一种甲烷氧化偶联制乙烯反应器的制作方法

本实用新型属于化工反应设备技术领域，具体涉及一种甲烷氧化偶联制乙烯反应器。

背景技术：

现有技术中，从天然气出发制取乙烯的方法有直接法和间接法。其中，直接法有氧化偶联、氯化偶联、直接脱氢法；间接法则是先将天然气转化为合成气，再由合成气制烯烃，包括改良f—t法、甲醇裂解制烯烃等方法。

从技术、资源利用、环境保护等方面考虑，可知间接法并不适用于大规模工业化生产，而天然气即甲烷氧化偶联制乙烯(ocm)是最实用的方法，因此几十年来，ocm一直是世界各国科学家研究的重点。

然而，从化学性质来看，甲烷十分稳定，目的产物之一的乙烯却十分活泼，高温和氧气的存在也使得甲烷和产物(乙烷和乙烯，总称c2烃)都有可能被深度氧化为co及cox，并且该反应是强放热反应，这在本质上导致了ocm过程进行的难度。虽然催化剂的开发和反应机理的研究是目前的重点，但是反应器结构的设计及流程安排也是工业化过程中必须考虑的问题。

技术实现要素：

针对现有的甲烷氧化偶联制乙烯反应器的结构缺陷，发明人设计并制造出一种全新的ocm反应器结构，通过实验证实，该ocm反应器结构能承受高温高压，且表现出反应气流态分布均匀、反应转化率高等特性；同时，在工程应用中，十分便于现场操作、维护或修理。

具体地，本实用新型提供了以下技术方案：

一种甲烷氧化偶联制乙烯反应器，包括：

相互连接的上部分壳体与下部分壳体，所述上部分壳体与所述下部分壳体共同围成的内腔构成反应室；所述反应室顶部设有陶纤毯环绕的反应气进口，所述反应室底部设有陶纤毯环绕的反应气出口；所述反应气进口的上部连接有进口急冷器，所述反应气出口的下部连接有出口急冷器；

并且，在所述上部分壳体的侧壁中，设置有分别连通所述反应室的防爆口、氧气分配管和上部测温测压口；

并且，在所述下部分壳体的侧壁中，设置有分别连通所述反应室的取样口和下部测温测压口；

并且，在所述氧气分配管下方且在所述取样口上方的所述反应室内，横向铺设一块圆形的多孔刚玉支撑板，在所述多孔刚玉支撑板上覆盖一层刚玉砖层；其中，所述刚玉砖层的中心设有圆柱形通孔，在所述圆柱形通孔内且于所述多孔刚玉支撑板上覆盖有催化剂床层，并且，在所述催化剂床层上覆盖有惰性氧化铝瓷球层。

优选地，在所述甲烷氧化偶联制乙烯反应器中，所述上部分壳体可拆卸地连接至所述下部分壳体。

优选地，在所述甲烷氧化偶联制乙烯反应器中，所述上部分壳体外侧连接有吊耳。

优选地，在所述甲烷氧化偶联制乙烯反应器中，所述下部分壳体外侧连接有支座。

优选地，在所述甲烷氧化偶联制乙烯反应器中，所述防爆口设置在所述氧气分配管上方。

优选地，在所述甲烷氧化偶联制乙烯反应器中，所述防爆口与所述上部测温测压口设置在同一水平面内。

优选地，在所述甲烷氧化偶联制乙烯反应器中，所述取样口和所述下部测温测压口设置在同一水平面内。

值得解释说明的是，在所述甲烷氧化偶联制乙烯反应器(即ocm反应器结构)中，进口急冷器和出口急冷器分别为用于流入反应气原料及流出反应气产物；而所述陶纤毯的目的是用于吸收急冷器由于高温膨胀产生的变形；优选的吊耳及支座用于支撑和固定所述甲烷氧化偶联制乙烯反应器，分析整体应力后可配置匹配的弹簧支吊架；其中的防爆口被设置用于保护该甲烷氧化偶联制乙烯反应器，当反应器爆燃/爆炸时，可作为泄放口；所述氧气分配管的作用是根据实际反应情况用于增补氧化用的氧气；使用时，通过取样口可以自动/手动监测反应效果；上部测温测压口与下部测温测压口则分别用于检测反应气进口和出口的温度、压力；所述多孔刚玉支撑板则用于支撑固定催化剂床层，而所述惰性氧化铝瓷球层则用于防止催化剂床层在气流冲击下被冲散。

综上所述，本实用新型所提供的甲烷氧化偶联制乙烯反应器的构造十分简单，易于制造或安装，且在工程应用中，能够便捷地观察反应状态、测量反应结果；同时可以快速地模块化对接以及拆卸反应器结构以更换催化剂。总之，所述甲烷氧化偶联制乙烯反应器能承受高温高压，且表现出反应气流态分布均匀、反应转化率高等特性；同时十分便于现场操作、维护或修理，因此，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型的一个优选实施例中的所述甲烷氧化偶联制乙烯反应器的结构示意图；其中，1-进口急冷器，2-陶纤毯，3-吊耳，4-防爆口，5-氧气分配管，6-上部分壳体，7-刚玉砖层，8-下部分壳体，9-取样口，10-支座，11-出口急冷器，12-下部测温测压口，13-多孔刚玉支撑板，14-惰性氧化铝瓷球层，15-上部测温测压口。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步阐述，但本实用新型并不限于以下实施方式。

如图1所示，在一个优选实施例中，提供了一种甲烷氧化偶联制乙烯反应器，包括：相互连接的上部分壳体6与下部分壳体8，所述上部分壳体6与所述下部分壳体8共同围成的内腔构成反应室；所述反应室顶部设有陶纤毯2环绕的反应气进口，所述反应室底部设有陶纤毯2环绕的反应气出口；所述反应气进口的上部连接有进口急冷器1，所述反应气出口的下部连接有出口急冷器11；在所述上部分壳体6的侧壁中，设置有分别连通所述反应室的防爆口4、氧气分配管5和上部测温测压口15；可见，所述防爆口4设置在所述氧气分配管5上方，所述防爆口4与所述上部测温测压口15设置在同一水平面内；并且，在所述下部分壳体8的侧壁中，设置有分别连通所述反应室的取样口9和下部测温测压口12；所述取样口9和所述下部测温测压口12设置在同一水平面内。

此外，所述上部分壳体6外侧连接有吊耳3，所述下部分壳体8外侧连接有支座10；同时，如图1所示，所述上部分壳体6通过一法兰结构可拆卸地连接至所述下部分壳体8。

并且，在所述氧气分配管5下方且在所述取样口9上方的所述反应室内，横向铺设一块圆形的多孔刚玉支撑板13，在所述多孔刚玉支撑板13上覆盖一层刚玉砖层7；所述刚玉砖层7的中心设有圆柱形通孔，在所述圆柱形通孔内且于所述多孔刚玉支撑板13上覆盖有催化剂床层，并且，在所述催化剂床层上覆盖有惰性氧化铝瓷球层14。

其中，进口急冷器1和出口急冷器11分别为用于流入反应气原料及流出反应气产物；而所述陶纤毯2则设置用于吸收急冷器由于高温膨胀产生的变形；吊耳3及支座10用于支撑并固定所述甲烷氧化偶联制乙烯反应器，分析整体应力后可配置匹配的弹簧支吊架；所述防爆口4被设置用于保护该甲烷氧化偶联制乙烯反应器，当反应器爆燃/爆炸时，可作为泄放口；所述氧气分配管5被设置用于根据实际反应情况增补氧化用的氧气；使用时，通过取样口9可以自动/手动监测反应效果；上部测温测压口15与下部测温测压口12则分别用于检测反应气进口和出口的温度、压力；所述多孔刚玉支撑板13则用于支撑固定催化剂床层，而所述惰性氧化铝瓷球层14则用于防止催化剂床层在气流冲击下被冲散。

总之，所述甲烷氧化偶联制乙烯反应器的结构简单，易于制造、安装，对工程化应用的适应性强，因此可推广性强。

以上对本实用新型的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本实用新型并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对该实用新型进行的等同修改和替代也都在本实用新型的范畴之中。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。