本實用新型涉及化工領域，尤其是利用高濃度乙炔制備乙烯領域，具體涉及一種列管式漿態(tài)床反應器及應用所述漿態(tài)床反應器的反應系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

乙烯是現(xiàn)代工業(yè)中一種重要的基礎原料，也是世界產(chǎn)量最大的化學品之一，其產(chǎn)品廣泛應用于國民經(jīng)濟、人民生活、國防等領域，是“有機合成之母”。面對石油資源的短缺和國際油價的攀升，原料來源成為發(fā)展乙烯工業(yè)的瓶頸，也是擺在人們面前必須解決的問題。因此，研究開發(fā)一種新的來源和工藝方法制備乙烯替代石油為原料的新工藝新技術(shù)，能夠緩解對石油的依賴性。

在煤化工技術(shù)中，以煤為原料通過電石工藝或以天然氣為原料通過非催化部分氧化工藝制取乙炔，已成為成熟工藝。以乙炔為原料，在選擇性加氫催化劑的作用下，通過加氫過程得到乙烯產(chǎn)品，可進一步拓展煤化工路線。因此，開發(fā)乙炔加氫制乙烯的新工藝及技術(shù)，具有廣闊的應用前景。

低濃度乙炔氣固相催化加氫技術(shù)在石油工業(yè)中已非常成熟，主要用于乙烯中去除乙炔雜質(zhì),使用的反應器為固定床反應器，在反應器中裝填固相催化劑進行氣固相反應。但由于乙炔活性高，加氫反應放熱量大，即使是裂解氣中存在少量乙炔，傳統(tǒng)的氣固相固定床加氫反應器仍存在著綠油生成量大、催化劑循環(huán)周期短、反應器易“飛溫”等嚴重問題。

傳統(tǒng)的漿態(tài)床反應器的出現(xiàn)在一定程度上解決了上述問題，因其結(jié)構(gòu)簡單，易于移熱，生成的乙烯產(chǎn)品用途廣泛，因此，利用漿態(tài)床反應器進行高濃度乙炔選擇性加氫成為一條重要的制烯烴生產(chǎn)路線。但是傳統(tǒng)的漿態(tài)床反應器在乙炔制備乙烯時，氣液固三相混合不均勻，反應原料接觸時間短，并且反應器內(nèi)床層溫度均勻，溫度不易控制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為克服上述問題，本實用新型提供一種列管式漿態(tài)床反應器以及反應系統(tǒng)，使得反應器內(nèi)部溫度均勻，增加反應原料接觸時間，降低反應產(chǎn)物中的雜質(zhì)成分，便于更換溶劑，提高生產(chǎn)效率。本實用新型所述的系統(tǒng)具有綠油脫除單元，極大的降低了綠油對催化劑活性的影響實現(xiàn)了裝置的長期平穩(wěn)運行。

本實用新型所述的列管式漿態(tài)床反應器，用于高濃度乙炔制備乙烯的反應器。所述列管式漿態(tài)床反應器包括順序排列的進氣段、列管分布段和擴大段，還包括連通所述列管分布段的上段和下段列管聯(lián)通區(qū)，其中，

所述進氣段的底部設置有氣體入口，用于將反應氣體通入所述列管式漿態(tài)床反應器；

所述列管分布段設置有多個列管，用于所述反應氣體在所述列管分布段內(nèi)發(fā)生反應，制備乙烯，所述多個列管中部靠下位置設置有上段列管聯(lián)通區(qū)，所述上段列管聯(lián)通區(qū)的兩端設置有過濾器；所述多個列管下部設置有下段列管聯(lián)通區(qū)，所述下段列管聯(lián)通區(qū)的一端設置有卸料口；

所述擴大段的頂部設置有氣體出口。

進一步地，所述列管式漿態(tài)床反應器的多個列管與列管之間的區(qū)域構(gòu)成殼程，所述殼程內(nèi)設置有換熱介質(zhì)。

進一步地，所述列管分布段的下部側(cè)面設置有換熱介質(zhì)入口，上部側(cè)面設置有換熱介質(zhì)出口，用于將換熱介質(zhì)從所述換熱介質(zhì)入口進入所述殼程，再從所述換熱介質(zhì)出口排出。

進一步地，所述多個列管底部設置有氣體分布器，其上分布有氣孔。

進一步地，所述擴大段的下部側(cè)面設置有溶劑入口，所述下段列管聯(lián)通區(qū)側(cè)面設置有卸料口，用于將溶劑從所述溶劑入口進入所述多個列管，再從所述卸料口排出。

具體地，所述擴大段的上端設置有金屬除沫器。

本實用新型所述的反應系統(tǒng)，用于利用乙炔制備乙烯。所述反應系統(tǒng)包括上述的列管式漿態(tài)床反應器、冷凝器、氣液分離器、催化劑配制罐以及綠油脫除單元，其中，

所述列管式漿態(tài)床反應器具有氣體入口、氣體出口、溶劑入口、卸料口、換熱介質(zhì)入口、換熱介質(zhì)出口以及

設置于上段列管聯(lián)通區(qū)兩端的過濾器；

所述冷凝器具有高溫產(chǎn)品氣入口與混合氣出口，所述高溫產(chǎn)品氣入口與所述列管式漿態(tài)床反應器的氣體出口相連；

所述氣液分離器具有混合氣入口、乙烯出口與溶劑導出口，所述混合氣入口與所述冷凝器的混合氣出口相連；

所述催化劑配制罐與所述列管式漿態(tài)床反應器的溶劑入口相連；

所述綠油脫除單元與所述列管式漿態(tài)床反應器的過濾器連通，用于接收所述過濾器過濾的溶劑。

進一步地，所述綠油脫除單元包括溶劑儲罐與溶劑再生裝置，其中，所述溶劑儲罐具有綠油入口與綠油出口，所述綠油入口與所述列管式漿態(tài)床反應器的濾器相連；

所述溶劑再生裝置具有脫油入口與脫油出口，所述脫油入口與所述溶劑儲罐的綠油出口相連，所述脫油出口與所述列管式漿態(tài)床反應器的溶劑入口相連。

更進一步地，所述系統(tǒng)還包括熱介質(zhì)儲罐和泵，其中，

所述熱介質(zhì)儲罐的一端與所述列管式漿態(tài)床反應器的換熱介質(zhì)出口連通；

所述泵的一端與所述熱介質(zhì)儲罐的另一端相連，所述泵的另一端與所述列管式漿態(tài)床反應器的換熱介質(zhì)入口連通。

更進一步地，所述系統(tǒng)還包括溫控單元，其設置在所述列管式漿態(tài)床反應器與所述泵之間，用于控制進入所述列管式漿態(tài)床反應器的換熱介質(zhì)溫度，所述溫控單元包括并列設置的加熱器、冷卻器與換熱介質(zhì)旁路。

本實用新型的有益效果：

本實用新型所述的列管式漿態(tài)床反應器中列管聯(lián)通區(qū)的設計，能夠保證每個列管中的液面均一，避免氣體短路，其中的過濾器的設備可降低反應產(chǎn)物中的雜質(zhì)成分。此外，列管式漿態(tài)床反應器中每一個列管都是一個小的漿態(tài)床，因每個列管的直徑都比較小，高度相對較高，氣液固三相可以混合的更加均勻，增加了接觸時間，改善了氣液流場分布，降低了放大效應，使得反應能夠進行的更加充分。

另外，本實用新型所述的系統(tǒng)，具有綠油脫除單元，極大的降低了綠油對催化劑活性的影響實現(xiàn)了裝置的長期平穩(wěn)運行。本實用新型所述的系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)溶劑溫度的準確控制，保持溶劑的溫度相對穩(wěn)定，從而保證了整個系統(tǒng)的平穩(wěn)運行；再者，利用液相溶劑的顯熱，散熱能力顯著提高，可以快速移出乙炔選擇性加氫生成乙烯產(chǎn)生的熱，降低反應床層的溫度，提高乙炔的轉(zhuǎn)化率和乙烯的選擇性。

本實用新型所述的系統(tǒng)很好地解決了在乙炔選擇性加氫制乙烯反應中固定床反應器中的綠油生成量大、催化劑循環(huán)周期短、反應器易“飛溫”的問題，流化床中由于催化劑顆粒間相互劇烈碰撞，造成催化劑的損失、除塵的困難和由于固體顆粒的磨蝕作用，換熱構(gòu)件和反應器的磨損嚴重的問題。

附圖說明

圖1是本實用新型所述的列管式漿態(tài)床反應器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實用新型所述的反應系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本實用新型的方案及其各個方面的優(yōu)點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本實用新型的限制。

如圖1所示，本實用新型所述的列管式漿態(tài)床反應器1，用于高濃度乙炔制備乙烯的反應器。所述列管式漿態(tài)床反應器1包括順序排列的由進氣段、列管分布段和擴大段，還包括連通所述列管分布段的上段和下段列管聯(lián)通區(qū)111、108。

如圖1所示，所述進氣段設置在所述列管式漿態(tài)床反應器1的底部，所述進氣段上設置有氣體入口101，用于將反應氣體通入所述列管式漿態(tài)床反應器1。

如圖1所示，所述列管分布段設置在所述進氣段的上方，所述列管分布段設置有多個列管106，用于所述反應氣體在所述列管分布段內(nèi)發(fā)生反應，制備乙烯，所述多個列管106中部設置有上段列管聯(lián)通區(qū)111，所述上段列管聯(lián)通區(qū)111的兩端設置有過濾器；多個列管106下部設置有下段列管聯(lián)通區(qū)108，所述下段列管聯(lián)通108區(qū)的一端是卸料口。通常在上段列管聯(lián)通區(qū)的兩端設置有兩個精密過濾器，主要目的是用來過濾出溶劑，在不停車的情況下，更換和再生反應溶劑。

其中，可選地，列管106的直徑為30～100mm，中心距為管徑的1～5 倍，優(yōu)選地，孔間的中心距為1.5倍?？蛇x地，氣孔的直徑為3～8mm，中心距為管徑的1～5倍，優(yōu)選地，孔間的中心距為1.5～3倍。

如圖1所示，所述擴大段設置在所述列管分布段的上方，所述擴大段的頂部設置有氣體出口105，用于導出反應的產(chǎn)物，其中可能會含有溶劑、催化劑等雜質(zhì)。

如圖1所示，所述多個列管106與列管106之間的區(qū)域構(gòu)成殼程，所述殼程內(nèi)設置有換熱介質(zhì)。列管分布段的列管106管程是漿態(tài)床反應器1反應的主要場所，其殼程是換熱介質(zhì)，為列管106提供熱量。

如圖1所示，所述列管分布段的下部側(cè)面設置有換熱介質(zhì)入口102，上部側(cè)面設置有換熱介質(zhì)出口103，換熱介質(zhì)從所述換熱介質(zhì)入口102 進入所述殼程，再從所述換熱介質(zhì)出口103排出。

如圖1所示，所述多個列管106底部設置有氣體分布器107，其上分布有氣孔，保證了反應氣體能夠從各個方向進入列管內(nèi)，使得氣體分布均勻。

如圖1所示，所述擴大段的下部側(cè)面設置有溶劑入口104，所述下段列管聯(lián)通區(qū)108側(cè)面設置有卸料口109，溶劑從所述溶劑入口104進入所述多個列管106，再從所述卸料口109排出。

如圖1所示，反應器的上端是擴大段，其主要作用是降低反應后的乙烯氣體的氣速；在擴大段的上端設置有金屬除沫器110，其主要作用是將氣體中夾帶的一部分溶劑析出，重新返回反應器中。如圖2所示，本實用新型所述的反應系統(tǒng)，用于利用乙炔制備乙烯。所述反應系統(tǒng)包括上述的列管式漿態(tài)床反應器1、冷凝器2、氣液分離器3、催化劑配制罐4以及綠油脫除單元，所述綠油脫除單元包括溶劑儲罐9與溶劑再生裝置10。

如圖2所示，所述列管式漿態(tài)床反應器1具有氣體入口101、氣體出口105、溶劑入口104、卸料口109、換熱介質(zhì)入口102、換熱介質(zhì)出口103以及上端聯(lián)通區(qū)過濾器。

如圖2所示，所述冷凝器2具有高溫產(chǎn)品氣入口與混合氣出口，所述高溫產(chǎn)品氣入口與所述列管式漿態(tài)床反應器1的氣體出口相連。

如圖2所示，所述氣液分離器3具有混合氣入口、乙烯出口與溶劑導出口，所述混合氣入口與所述冷凝器2的混合氣出口相連。

從反應器1頂端出來的反應產(chǎn)物，通過冷卻器的冷卻，隨后通入氣液分離器3，再經(jīng)過氣液分離，得到產(chǎn)品乙烯，將氣體中的溶劑冷凝下來；冷凝下來的溶劑可通過反應器1頂部的溶劑入口104重新進入到反應器1內(nèi)。

如圖2所示，所述催化劑配制罐4與所述列管式漿態(tài)床反應器1的溶劑入口104相連。

如圖2所示，所述綠油脫除單元與所述列管式漿態(tài)床反應器的過濾器連通，用于接收所述過濾器過濾的溶劑。具體地，如圖2所示，所述溶劑儲罐9具有綠油入口與綠油出口，所述綠油入口與所述列管式漿態(tài)床反應器1的上段聯(lián)通區(qū)過濾器相連。如圖2所示，所述溶劑再生裝置 10具有脫油入口與脫油出口，所述脫油入口與所述溶劑儲罐9的綠油出口相連，所述脫油出口與所述列管式漿態(tài)床反應器1的溶劑入口104 相連。

當發(fā)現(xiàn)反應效率有所降低或者溶劑中出現(xiàn)黃綠色顏色時，應該是由于副反應生成了綠油造成的。此時，可以將反應器1中的一部分溶劑從反應器1中的精密過濾器過濾出來。過濾后的溶劑進入到溶劑儲罐9中，隨后在通入到溶劑再生裝置10內(nèi)，通過溶劑再生裝置10將綠油與溶劑分離，溶劑再通過反應器1頂部的溶劑入口104重新進入到反應器1內(nèi)，綠油則可進入綠油儲罐進行保存。

如圖2所示，所述系統(tǒng)還包括熱介質(zhì)儲罐4和泵5，其中，所述熱介質(zhì)儲罐4的一端與所述列管式漿態(tài)床反應器1的換熱介質(zhì)出口103連通；所述泵5的一端與所述熱介質(zhì)儲罐4的另一端相連，所述泵5的另一端與所述列管式漿態(tài)床反應器1的換熱介質(zhì)入口102連通。

如圖2所示，所述系統(tǒng)還包括溫控單元，其設置在所述列管式漿態(tài)床反應器1與所述泵5之間，所述溫控單元包括加熱器6、冷卻器7與換熱介質(zhì)旁路。

通過上述系統(tǒng)實現(xiàn)乙炔制備乙烯，通常先用氮氣作為氣源，將整個系統(tǒng)進行置換；隨后，將催化劑配制罐8中配置好的催化劑和溶劑壓送到列管式漿態(tài)床反應器1中，再逐漸開啟溫控單元的加熱器6逐漸對換熱介質(zhì)進行升溫；當反應器1中的溶劑溫度達到目標溫度并且系統(tǒng)平穩(wěn)運行后，將作為反應氣體的乙炔和氫氣的混合氣通過列管式漿態(tài)床反應器1底部的氣體入口101進入到反應器1中，反應器1的操作壓力為 0.15～0.45MPa，溫度為90～180℃。

反應氣體進入到進氣段內(nèi)，通過各個列管106底部的氣體分布器 107進入到列管106反應器1中。因氣體分布器107上的孔是均勻分布的，所以反應氣體也隨之均勻分散到列管106內(nèi)溶劑當中。在列管分布段，每一個列管106都是一個小的漿態(tài)床反應器1，由于每個列管106 的直徑都比較小，高度相對較高，氣液固三相可以混合的更加均勻，增加了停留時間，改善了氣液流場分布，降低了放大效應，使得反應能夠進行的更加充分。產(chǎn)品氣從列管106中出來后，再通過反應器1擴大段，從反應器1頂端氣體出口105離開反應器1。

所述多個列管106中部設置有上段列管聯(lián)通區(qū)111，所述上段列管聯(lián)通區(qū)111的兩端設置有精密過濾器；多個列管106下部設置有下段列管聯(lián)通區(qū)108，所述下段列管聯(lián)通108區(qū)的一端是卸料口109。通常該過濾器是精密過濾器，在上段列管聯(lián)通區(qū)的兩端各有一個精密過濾器，主要目的是用來過濾出溶劑，在不停車的情況下，更換反應溶劑。

當發(fā)現(xiàn)反應效率有所降低或者溶劑中出現(xiàn)黃綠色顏色時，應該是由于副反應生成了綠油造成的。此時，可以將反應器1中的一部分溶劑從反應器1中的精密過濾器過濾出來。過濾后的溶劑進入到溶劑儲罐9中，隨后在通入到溶劑再生裝置10內(nèi)，通過溶劑再生裝置10將綠油與溶劑分離，溶劑再通過反應器1頂部的溶劑入口104重新進入到反應器1內(nèi)，綠油則可進入綠油儲罐進行保存。

從反應器1頂端出來的產(chǎn)品氣，先通過冷凝器2將氣體進行冷卻；隨后，再通過氣液分離器3將氣體和溶劑等液體進行分離，分離出來的溶劑和催化劑通過反應器1頂部的溶劑入口104重新送到反應器1內(nèi)，分離得到的氣體即為產(chǎn)品乙烯。

列管式漿態(tài)床反應器1利用換熱介質(zhì)為反應提供熱量，即間接換熱，使用泵5將換熱介質(zhì)從熱介質(zhì)儲罐4轉(zhuǎn)移到溫控單元中；溫控單元由并列設置的加熱器6、換熱介質(zhì)旁路和冷卻器7三條線路組成，其可以根據(jù)反應器1所需的不同工況進行調(diào)控；當反應系統(tǒng)需要升溫的時候，就開啟加熱器6和換熱介質(zhì)旁路，通過調(diào)節(jié)換熱功率和換熱介質(zhì)旁路中的換熱介質(zhì)的流量來控制升溫速率；當反應器1需要移熱時，就可以同時控制加熱功率、換熱介質(zhì)旁路的流量和冷卻功率來控制熱介質(zhì)溫度保持穩(wěn)定；當反應系統(tǒng)需要降溫時，就開啟冷卻器7和換熱介質(zhì)旁路，通過調(diào)節(jié)換熱功率和換熱介質(zhì)旁路中的換熱介質(zhì)的流量來控制降溫速率；溫控單元能夠滿足列管式漿態(tài)床反應器1各工況對于反應系統(tǒng)溫度的要求。

需要說明的是，以上參照附圖所描述的各個實施例僅用以說明本實用新型而非限制本實用新型的范圍，本領域的普通技術(shù)人員應當理解，在不脫離本實用新型的精神和范圍的前提下對本實用新型進行的修改或者等同替換，均應涵蓋在本實用新型的范圍之內(nèi)。此外，除上下文另有所指外，以單數(shù)形式出現(xiàn)的詞包括復數(shù)形式，反之亦然。另外，除非特別說明，那么任何實施例的全部或一部分可結(jié)合任何其它實施例的全部或一部分來使用。