一种防止反应器飞温的工艺系统的制作方法

本实用新型涉及一种化工工艺系统，尤其是涉及一种防止反应器飞温的工艺系统。

背景技术：

在化工行业中，强放热反应如果采用列管均温反应器或绝热固定床反应器时，反应撤热困难。在一定区域内，由于操作参数的微小变化，会导致催化剂床层达到着火温度，如果不及时处理，会导致反应器飞温。

飞温使床层局部超温并瞬时失去温度控制，催化剂因高温而快速板结，催化剂床层前后的压差就会迅速增大，如果控制不及时，最终会引起催化剂床层熔融，造成反应器损坏而引发事故。飞温对转化率、选择性以及催化剂的活性和寿命等都有不良影响，因此，飞温是反应器设计与操作中最关键的问题之一。

对于一定操作条件下的反应过程，反应系统是否发生飞温，取决于该系统在着火点前产热速率和排热速率的变化关系。为避免反应器的飞温危险，通常的措施有：紧急加入氮气，降低进反应器入口温度，降低反应器负荷等等。

目前反应器防止飞温的安全措施存在以下问题：一、反应滞后，误操作可能性高。二、一般依赖经验处理，如果依赖经验进行处理与控制，反应器的飞温事故仍然很难避免。因此，提供一种防止反应器飞温的工艺系统是很有必要的。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种防止反应器飞温的工艺系统，解决了反应器的飞温问题，使反应稳定进行。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种防止反应器飞温的工艺系统，包括移热物质贮存分离循环子系统和进料子系统，

所述移热物质贮存分离循环子系统由分馏塔、分馏塔再沸器、分馏塔冷凝器、移热物质缓冲罐组成，所述分馏塔再沸器及所述分馏塔冷凝器分别连接在所述分馏塔的塔釜及塔顶，所述移热物质缓冲罐与所述分馏塔的塔顶出口连接，

所述进料子系统由换热器、液滴分散装置，热电偶组成，所述换热器分别与所述移热物质缓冲罐及所述液滴分散装置连接，所述热电偶连接在换热器与液滴分散装置的连接管道上。

所述移热物质缓冲罐与所述分馏塔的连接管道上设有移热物质输出泵。

所述移热物质缓冲罐与所述换热器的连接管道上设有移热物质进料泵。

所述换热器与所述液滴分散装置的连接管道上还设有移热物质预热器。

所述移热物质预热器的加热介质出口处连接有调节阀。

所述液滴分散装置置于反应器内。

在反应器中加入处于饱和状态的移热物质，利用移热物质的汽化潜热来降低催化剂床层着火点温度，从而保护催化剂。所述移热物质可以采用该反应生成物或不参与反应的惰性物质，若使用惰性物质，则需与反应产物易于分离。移热物质在反应压力下的沸点是催化剂着火点的起始温度。

使用反应出料进行馏程切割，切出移热物质后将其增压、换热到反应压力下的泡点送回反应器。使用液滴分散装置将移热物质分散成雾状，当反应器达到着火点时，由于雾状液滴处于泡点，吸收周围热量后迅速汽化，带走反应多余的热量，从而控制反应温度在着火点以下，防止飞温。

一定比例的反应出料进行馏程切割得到移热物质。移热物质在反应压力下的初馏点为反应器着火点，终馏点为反应器着火点温度以上1～10℃。使用泵加压输送移热物质，与反应出料换热后，再进入预热器加热，通过温度控制将移热物质加热到该反应压力下的泡点温度，然后经过液滴分散装置进入反应器，平均分布到各反应管或催化剂进口横截面。为保证分散效果，液滴分散装置的进出口压差为0.3-0.4mpa。

移热物质可间歇或连续加入反应器，若采用间歇加入方案，则反应器中有一定比例的测温点检测到超温时，自动启动移热物质加入泵，将移热物质泵入反应器内；若移热物质连续加入反应器，反应正常进行时，由于移热物质的泡点温度在反应温度以上，移热物质不汽化，直接作为反应出料，若反应温度异常上升，由于移热物质处于泡点状态，并且液滴分散的非常细小，在吸收热量后，迅速汽化，通过汽化潜热带走反应放热，扑灭局部着火点，防止反应器飞温。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)采用防反应器飞温的工艺系统，解决了绝热固定床反应器和列管均温反应器的着火问题，防止反应器飞温，使反应平稳进行。

(2)移热物质可以由反应产物切割出来，不向系统引入其它物质；也可以加入与反应产物容易分离的惰性物质。

(3)移热物质在反应压力的沸点为反应着火点温度，在反应温度以上，不影响反应器正常操作。

(4)移热物质与反应出料进行换热，减少了热量消耗。

附图说明

图1为实施例1中本实用新型在列管均温反应器中应用的工艺流程图；

图2为实施例2中本实用新型在绝热固定床反应器中应用的工艺流程图。

图中，1-分馏塔，2-分馏塔再沸器，3-分馏塔冷凝器，4-移热物质输出泵，5-移热物质缓冲罐、6-移热物质进料泵、7-移热物质与反应出料换热器、8-移热物质预热器，9-加热介质出口调节阀，10-移热物质进料温度显示，11-液滴分散装置，12-列管均温反应器，13-绝热固定床反应器，101-反应出料，102-反应出料，103-前馏分，104-移热物质，105-塔釜出料，201-反应出料，202-反应出料，203-前馏分，204-移热物质，205-塔釜出料。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

一种防止反应器飞温的工艺系统，包括移热物质贮存分离循环子系统和进料子系统。

移热物质贮存分离循环子系统由分馏塔、分馏塔再沸器、分馏塔冷凝器、移热物质缓冲罐组成，分馏塔再沸器及分馏塔冷凝器分别连接在分馏塔的塔釜及塔顶，移热物质缓冲罐与分馏塔的塔顶出口连接，该连接管道上设有移热物质输出泵。

进料子系统由换热器、液滴分散装置，热电偶组成，液滴分散装置置于反应器内，换热器分别与移热物质缓冲罐及液滴分散装置连接，移热物质缓冲罐与换热器的连接管道上设有移热物质进料泵，换热器与液滴分散装置的连接管道上设有移热物质预热器、热电偶，移热物质预热器的加热介质出口处连接有调节阀。

在使用时，反应器中加入处于饱和状态的移热物质，利用移热物质的汽化潜热来降低催化剂床层着火点温度，从而保护催化剂。所述移热物质可以采用该反应生成物或不参与反应的惰性物质，若使用惰性物质，则需与反应产物易于分离。移热物质在反应压力下的沸点是催化剂着火点的起始温度。

使用反应出料进行馏程切割，切出移热物质后将其增压、换热到反应压力下的泡点送回反应器。使用液滴分散装置将移热物质分散成雾状，当反应器达到着火点时，由于雾状液滴处于泡点，吸收周围热量后迅速汽化，带走反应多余的热量，从而控制反应温度在着火点以下，防止飞温。

一定比例的反应出料进行馏程切割得到移热物质。移热物质在反应压力下的初馏点为反应器着火点，终馏点为反应器着火点温度以上1～10℃。使用泵加压输送移热物质，与反应出料换热后，再进入预热器加热，通过温度控制将移热物质加热到该反应压力下的泡点温度，然后经过液滴分散装置进入反应器，平均分布到各反应管或催化剂进口横截面。为保证分散效果，液滴分散装置的进出口压差为0.3-0.4mpa。

移热物质可间歇或连续加入反应器，若采用间歇加入方案，则反应器中有一定比例的测温点检测到超温时，自动启动移热物质加入泵，将移热物质泵入反应器内；若移热物质连续加入反应器，反应正常进行时，由于移热物质的泡点温度在反应温度以上，移热物质不汽化，直接作为反应出料，若反应温度异常上升，由于移热物质处于泡点状态，并且液滴分散的非常细小，在吸收热量后，迅速汽化，通过汽化潜热带走反应放热，扑灭局部着火点，防止反应器飞温。

以下是更加详细的实施案例，通过以下实施案例进一步说明本实用新型的技术方案以及所能够获得的技术效果。

实施例1

如图1所示，在某费托合成反应设计中，采用本实用新型对流程进行了优化设计，具体操作如下。

5wt％的反应出料102经换热后进入分馏塔1，在分馏塔1中进行馏程切割，分馏塔再沸器2进行热量补充，切出的移热物质104经分馏塔冷凝器3冷凝，然后通过移热物质输出泵4输送进入移热物质缓冲罐5。使用移热物质进料泵6增压，依次经过移热物质与反应出料换热器7，移热物质预热器8，通过控制加热介质出口调节阀9，使移热物质进料温度显示10为反应压力下的泡点温度。预热后的移热物质通过液滴分散装置11进入列管均温反应器12。分馏塔1的前馏分103和塔釜出料105在后续流程中与降温降压的反应出料101混合。

列管均温反应器12的操作压力为3.4mpag，操作温度为250℃。分馏塔1的操作压力为常压，切割馏程为70-80℃，移热物质在反应压力下的泡点为260℃。通过控制预热器加热介质出口调节阀9，使移热物质进料温度显示10为260℃。为保证液滴分散效果，移热物质在液滴分散装置11的入口压力控制在3.7-3.8mpag。通过使用所述工艺系统，可以有效熄灭反应着火点，避免反应器飞温，使反应平稳进行。

实施例2

如图2所示，在某加氢反应设计中，采用上述工艺系统对流程进行了优化设计，具体操作如下。

5wt％的反应出料202经换热后进入分馏塔1，在分馏塔1中进行馏程切割，分馏塔再沸器2进行热量补充，切出的移热物质204经分馏塔冷凝器3冷凝，然后通过移热物质输出泵4输送进入移热物质缓冲罐5。使用移热物质进料泵6增压，依次经过移热物质与反应出料换热器7，移热物质预热器8，通过控制加热介质出口调节阀9，使移热物质进料温度显示10为反应压力下的泡点温度。预热后的移热物质通过液滴分散装置11进入绝热固定床反应器13。分馏塔1的前馏分203和塔釜出料205在后续流程中与降温降压的反应出料201混合。

绝热固定床反应器13的操作压力为1.0mpag，操作温度为140℃。分馏塔1的操作压力为0.05mpag，切割馏程为65-70℃，移热物质在反应压力下的泡点为150℃。通过控制预热器加热介质出口调节阀9，移热物质进料温度显示10为150℃。为保证液滴分散效果，移热物质在液滴分散装置11的入口压力控制在1.3-1.4mpag。通过使用所述工艺系统，可以有效熄灭反应着火点，避免反应器飞温，使反应平稳进行。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。