一种反应装置温度控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种化学反应自动控制系统，尤其是一种石油化工的反应装置的 自动控制系统，具体地说是一种反应装置温度控制系统。
【背景技术】
[0002] 绝热式固定床反应器，在反应为放热反应的情况下，随着原料在反应器内向下游 侧流通，即随着反应进行，原料的温度上升。当原料的温度不在适合主反应的温度范围时， 催化剂的活性发生变化，就会生成不希望的副生成物（杂质），造成原料损耗、目标产物产 率降低，副反应的发生可能进而导致催化剂劣化。为更好地得到目标产物，需将催化剂床层 内的温度维持在目的温度范围内，维持催化剂床层内温度的操作方法其中一种是：将催化 剂床层分隔成多个区域，向反应器供给一股或一股以上冷激流体，所述冷激流体与在上游 侧催化剂床层区域反应后的热流体混合，以将热流体的温度降至目的温度范围内，然后一 起进入下游侧催化剂床层区域进行反应。
[0003] 中国专利申请公布号CN 103611477 A，申请公布日2014. 03. 05,发明专利的名称 为甲醇制丙烯反应器的控制系统，该申请案公开了一种甲醇制丙烯反应器的控制系统，其 特征在于，热二甲醚从反应器顶部进料，反应产物从反应器底部出来，去分离单元，冷二甲 醚进入反应器的催化剂2至最底层的各层，分别设有冷二甲醚的FC流量控制系统，反应器 的催化剂2至最底层的各层的TC温度控制系统；饱和稀释蒸汽从反应器的催化剂2至最底 层的各层进料管上设有饱和稀释蒸汽TC温度调节阀，分别与反应器的催化剂2至最底层的 各层上TC温度控制系统相连。所设置的控制系统均为单回路控制系统，分别进入各层的冷 二甲醚均为气态，所述二甲醚为反应原料。其不足之处为：气态的冷二甲醚的质量比热容比 较小，催化剂床层温度变化较大时，为将催化剂床层温度维持在目标范围内，冷二甲醚的进 料量将产生较大的波动，从而反应器的生产负荷也较大地波动，反应器下游的后续工序也 随之波动，因此甲醇制丙烯装置的生产运行易受波动；非紧急状态下通过饱和稀释蒸汽降 温时，蒸汽的供给量增加了后续工序中水处理的负荷，另外还改变反应器内部物料的水含 量，可能对化学反应造成不利影响。
[0004] 日本专利特开2004-298768中提出了将固定床流通式的隔热型反应器内的催化 剂床层分割成多层，在该各层间设置用于冷却原料的骤冷区域，在该骤冷区域以液态供给 作为骤冷流体的原料，从而对反应器内进行冷却的方法。在该装置中，当从上侧供给被加热 的原料时，在上游侧的催化剂床层进行放热反应，原料的温度上升。接着，原料在骤冷区域 被骤冷流体冷却，之后流向下游侧的催化剂床层，同样地进行反应。在供给骤冷流体后的骤 冷区域的下游侧测定原料温度，调节骤冷流体的流量，使测定的所述原料温度成为适合主 反应的温度范围。其不足之处为：基于下游侧的催化剂床层的入口侧的温度，调节骤冷流体 的供给量，控制反应器的内部温度，然而，在控制体系的特性上难以使上述入口侧的温度稳 定化，加之原料的温度变化等要因，不能避免该入口侧的温度变化；催化剂床层出口侧的组 成(或者说目的产物的产率、纯度）更主要地受催化剂床层出口侧的温度影响，在入口侧温 度一样的情况下，随着骤冷流体的供给量不同，催化剂床层出口侧的温度随之变化，进而催 化剂床层出口侧的组成也随之变化。为使催化剂床层出口侧的组成保持相对稳定，宜选择 催化剂床层出口侧(催化剂床层里）的温度为基准来调节骤冷流体的供给量。
[0005] 中国专利申请公布号CN 103977751 A，申请公布日2014. 08. 13,发明专利的名 称为甲醇制烯烃装置反应器超温的控制方法，该申请案公开了一种甲醇制烯烃装置反应器 超温的控制方法，在流化床反应器的密相段和稀相段各至少设置一个温度检测器，当所述 温度检测器的检测温度超过500°C时报警，操作人员需要进行降低原料负荷或提高取热负 荷的操作，当检测温度超过535°C时，启动喷淋水降温联锁，若检测温度仍然上升，启动切断 原料联锁，若喷淋水后检测温度下降，当检测温度降低至500°C以下时，停喷淋水的技术方 案较好地解决了上述问题，可用于MTO装置反应器温度控制中。其不足之处为：该方法不适 用于固定床反应器。
[0006] 中国专利申请公布号CN 101903323 A，申请公布日2010. 12. 01，发明专利的名称 为反应器内部的温度控制方法、反应器及二甲醚的制造方法，该申请案公开了一种反应器 内部的温度控制方法，将反应区域分割成多个，将所分割的多个反应区域分配给一个或两 个以上的隔热型反应器，并向隔热型反应器内供给原料，通过伴随放热的平衡反应制造目 的物，该温度控制方法是在制造所述目的物时进行的：
[0007] 向第一段的反应区域供给原料，得到含有目的物的反应生成物的工序；然后，依次 向后段侧的反应区域供给包括从前段侧的反应区域取出的反应生成物和未反应的原料的 混合物，得到含有目的物的反应生成物的工序；和在所述反应区域彼此之间的至少一处，向 所述混合物供给骤冷流体并进行混合，由此对该混合物进行冷却的工序，其中，所述骤冷流 体含有在比所述骤冷流体的供给区域更后段侧的反应区域得到的所述反应生成物的一部 分及在所述隔热型反应器以外得到的与所述目的物相同的化合物中的至少一种。所设置的 控制系统为单回路控制系统，所述骤冷流体为一种相态，所述骤冷流体不含反应原料。其不 足之处为：同样的骤冷流体供给量，较之于含反应原料，骤冷流体不含反应原料时，混合前 后流体的温降效果不明显，尤其是骤冷流体以气态供给反应器时；非反应原料骤冷流体的 供给，增加了反应器后续工序(如换热、分离、压缩）的处理负荷。
[0008] 供给冷激流体来控制固定床流通式的隔热型反应器的内部温度时：
[0009] 冷激流体仅采用气态的反应原料，受限于反应器整体的生成负荷，冷激流体供给 量的变化范围相对有限，另气体的质量比热较小，因此冷激流体对催化剂床层温度的调节 能力很有限；
[0010] 反应热大、且反应温度（即，催化剂床层温度）范围要求窄的反应体系，通常将反应 原料分批供给反应器。冷激流体仅采用液态的反应原料，上游侧的反应区域取出的反应生 成物和未反应的反应原料的混合物，与冷激流体混合后所述混合物将产生较大的温降，可 能使下游侧催化剂床层的入口温度低于要求值。
[0011] 冷激流体仅采用反应原料，对于反应热大的反应体系，反应装置出现异常导致反 应器的催化剂床层温度急剧变化，仅通过改变冷激流体的供给可能难以将催化剂床层温度 维持在反应期望的目标范围内；
[0012] 冷激流体仅采用非反应原料(如，反应生成物、惰性组分)，将增加反应装置后续工 序(如换热、分离、压缩）的处理负荷；
[0013] 冷激流体供给量的调苄基于下游侧的催化剂床层的入口侧的温度，对于反应热 大、且反应生成物组成受反应温度影响大的反应体系，所述催化剂床层的温度、反应生成物 组成不易维持相对稳定。 【实用新型内容】
[0014] 本实用新型的目的是针对现有供给冷激流体来控制固定床反应器的内部温度方 法存在的各种不足，提供一种反应装置温度控制系统。
[0015] 本实用新型的技术方案是：
[0016] 一种反应装置温度控制系统，其特征是它由一个固定床流通式的隔热型反应器或 两个以上通过管道串接相连的固定床流通式的隔热型反应器组成，所述各固定床流通