烯烃液化气芳构化转化的固定床多级反应器。
技术介绍
我国“西气东送”计划和民用天然气管道工程的实施，使本来就过剩的炼油厂液化气进一步积压，急需寻找出路，尤其是其中所含50％左右的碳四烯烃用量更小。此外液化气中高含量烯烃的存在还影响车用液化气的生产，因而，如何优化利用这些炼油厂液化气资源是我国石油和石化行业面临难题之一。通过液化气催化转化为高芳烃高辛烷值汽油调合组份或者BTX(苯，甲苯和二甲苯)芳烃越来越引起产业界和科研界的重视。含烯烃液化气催化转化涉及烯烃聚合，齐聚，环化和脱氢等过程，其中烯烃聚合，齐聚成大分子放出大量的热量，这部分的热量远远超过环化和脱氢所吸收的热量。这部分热量在化学工程中反应器的设计方面需要慎重考虑。采用流化床，由于接触时间短，催化剂的活性不太高，热量一般可以及时移出；移动床采用适当的进料方式也可以避免热量的聚集，而对于固定床，一般而言，催化剂的活性高，热量取走不可避免，否则很容易引起反应床层的飞温，直接改变催化剂的反应性能，特别是催化剂的寿命明显缩短，为此，固定床反应器的设计显得尤为重要。目前含烯烃液化气芳构化固定床多级(段)反应器的专利比较少，中国专利CN200810084127.0申请了一种利用石油裂解干气与C4组分生产清洁燃料油的方法，该专利披露催化剂床层可分为两段或两段以上，段间设置换热器；从第二开始可以向某段通入一定量的干气，C4组分，直馏汽油，直馏柴油调节床层温度，但未涉及到多床层反应器设备本身如何设置，特别是入口原料第一段的反应器设计没有涉及。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于含烯烃液化气芳构化反应的固定床多级冷激式反应器，该反应器在含烯烃液化气芳构化反应中，能够使每一级催化剂床层中温升可控，从而获得合适的反应性能，提高催化剂的利用率，延长催化剂寿命，减少副反应发生。本专利技术具体提供了一种用于含烯烃液化气芳构化反应的固定床多级反应器，其特征在于：所述固定床多级反应器的级数根据饱和烃类入反应器的循环量及催化剂床层在反应过程中所预控的床层温升来确定；并通过通入饱和烃类控制含烯烃液化气中的烯烃含量，实现对反应催化剂床层温升的控制。其中反应器的循环量为注入反应器的饱和烃类与含烯烃液化气的质量比，催化剂各段床层在反应过程中所预控的床层温升由使用单位的实际要求给定。饱和烃类的通入量由预控的反应催化剂床层温升决定，床层温升为催化剂床层上部温度与下部温度的温差。所述饱和烃类为本反应生成的饱和液化气和液体产物、直馏汽油、直馏柴油之一种或多种。本专利技术提供的用于含烯烃液化气芳构化反应的固定床多级反应器，其特征在于：根据单位烃类催化转化的绝热温升来确定床层温升。-->本专利技术提供的用于含烯烃液化气芳构化反应的固定床多级反应器，其特征在于：进入第一级床层的含烯烃液化气与添加的饱和烃类混合来控制烯烃含量，实现所预期的反应催化剂床层温升。其它各级催化剂床层温升的控制，是通过上一级反应后生成的饱和液化气和液体产物以及在第一级通入的饱和烃类和新注入的液化气混合来控制烯烃浓度，从而实现该级催化剂床层温升的控制。含烯烃液化气催化转化涉及烯烃聚合，齐聚，环化和脱氢等过程，其中烯烃聚合，齐聚成大分子放出大量的热量，这部分的热量远远超过环化和脱氢所吸收的热量，从而导致催化剂床层的飞温。本专利技术采用多级冷激式气固相固定床，对于含烯烃液化气制备高芳烃高辛烷值汽油调合组份或BTX芳烃，首先确定每一单位活性组分与烯烃催化转化的绝热温升，原料中的烯烃含量和烯烃的转化率决定了催化剂床层的反应温升。然后用饱和烃类来稀释进入催化剂床层的物料中烯烃的浓度，实现反应床层温升于可控范围内。进入第一级床层的含烯烃液化气与添加的饱和烃混合来确保烯烃含量在一定范围内，实现预期的反应床层温升。为了保证催化剂每一床层的温升可控，各级催化剂的装填量根据进入各级的新鲜液化气的烯烃含量，及其反应空速、转化率来确定。本专利技术具有如下效果：反应器每一级床层温升适中，使催化剂在合适的反应温度范围内发挥高活性、高选择性及长周期稳定性：根据烯烃催化转化的特性，反应物浓度越高，反应速度越快，反应转化率越高，催化剂床层温升也越高。采用本专利技术所述固定床多级反应器，由于各级床层参与反应的反应物的浓度可控，使每一级催化剂床层的温升也变得可控，这样对于强放热的反应过程实现温升可控操作，从而确保催化剂的反应性能。本专利技术与相关专利的比较：中国专利CN94116548.5公开了一种催化剂的不等高装填方法，主要用于稀乙烯与苯烷基化生成乙苯的强放热过程，通过每一床层的合适催化剂装填，获得相同乙烯转化率，提高催化剂的寿命，该方法不添加其它原料如饱和干气来控制催化剂的温升。而对于本专利技术，含烯烃的液化气不添加饱和烃，如烯烃含量为60％的液化气制汽油，催化剂的温升最高可以达到230℃，即反应器进口为300℃，出口可以达到530℃，严重的影响了催化剂的反应性能，同时对反应器的材质要求更苛刻。中国专利CN200810084127.0公开了一种利用石油裂解干气与C4组份生产清洁燃料油的方法，权利要求中进料中干气与C4组分的质量比例为1∶99～99∶1，优选20∶80～80∶20。催化剂的床层可分为两段或两段以上，段间设置换热器；从第二段开始可以向每段通入一定量干气，C4组分，直馏汽油，直馏柴油调节床层温度。该专利存在一大隐患，就是反应器进料的第一段可能会由于原料中的烯烃浓度偏高导致催化剂飞温不可控，同时如何来调节也没有述及。CN1087616A公开了混合碳四的数级固定床串联聚合工艺，原料依次经过两级或两级以上串联反应器，通过反应温度来控制聚合反应的进行。该专利涉及为典型的聚合反应，原料分成几股分别流入相应的反应器。本专利技术特别对固定床多级反应器进料的第一级如何来设计进行了叙述，以使催化剂在合适的温升范围内平稳操作，其它各级催化剂床层温升的控制，是通过上一级反应后生成的饱和液化气和液体产物以及在第一级通入的饱和烃类和新注入的液化气混合来控制烯烃浓度，从而实现该级催化剂床-->层温升的控制。附图说明图1固定床8级反应器示意图，其中1为原料液化气入口；2为原料液化气与饱和烃混合物入口；3为产物出口。具体实施方式下面的实施例将对本专利技术予以进一步的说明，但并不因此而限制本专利技术。比较例1液化气芳构化制汽油反应：在液化气(LPG)中的烯烃浓度为58％(其它为烷烃)，烯烃转化率为90％的情况下，装一级催化剂床层(结果见表1)，反应器入口温度为340℃，出口为478℃，温升为138℃，其中出口温度为478℃，远远超过液化气制汽油的合适温度范围(280-450℃)。表1比较例1反应器床层为1级的床层绝热温升结果比较例2将固定床反应器简单的分成两级催化剂，其它同比较例1(结果见表2)，第二级温升可以得到控制，但是第一级的温升仍然解决不了。表2比较例2反应器床层为2级的床层绝热温升结果比较例3将固定床反应器简单的分成三级催化剂，其它同比较例1(结果见表3)，第二级和第三级的温升可以得到控制，但是第一级的温升仍然解决不了表3比较例3反应器床层为3级的床层绝热温升结果实施例1液化气低温制汽油：在液化气(LPG)中的烯烃浓度为58％(其它为烷烃)，烯烃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于含烯烃液化气芳构化反应的固定床多级反应器，其特征在于：所述固定床多级反应器的级数根据饱和烃类入反应器的循环量及催化剂床层在反应过程中所预控的床层温升来确定；并通过通入饱和烃类控制含烯烃液化气中的烯烃含量，实现对反应催化剂床层温升的控制。

【技术特征摘要】
1.一种用于含烯烃液化气芳构化反应的固定床多级反应器，其特征在于：所述固定床多级反应器的级数根据饱和烃类入反应器的循环量及催化剂床层在反应过程中所预控的床层温升来确定；并通过通入饱和烃类控制含烯烃液化气中的烯烃含量，实现对反应催化剂床层温升的控制。2.按照权利要求1所述的固定床多级反应器，其特征在于：根据单位烃类催化转化的绝热温升来确定床层温升。3.按照权利要求1所述的固定床多级反应器，其特征在于：进入第一级床层的含烯烃液化气与添加的饱和烃类混合来控制烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈福存，刘盛林，徐龙伢，朱向学，安杰，张爽，王清遐，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]