[发明专利]催化剂分段在线再生的径向固定床氧化脱氢反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂分段在线再生的径向固定床氧化脱氢反应器，属于化工生产设备领域。 

背景技术

丁二烯是生产合成橡胶的重要原料，利用丁烯-1氧化脱氢制取丁二烯是生产丁二烯的重要手段。按比例混合的蒸汽、空气和丁烯-1，在合适的温度和催化剂的作用下，发生氧化脱氢反应，生成丁二烯，同时放出大量热能。 

在丁烯-1氧化脱氢制取丁二烯的生产装置中，反应单元通常根据装置生产规模，按一条生产线2万吨左右的能力设置若干生产线，每条生产线设置2台串联操作的轴向固定床反应器。按比例配制的水蒸汽和空气混合气，加热至300℃左右，加入丁烯-1，进入1#反应器，沿设备轴向通过反应器内的催化剂层，丁烯-1与气体中的氧气发生反应，生成丁二烯，同时气体温度上升至500℃左右，经换热器换热后，气体温度降低至300多℃，再次加入丁烯-1后，进入2#反应器，气体中的丁烯-1与氧气发生反应，生成丁二烯，最终获得较好的转化率和选择性 

在反应条件下，气体中的烃类易因裂解等副反应，在催化剂表面生成焦碳，使催化剂的活性降低，造成转化率和选择性降低，装置生产能力下降和能耗增加，不得不每隔1～3个月左右对催化剂进行烧焦再生。不仅严重影响装置的经济效益，还造成后续的精制等生产单元操作波动。 

发明内容

根据现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种催化剂分段在线再生的径向固定床氧化脱氢反应器，缩短催化剂烧焦再生周期，使催化剂的活性、转化率和选择性在装置一个生产周期内始终保持在较好的水平。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种催化剂分段在线再生的径向固定床氧化脱氢反应器，包括：1#反应器和2#反应器，1#反应器的反应气体出口通过管路经中间换热器连接2#反应器的反应气入口，其特征在于所述的1#和2#反应器为圆筒体、上封头和下封头组成的承压壳体，承压壳体内设置同心的催化剂内筒和催化剂外筒，催化剂内筒内设置分布锥，催化剂外筒与圆筒之间设置有多个环板，将催化剂外筒与圆筒之间的空间分为多段，每段均设置有物料进口，其中2#反应器每段还单独设置有再生气进口，上封头处设置反应气出口。 

1#反应器和2#反应器的上封头上设置有催化剂装填口；下封头上设置有催化剂卸出口。 

所述的催化剂卸出口和上封头上设置有保护气体入口。 

所述的分布锥下端的下封头上设置有人孔，人孔上设置有保护气体入口。 

所述的上封头上设置有3～4个热电偶接口，每个接口插入数量与分段数相同数量的热电偶，分别监测各段出口侧的温度。 

所述的催化剂外筒与圆筒之间设置的多个环板均匀分布。 

所述的催化剂内筒上端设置有膨胀节。 

所述的催化剂内筒和催化剂外筒均由开孔圆筒和约翰逊网组成，且催化剂内筒和催化剂外筒之间的宽度大于等于500mm。 

为了方便温度测量在每段催化剂靠近内筒约翰逊网处（气体出口侧）设置3～4个测温点，用于监测脱氢和再生的操作过程。 

将蒸汽和空气的混合气体加热后，通过1#反应器圆筒体上的物料入口进入反应器，原料丁烯-1气体在各物料入口处的管线上加入。混合气体进入1#反应器，通过催化剂层发生氧化脱氢反应，同时温度上升，反应后的气体从1#反应器顶部的出口排出。 

来自1#反应器的反应气经换热降温后，通过2#反应器圆筒体上的入口进入2#反应器，补加的原料丁烯-1气体在各反应气入口处的管线上加入。通过催化剂层发生氧化脱氢反应后的气体从2#反应器顶部的出口排出，进入后续的换热、冷凝、分离和精馏过程。 

当通过温度检测和取样分析，发现催化剂活性降低到一定程度时，开始进行催化剂的分段在线再生。 

1#反应器催化剂再生时，只需顺序停止各物料入口处原料丁烯-1的加入即可。各段催化剂再生的初始阶段，设置在该段的温度检测显示温度较高，当温度检测显示温度开始下降，并略高于入口温度时，即表明该段催化剂再生完成，恢复该段原料丁烯-1气体的加入，该段即进入脱氢反应阶段。停止下一段的原料丁烯-1的加入，开始进行催化剂再生。按上述步骤依次进行，直至整个催化剂床层全部再生完成。