一种催化干气芳构化制汽油用列管式反应器的制作方法

本发明涉及石油化工设备
技术领域：
，具体涉及一种催化干气芳构化制汽油用列管式反应器。
背景技术：
：在催化干气芳构化制汽油工业生产过程中，干气中以乙烯为主的烯烃，在ZSM-5催化剂床层上，进行芳构化反应，生成C5～C9的混合芳烃，用来做高辛烷值汽油调和组分，该反应是剧烈的放热反应，以往的工艺采用普通固定床型式装填催化剂，催化剂床层厚，取热不易，常常导致反应器温度不均匀，甚至飞温。为了控温，常采用循环贫烯干气返回到反应器来取热，但是这种方法的弊端是，需要循环大量的贫烯干气，一部分循环贫烯干气要和原料一起从常温经过换热和加热再进反应器，造成能耗的无谓增加，贫烯干气循环压缩机的电耗也是相当大；另一方面，循环的干气与原料干气一起混合进入反应器，导致后面系统汽油与干气的分离难度增加，干气带走的汽油较多，能得到的汽油量降低，经济效益也会受到相当的损失。技术实现要素：本发明克服现有的技术缺陷，提供一种催化干气芳构化制汽油用的列管式反应器。该反应器能从内部取热，有效地把反应热及时带走，防止反应过程中飞温，防止生成的芳烃在高温下发生裂解和过度叠合，从而保证乙烯叠合反应的汽油收率，提高该工艺的经济效益。本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：一种干气芳构化制汽油反应用列管式反应器，是一种立式列管式固定床反应器，高径比在2～20之间，优选范围在3～10，催化剂重量空速(WHSV)在0.3～1.5h-1，包括反应器的管程、壳程、进出管口、大法兰、分布器和捕集器、卸剂口、折流板等，其特征在于：所述反应器管程，是由一系列的DN10～100mm，优选范围为DN19～65mm的列管组成，列管外侧可焊接一种竖式(或横式)翅片，帮助反应热的扩散。这些列管要耐高温，耐一定的压力；列管内装干气芳构化催化剂，列管内催化剂的重量，要满足干气芳构化反应的空速要求，列管的换热面积要满足及时取走反应热的要求；列管要求焊接在管程的管板上，管程的管板焊接在封头处的大法兰上；所述反应器壳程，是内空结构，与上下封头采用大法兰连接，壳程要耐高温、耐一定压力；所述反应器管程进出口，走的是管程流体，进口走的是高温的原料干气，出口走的是高温的反应产物；所述反应器壳程进出口，走的是壳程流体，一般是原料干气或者水蒸气、氮气等需要升温的气体；所述反应器内的分布器是为了把原料干气均匀分布开，以便平均分布到各个列管中去；所述反应器内的捕集器是防止气相的反应产物流出反应器时把催化剂颗粒、惰性瓷球、焦炭等带出反应器，进入后面的分离系统；所述反应器的卸剂口，是当列管内催化剂失活以后，通过卸剂口把催化剂从反应器内卸出去，以便清理反应器，准备装新鲜催化剂。所述反应器的折流板，是指装在反应器壳程的横向折流板，间隔距离200～2000mm，优选范围为450～1000mm安装一块，目的在于用来加强壳程取热介质的扰动，增强传热效果。所述反应器的大法兰，是用来固定管程和壳程的，把管程和壳程做成可拆卸式，便于安装和检修。附图说明图1为本发明的结构示意图。1-管程进口，2-分布器，3-反应器壳程，4-列管，5-壳程入口，6-大法兰，7-惰性瓷球，8-捕集器，9-管程出口，10-卸剂口，11-排污口，12-折流板，13-催化剂，14-壳程出口；图2为本发明在干气芳构化工艺中的实施例1示意图；图3为本发明在干气芳构化工艺中的实施例2示意图；具体实施方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。图2所示，一套催化干气芳构化制汽油的反应部分，包括反应器、加热炉、冷却器；原料催化干气组分如下表1：原料催化干气质量流率，kg/h5000组成，m％H2O0.66H22.47N225.55CO29.01CH420.28C2H618.53C2H420.55C32.95合计100采用的催化剂是ZSM-5分子筛催化剂，原料催化干气中以乙烯为主的烯烃，将会在催化剂的床层上，发生芳构化反应，生成C5～C9之问的混合芳烃。根据表1所提供的原料，发生芳构化反应放热量约为：835KW。如图2所示，冷却介质F，采用原料于气(常温)作为反应热的取热介质。该反应器的直径采用DN1800mm，列管采用DN25mm，2559根，长度采用8米，列管内的催化剂装填量约有5.5吨，重量空速约为0.91h-1，换热面积约为1540m2。反应产物从反应器底部出来的温度约为T2＝315℃，原料干气经过换热后，壳程出口温度约为T3＝290℃，采用本图中列管式反应器，能使烯烃在温度T2条件下尽可能少的发生裂解或过度叠合；并且壳程出口温度T3小于等于T1。当列管内的催化剂经过一个周期后活性降低，需要再生时，停止原料催化干气的进料，把反应器的管程和壳程吹扫干净之后，再生用的空气从壳程进入，经过加热炉，从反应器顶部进入列管催化剂床层，由于催化剂的烧焦过程也是一个剧烈的放热反应，反应热也是需要及时取走，本发明也可以用于再生过程，原理同烯烃芳构化反应取热原理。采用列管式反应器取热，一方面为干气芳构化制汽油工艺省去了一个循环干气增压的压缩机固定投资费用和操作费用；同时还可以及时的取走反应热，减小床层温升，优化反应条件；另一方面因为分离系统中气体的进料量少而更容易分离得到汽油。这是一个能降低投资、减小操作费用、增加芳烃油收率的方法。如图3所示，如果冷却介质F，采用蒸汽或者氮气作为反应热的取热介质。原料干气从反应器顶部进入，温度T1要经过预热达到反应引发温度，可以通过调节冷却介质蒸汽或氮气的流量，来控制反应器出口温度T2，也能使烯烃在温度T2条件下尽可能少的发生裂解或过度叠合。如果采用压力为10公斤，温度为180℃的饱和蒸汽来做取热介质，那么大约需要10吨/小时的蒸汽，从反应器出去的过热蒸汽温度约为309℃，反应产物的温度约为329℃。对比例1。在以往的工艺中，催化干气芳构化制汽油采用传统的固定床反应器，分三段不等高装填。为了及时取走热量，需要循环一定量的贫烯干气，通过设置一个压缩机来提压，贫烯干气经过压缩机后压力提高，返回到原料催化干气管线中，经过预热之后，进入反应系统。通过实施例1与对比例1的比较，可以看出采用本发明至少有两点好处优于对比例，第一：采用列管式换热器，无需设置贫烯干气的返回压缩机，节约了设备投资和电耗；第二：对于处理同样的催化干气芳构化反应，采用本发明的列管式反应器，与采用传统固定床反应器，反应得到的芳烃油的量理论值相同，但是由于对比例1中的循环贫烯干气与进料干气在反应器中混合，增大了气相在反应产物中的比例，导致芳烃油从贫烯干气中分离难度增大。本发明可用于石油化工行业中干气芳构化、液化气芳构化等放热剧烈，需要及时取热的工艺中。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。当前第1页1 2 3