專利名稱：用于進(jìn)行連續(xù)氧化脫氫的反應(yīng)器以及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對(duì)飽和碳?xì)浠衔锏脑蠚饬鬟M(jìn)行連續(xù)氧化脫氬 的反應(yīng)器以及在反應(yīng)器中執(zhí)行連續(xù)氧化脫氫的方法。
背景技術(shù)：
在化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域廣泛使用氧化脫氫，以使含有石蠟烴的碳?xì)寤衔锏?品位提高成相應(yīng)的石蠟。因?yàn)榉磻?yīng)是吸熱的，所以必需從外部輸入熱量。 工業(yè)氧化脫氫例如是丙烷的氧化脫氫或丁烷的氧化脫氫。
在用于將丙烷脫氫成丙烯的已知UOP的Oleflex方法中，使含有丙烷 的原料氣流預(yù)熱到通常為700'C至750'C的高溫，并且在移動(dòng)床脫氫反應(yīng)器 中在含有鉑氧化鋁的催化劑上脫氫，以獲得絕大部分為丙烷、丙烯和氫氣 的產(chǎn)品氣流。按照UOP的Oleflex方法，通過中間加熱器引入吸熱反應(yīng)所 需的反應(yīng)熱，其中通常設(shè)有四個(gè)串聯(lián)布置的中間加熱器，各加熱器具有位 于下游的絕熱運(yùn)行的反應(yīng)器。在此缺陷尤其是中間加熱器的高成本；此外， 分段間接熱傳遞與直接熱傳遞相比，需要更高的能耗并使原料氣流加熱到 更高的溫度，由此相應(yīng)地增加副反應(yīng)。
自熱的BASF方法使用直接熱傳遞，在該方法中為了提供用于吸熱反 應(yīng)所需的熱量，使一部分含有石蠟烴的原料氣流和一部分在氧化脫氫時(shí)產(chǎn) 生的氫氣燃燒。優(yōu)點(diǎn)是，可更好地利用能量，并且在直接熱傳遞時(shí)需要較 低的溫度、原料氣流具有相應(yīng)較小的壓強(qiáng)。自熱的BASF方法通常需要兩 個(gè)固定床反應(yīng)器，它們?cè)谘趸摎浠蛟偕\(yùn)行中交替地使用，這需要相應(yīng) 的投資費(fèi)用。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是，提供一種用于對(duì)飽和碳?xì)浠衔镞M(jìn)行氧化脫氬
的反應(yīng)器和方法，它結(jié)合有已知的反應(yīng)器和方法的優(yōu)點(diǎn)，尤其是UOP的 Oleflex方法中移動(dòng)催化劑床的優(yōu)點(diǎn)和自熱的BASF方法中的能量?jī)?yōu)點(diǎn)。
因此，本發(fā)明提供一種反應(yīng)器，該反應(yīng)器用于在飽和碳?xì)浠衔锏脑?料氣流與含氧氣流預(yù)混合以后在移動(dòng)催化劑床上對(duì)該飽和碳?xì)浠衔锏脑?料氣流執(zhí)行連續(xù)氧化脫氫，以獲得反應(yīng)氣體混合物，所述移動(dòng)催化劑床沿 反應(yīng)器縱向引入到兩個(gè)同心的筒狀保持裝置之間，從而形成中央內(nèi)室和位 于移動(dòng)催化劑床與反應(yīng)器內(nèi)殼之間的過渡室，其中，該反應(yīng)器具有兩個(gè)或 多個(gè)反應(yīng)段，它們通過交替地設(shè)置的中央內(nèi)室中的盤狀轉(zhuǎn)向板和移動(dòng)催化 劑床與反應(yīng)器內(nèi)殼之間的過渡室中的環(huán)狀轉(zhuǎn)向板彼此分開并隔離出子區(qū) 域，各反應(yīng)段分別具有沿反應(yīng)氣體混合物的流動(dòng)方向設(shè)置在移動(dòng)催化劑床 上游的混合裝置，該混合裝置包括下列部件
-兩排或三排前后設(shè)置的管，這些管具有位于管外側(cè)上的渦流發(fā)生部， 并使原料氣流的通流橫截面縮小到自由通流橫截面的1/2至1/10，其中， 含氧氣流穿過所述管的內(nèi)室，并通過所述管的翅片之間的翅片通道中的開 孔噴入到原料氣流中，以及
-位于所述管上游的孔板和位于所述管下游的孔板，
-反應(yīng)氣體混合物在相互銜接的反應(yīng)段中交替地從中央內(nèi)室輸送到移 動(dòng)催化劑床與反應(yīng)器內(nèi)殼之間的過渡室、或者從移動(dòng)催化劑床與反應(yīng)器內(nèi) 殼之間的過渡室輸送到中央內(nèi)室。
設(shè)置在管外側(cè)上的渦流發(fā)生部可以設(shè)計(jì)成不同的幾何形狀，其中重要 的是，它們?cè)黾永@管流動(dòng)的流體的渦流。渦流發(fā)生部?jī)?yōu)選可以是已知用于 靜態(tài)混合器的部件，或者也可以是分裂蒸餾塔的填充部件，或者也可以是 例如交叉的金屬板帶。設(shè)有渦流發(fā)生部的管優(yōu)選是翅片管。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過使用可確保在小于150ms或小于50ms的非常短的延 遲時(shí)間進(jìn)行非常均勻的混合的特定的混合裝置，能夠以對(duì)應(yīng)于移動(dòng)催化劑 床上的反應(yīng)進(jìn)程的特定的量連續(xù)輸送含氧氣體。在混合裝置中使含有飽和碳?xì)浠衔锏脑蠚饬髋c含氧氣流預(yù)混合。 在此預(yù)混合指的是在進(jìn)入到移動(dòng)催化劑床之前的混合。
使用已知為熱交換器的翅片管，并對(duì)其略微變型，使翅片之間的翅片 通道中具有開孔，由于原料氣流基本垂直于翅片管引入并且含氧氣流穿過 翅片管的內(nèi)室通過翅片通道中的開孔噴入到原料氣流里面，所以翅片之間 的翅片通道的中間空間可作為幾乎理想的能形成強(qiáng)渦流的混合腔。
原料氣流和含氧氣流的體積流量通常差別很大，這使得相應(yīng)地難以混
合含氧氣體的流量尤其可以為原料氣流流量的5%至30%。
催化劑設(shè)置在直立的通常為柱狀的反應(yīng)器中的、兩個(gè)同心的筒狀保持 裝置之間，該保持裝置在優(yōu)選的實(shí)施例中可以是邊縫篩(Kantenspaltsieb ); 催化劑從上方、尤其通過儲(chǔ)存容器裝入，并且在下部通過適合的裝置排出。 自重流動(dòng)的具有 一定形狀的催化劑體在反應(yīng)器中的筒狀保持裝置之間的連 續(xù)窄縫中行進(jìn)，該窄縫在反應(yīng)器的整個(gè)高度上延伸。縫隙的最大線性尺寸 優(yōu)選小于或等于具有一定形狀的催化劑體的最小外徑的一半，并且優(yōu)選在 0.75至2.00mm的范圍中，尤其優(yōu)選約1.2mm。
在各個(gè)反應(yīng)段之間，移動(dòng)催化劑床設(shè)有短的密封延伸部，該密封延伸 部的長(zhǎng)度基本對(duì)應(yīng)于一個(gè)移動(dòng)催化劑床的厚度，以盡可能抑制反應(yīng)氣體混 合物繞過(反應(yīng)段)。
選擇性催化氫氣燃燒的優(yōu)選催化劑包括選自鍺、錫、鉛、砷、銻、鉍 的氧化物和/或磷酸鹽的氧化物和/或磷酸鹽。其它優(yōu)選的、催化氫氣燃燒的 催化劑包括過渡族VIII和/或I的貴金屬。
所使用的脫氫催化劑通常具有載體和活性組分。在此載體通常由耐熱 氧化物或混合氧化物制成。脫氫催化劑優(yōu)選包括金屬氧化物載體，該金屬 氧化物選自二氧化鋯、氧化鋅、氧化鋁、氧化硅、氧化鈦、氧化鎂、氧化 鑭、氧化鈰及其混合物。混合物可以是物理的混合物，或者也可以是化學(xué) 的混合相，如氧化鎂或氧化鋅鋁混合氧化物。優(yōu)選的載體是二氧化鋯和/ 或二氧化硅，特別優(yōu)選的是二氧化鋯和二氧化硅的混合物。
脫氫催化劑的活性組分通常含有過渡族VIII的一種或多種元素，優(yōu)選鉑和/或鈀，特別優(yōu)選鉑。此外脫氬催化劑可以包括一種或多種主族I和/ 或II的元素，優(yōu)選鉀和/或銫。此外脫氫催化劑可以含有一種或多種過渡族 III的元素，這些元素包括鑭系元素和僻系元素，優(yōu)選為鑭和/或鈰。最后，
脫氫催化劑可以具有一種或多種主族III和/或IV的元素，優(yōu)選為選自硼、
鎵、硅、鍺、錫和鉛的一種或多種元素，特別優(yōu)選鉛。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，脫氬催化劑含有至少一種過渡族vni的元素、至 少一種主族i和/或II的元素、至少一種主族ni和/或iv的元素和至少一 種包括锎系元素和錒系元素的過渡族in的元素。
例如按照本發(fā)明可以使用在WO 99/46039、 US 4,788,371、 EP-A 705 136、 WO 99/29420、 US5，220，091、 US 5,430,220、 US 5,877,369、 EP0 117 146、 DE-A 199 37 106、 DE曙A 199 37 105和DE-A 199 37 107中公開的所 有的脫氫催化劑。在上述的丙烷自熱脫氫的變型中，特別優(yōu)選的催化劑是 DE-A 199 37 107的示例l、 2、 3和4中的催化劑。
優(yōu)選使用可氣力輸送并耐蒸汽的催化劑。
優(yōu)選在蒸汽中執(zhí)行丙烷自熱脫氫。添加的蒸汽作為熱輸送介質(zhì)并且有 助于催化劑上有4幾淀積物的汽化，由此反作用于催化劑的碳化并且增加催 化劑的使用時(shí)間。在此，有機(jī)淀積物轉(zhuǎn)換成一氧化碳、二氧化碳和可能的 水。
從上面、尤其通過儲(chǔ)存容器加入新的和/或再生的催化劑，并且在反應(yīng) 器下端取出載有不想要物質(zhì)的催化劑。因此催化劑從上向下穿過反應(yīng)器。 載有不想要物質(zhì)的催化劑尤其氣動(dòng)地輸送到單獨(dú)的再生塔，并且在那里與 含氧氣體以已知的方法通過降壓、沖洗、燃燒、再結(jié)晶、按壓和激勵(lì)而再 生，然后同樣氣動(dòng)地重新再循環(huán)到反應(yīng)器頂部。
反應(yīng)氣體混合物從移動(dòng)催化劑床的入流面一側(cè)入流移動(dòng)催化劑床，并 且通過排流面離開移動(dòng)催化劑床。
按照本發(fā)明，在移動(dòng)催化劑床入流面的上游設(shè)有用于要反應(yīng)的起始物 料的混合裝置，該混合裝置包括下面的部件
-兩排或三排前后設(shè)置的設(shè)有渦流發(fā)生部的管，優(yōu)選為翅片管，以及-位于翅片管上游的孔板，和 -位于翅片管下游的孔板。
翅片管在化學(xué)工藝中是已知的并且尤其作為熱交換管使用。例如在
DE-A 1 950 246或DE-A 2 131 085中描述了翅片管及其生產(chǎn)。
翅片管由具有柱形外部的通常為金屬管的管構(gòu)成，細(xì)長(zhǎng)的帶，也就是 翅片，通常通過焊接沿縱向棱邊連接在所述柱形外部。翅片通常螺旋形或 纏繞地連接在管的外部，但是也可以沿管的縱向連接。翅片通常具有光滑 的連續(xù)的表面，但是也可以打孔。它們可以是連續(xù)的，但是也可以有利地 在除了翅片基部以外的位置被切開，以形成部段。被切開的翅片尤其適于 增加渦流。在此，所述部段可以具有不同的幾何形狀，例如矩形、梯形等。 部段之間的切口可以具有或沒有材料損失地實(shí)現(xiàn)。特別有利地，可以使部 段相對(duì)于翅片基部以一定的角度旋轉(zhuǎn)或傾斜，以通過傾角尤其在翅片之間 的區(qū)域，也就是翅片通道的區(qū)域，中增加渦流，并因此改善混合作用。
翅片在管長(zhǎng)度上的緊密布置是有利的，尤其是可以每米管長(zhǎng)具有100 至300圏翅片。
有利地使用外徑為25至150mm、尤其是20至50mm的管。 翅片的高度與管外徑的比有利地為1/10至1/2。 翅片的厚度有利地為0.3至1.5mm.
對(duì)于切開的翅片，有利地使部段的寬度為3至12mm，優(yōu)選為4至8mm。 管可以具有各種橫截面，例如圓形、卵形或多邊形，例如三角形。 翅片管相互平行地"i殳置成排，其中一排翅片管沿著一定半徑的圓設(shè)置。 在本發(fā)明的其中反應(yīng)氣體混合物沿徑向流動(dòng)的徑向流動(dòng)反應(yīng)器中，移 動(dòng)催化劑床如上所述設(shè)置在適合的容納裝置里面，該移動(dòng)催化劑床為空心 筒體的形式，該筒體具有對(duì)應(yīng)于床厚度的壁厚。在移動(dòng)催化劑床的入流側(cè)， 翅片管沿著與移動(dòng)催化劑床同心的圓設(shè)置，所述入流側(cè)交替地位于移動(dòng)催 化劑床的內(nèi)部或外部。
已經(jīng)證實(shí)，兩排或三排翅片管適合于本發(fā)明的混合任務(wù)。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，含氧氣流的組分在設(shè)有渦流發(fā)生部的各排管中可以是相互不同的。尤其是可以在設(shè)有渦流發(fā)生部的第一排管里面導(dǎo)入與設(shè) 有渦流發(fā)生部的第二排管不同的具有其它組分的含氧氣流。
在此有利的是，第二排翅片管設(shè)置成貼靠第一排翅片管的空隙，對(duì)于 三排翅片管的情況，第三排翅片管設(shè)置成貼靠第二排翅片管的空隙。熱輸 送介質(zhì)可有利地流過第二排翅片管，并且必要時(shí)流過第三排翅片管。也可 以使第二排翅片管并且必要時(shí)使第三排翅片管由具有任意橫截面的實(shí)心材 料構(gòu)成。
在一排翅片管內(nèi)可使用相同幾何形狀的翅片管，但是在一排翅片管中 翅片管的幾何形狀也可以變化。
在構(gòu)成翅片管的管的外部的翅片的每個(gè)翅片通道中，翅片管分別具有 兩個(gè)徑向相對(duì)的開孔，這些開口位于該排翅片管中與各相鄰翅片管距離最 小的位置處。含氧氣流通過這些開孔噴入翅片之間的翅片通道里面的原料
氣流中。由此，在翅片通道里面提供了許多能形成強(qiáng)渦流的小規(guī);f莫的混合 腔，對(duì)于^f皮切開形成部段的翅片尤其如此，其中這種效應(yīng)可通過傾斜設(shè)定 翅片部段而進(jìn)一步提高。由此，可在小范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)極好的混合質(zhì)量。
在翅片管內(nèi)室里面可以有利地分別設(shè)置同心的插接管，這些插接管具 有以適合的間距設(shè)置在插接管的外部的、優(yōu)選分別為兩個(gè)徑向相對(duì)設(shè)置的 開孔的排流孔，以在管長(zhǎng)度上預(yù)分配含氧氣流，并由此也保證盡可能均衡 的氣流溫度。
優(yōu)選l吏含氧氣流通過作為主分配器的環(huán)管、特別優(yōu)選地通過位于翅片 管各端部的兩個(gè)環(huán)管均勻地引入翅片管。
翅片管的排的上游設(shè)有孔板，該孔板類似地設(shè)置成垂直于含氧氣流的 入流方向，并由此基本位于與翅片管的排同心的圓上。
位于上游的孔板具有開孔，這些開孔的總面積與含氧氣流的入流橫截 面積的比優(yōu)選小于或等于0.5，尤其是小于或等于0.3。
位于上游的孔板有利地與第一排翅片管的入流面間隔一定的距離，該 距離對(duì)應(yīng)于上游孔板中的開孔直徑的7至20倍。
上游孔板中開孔的直徑有利地小于翅片的兩個(gè)相繼的圈之間的凈距離的一半。
混合裝置在該裝置沿排流方向的下游設(shè)有第二孔板，該孔板的開孔的 直徑大于或等于上游孔板的直徑。
兩個(gè)孔板，也就是上游孔板和下游孔板，的板厚與孔板中開孔直徑的
比優(yōu)選為0.75至2.0。
下游孔板與后排翅片管的排流平面的間隔有利地為后排翅片管直徑的 0.75至2倍。
下游孔板與移動(dòng)催化劑床入口處的距離有利地對(duì)應(yīng)于下游孔板中開孔 直徑的5至20倍。
用于與反應(yīng)氣體混合物接觸的反應(yīng)器部位、尤其是用于翅片管和孔板 并且也包括反應(yīng)器內(nèi)殼的材料優(yōu)選是非滲碳鋼(nichtaufliohlender Stahl)。
混合裝置基本垂直于含氧氣流的通流方向。這意味著，含氧氣流垂直 引入混合裝置的主面，該主面在徑向流動(dòng)反應(yīng)器中是彎曲的。但是，術(shù)語(yǔ) 基本垂直也包括與法線的偏差為±5?；颉?0° 、甚至±30°的情況。
混合裝置以結(jié)構(gòu)深度、即上游孔板與下游孔板之間的100至200mm 范圍的距離達(dá)到極好的、幾乎100%的混合品質(zhì)，其中，原料氣流的壓降 為約20mbar,含氧氣流的壓降為約50至100mbar的范圍，含氧氣流由于 安全原因必需已經(jīng)處于一定的過壓下。
實(shí)現(xiàn)特別大量的原料氣流進(jìn)入含氧氣流的噴射位置，約為每平方米 10000個(gè)噴射位置。
本發(fā)明的內(nèi)容還包括一種用于在上述反應(yīng)器中執(zhí)行連續(xù)氧化脫氬的方法。
飽和碳?xì)浠衔锏脑蠚饬饔绕淇梢允呛斜榛蚨⊥榈臍饬鳌?含氧氣流、尤其是空氣或工業(yè)級(jí)的氧氣通過混合裝置連續(xù)地噴入原料 氣流。在第一反應(yīng)段端部產(chǎn)生反應(yīng)氣體混合物，它除了未反應(yīng)的飽和碳?xì)?化合物以外尤其含有相應(yīng)的石蠟以及氫氣，該反應(yīng)氣體混合物作為原料氣 流流入下一反應(yīng)段，在那里連續(xù)地噴入另外的含氧氣流。重復(fù)這個(gè)方法過 程，直到反應(yīng)氣體混合物離開最后的反應(yīng)段。在此，即使在經(jīng)過最后的反應(yīng)段之后，飽和碳?xì)浠衔锏霓D(zhuǎn)換也不完全，而是例如在約30%的范圍。 在特定的實(shí)施例中，反應(yīng)氣體混合物的分流與含有飽和碳?xì)浠衔锏?br> 新的原料氣流混合、循環(huán)到反應(yīng)器中、并進(jìn)入第一反應(yīng)段。其余的反應(yīng)氣
體混合物的分流作為產(chǎn)品流取出。
在另一優(yōu)選的實(shí)施例中，離開最后的反應(yīng)段的反應(yīng)氣體混合物，可通
過間接熱交換來對(duì)含有飽和碳?xì)浠衔锏脑蠚饬鬟M(jìn)行預(yù)熱，以用于熱集成。
所述反應(yīng)器和方法的特征尤其在于反應(yīng)氣體混合物的連續(xù)流動(dòng)結(jié)構(gòu)， 由此能夠隨著時(shí)間的變化而獲得一致的、恒定的產(chǎn)品組分。
催化劑的再生類似地在小的、專門為此設(shè)計(jì)的設(shè)備中連續(xù)地實(shí)現(xiàn)，并 且與現(xiàn)有技術(shù)的方法中的催化劑再生相比更加簡(jiǎn)單，在現(xiàn)有技術(shù)中，排出 的催化劑在氧化脫氫反應(yīng)器中再生，為此需要包括切換、卸壓、沖洗、燃 燒、惰化、加壓和切換的復(fù)雜的再生步驟順序，因此催化劑快速連續(xù)地受 到特別有害的溫度和壓力變化。
按照本發(fā)明的方法還可實(shí)現(xiàn)約40%的成本優(yōu)點(diǎn)，并且取出的產(chǎn)品流具 有均勻的組分。


下面借助于附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。附圖中
圖1示出按照本發(fā)明的反應(yīng)器的扇形截面圖，其中原料氣流流動(dòng)方向 為從外向內(nèi)，
圖2A示出翅片管的細(xì)節(jié)圖，圖2B示出單個(gè)翅片及其制作過程，圖 2C示出翅片管的橫截面圖， 圖3示出翅片管的立體圖，
圖4A示出翅片管優(yōu)選實(shí)施例的縱向截面圖，圖4B示出對(duì)黃向截面圖， 圖5示出按照本發(fā)明的反應(yīng)器實(shí)施例的縱向截面圖， 圖6示出按照本發(fā)明的反應(yīng)器的另一實(shí)施例的縱向截面圖，其中具有 產(chǎn)品氣流分流的再循環(huán)，圖7示出按照本發(fā)明的反應(yīng)器的另一實(shí)施例的縱向截面圖，其中通過 產(chǎn)品氣流對(duì)原料氣流進(jìn)行預(yù)熱。
在附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同或相應(yīng)的零部件。
具體實(shí)施例方式
圖1示出按照本發(fā)明的反應(yīng)器1的第一實(shí)施例的扇形橫截面，其中在 反應(yīng)器外殼處輸入原料氣流2，通過反應(yīng)器內(nèi)室排出原料氣流。原料氣流2 垂直地流向混合裝置12，該混合裝置包括兩排翅片管19，這兩排翅片管設(shè) 置成使得(一排中的)翅片管貼靠另一排中的空隙，在這兩排翅片管的沿 流動(dòng)方向的前方(上游)設(shè)有第一孔板17,在這兩排翅片管的沿流動(dòng)方向 的后方(下游)設(shè)有第二孔板18。兩排翅片管19、上游孔板17和下游孔 板18分別設(shè)置在同心的圓環(huán)上。在混合裝置12中預(yù)混合的反應(yīng)氣體混合 物接著流過移動(dòng)催化劑床4。
圖2A至2C示出翅片管19的細(xì)節(jié)圖，該翅片管具有在翅片管19的翅 片16之間的翅片通道15中徑向?qū)χ迷O(shè)置的開孔14。其中，圖2B示出翅 片16,該翅片被切口分離到翅片基部21以形成部段20;圖2C示出具有 管13、翅片通道15和部段20的翅片管19的橫截面。
圖3示出翅片管19的立體圖，該翅片管具有管13和螺旋形設(shè)置的翅 片16,該翅片除了連續(xù)的翅片基部21以外被分成部段20。
圖4A示出具有管13和翅片16的翅片管19的縱向截面圖，該翅片管 具有在翅片管19的翅片16之間的翅片通道15中設(shè)置的開孔14。在管內(nèi) 部同心地設(shè)有中央插接管24，該中央插接管通過徑向相對(duì)設(shè)置的開孔25 沿翅片管13縱向分配含氧氣流3，在圖4B的沿平面B-B的橫截面圖中可 以看到開孔25。圖4A中示出翅片管19端部，該端部具有用于含氧氣流3 的環(huán)狀分配器26。
圖5示出按照本發(fā)明的反應(yīng)器1縱向截面圖，該反應(yīng)器具有四個(gè)彼此 疊置設(shè)置的反應(yīng)段9。含氧氣流3通過翅片管19的內(nèi)室噴入到原料氣流2 中。含有飽和碳?xì)浠衔锏脑蠚饬?輸送到第一反應(yīng)段9的中央內(nèi)室7，流過包括翅片管19、位于該翅片管上游的孔板17以及位于該翅片管下游 的孔板18的混合裝置12，并且流過筒狀地安置在同心筒狀保持裝置5和6 之間的移動(dòng)催化劑床4。第一反應(yīng)段9通過盤狀轉(zhuǎn)向板10被限定在局部區(qū) 域，即限定在中央內(nèi)室7的區(qū)域，使得離開第一反應(yīng)段9的反應(yīng)氣體混合 物流過反應(yīng)器內(nèi)殼處的過渡室8流到設(shè)置在第一反應(yīng)段上方的第二反應(yīng)段 9。在第二反應(yīng)段9中仍然在移動(dòng)催化劑床4的沿流動(dòng)方向的上游、即在這 種情況下在移動(dòng)催化劑床的同心外部設(shè)置混合裝置12。第二反應(yīng)段9通過 反應(yīng)器內(nèi)殼處的過渡室8中的環(huán)狀轉(zhuǎn)向板11與后面的第三反應(yīng)段9分開。 盤狀轉(zhuǎn)向板10與環(huán)狀轉(zhuǎn)向板11交替，使得第三反應(yīng)段9的頂部由盤狀轉(zhuǎn) 向板10限定，并且第四反應(yīng)段9相應(yīng)地由環(huán)狀轉(zhuǎn)向板11限定。
圖6示出本發(fā)明的反應(yīng)器的另一實(shí)施例的縱向截面圖，其中具有產(chǎn)品 氣流分流的再循環(huán)。
在圖7中的實(shí)施例附加地在上部反應(yīng)器區(qū)域具有用于熱集成的熱交換 器，其中熱的產(chǎn)品氣體預(yù)熱含有飽和碳?xì)浠衔锏脑蠚饬?。
附圖標(biāo)記列表
1反應(yīng)器
2原料氣流
3含氧氣流
4移動(dòng)催化劑床
5， 6同心的筒狀保持裝置
7中央內(nèi)室
8反應(yīng)器內(nèi)殼處的過渡室
9反應(yīng)段
10盤狀轉(zhuǎn)向板
11環(huán)狀轉(zhuǎn)向板
12混合裝置
13管14開孔
15翅片通道
16翅片
17上游孔板
18下游孔板
19翅片管
20部段
21翅片基部
2217中的開孔
2318中的開孔
24中心插入管
2524中的開孔
26環(huán)狀分配器
權(quán)利要求
1.一種反應(yīng)器(1)，該反應(yīng)器用于在飽和碳?xì)浠衔锏脑蠚饬?2)與含氧氣流(3)預(yù)混合后在移動(dòng)催化劑床(4)上對(duì)該飽和碳?xì)浠衔锏脑蠚饬鬟M(jìn)行連續(xù)氧化脫氫，以獲得反應(yīng)氣體混合物，所述移動(dòng)催化劑床沿反應(yīng)器縱向引入兩個(gè)同心的筒狀保持裝置(5，6)之間，從而形成中央內(nèi)室(7)和移動(dòng)催化劑床(4)與反應(yīng)器內(nèi)殼之間的過渡室(8)，其特征在于，所述反應(yīng)器(1)具有兩個(gè)或多個(gè)反應(yīng)段(9)，它們通過交替地設(shè)置的中央內(nèi)室(7)中的盤狀轉(zhuǎn)向板(10)和移動(dòng)催化劑床(4)與反應(yīng)器內(nèi)殼之間的過渡室中的環(huán)狀轉(zhuǎn)向板(11)彼此分開并隔離出子區(qū)域，各反應(yīng)段分別具有沿反應(yīng)氣體混合物的流動(dòng)方向設(shè)置在移動(dòng)催化劑床(4)上游的混合裝置(12)，該混合裝置包括下列部件-兩排或三排前后設(shè)置的管(13)，這些管具有位于管外側(cè)上的渦流發(fā)生部，并使原料氣流(2)的通流橫截面縮小到自由通流橫截面的1/2至1/10，其中，含氧氣流(3)穿過所述管(13)的內(nèi)室，并且通過所述管(13)中的開孔(14)噴入原料氣流(2)中，以及-位于所述管(13)上游的上游孔板(17)和位于所述管(13)下游的下游孔板(18)。
2. 如權(quán)利要求1所迷的反應(yīng)器(1)，其特征在于，設(shè)有渦流發(fā)生 部的所述管(13)是翅片管(19)，開孔(14)設(shè)置在翅片管(19)的翅 片(16)之間的翅片通道(15)中。
3. 如權(quán)利要求1或2所迷的反應(yīng)器，其特征在于，所述管的外側(cè)上 具有渦流發(fā)生部；反應(yīng)器具有2至8個(gè)反應(yīng)段(9 )，優(yōu)選具有4個(gè)反應(yīng)段(9)。
4. 如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)器(1),其特征在于， 所述翅片管(19)使原料氣流(2)的自由通流橫截面縮小到原始尺寸的 1/3至1/6。
5. 如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)器(1)，其特征在于，所述翅片管(19)包括具有柱形外部的管(19)并具有翅片(16)，該翅 片包括細(xì)長(zhǎng)的帶，該帶沿其縱向棱邊螺旋形焊接在所述管的外部，并且在 除了翅片基部(21)以外的位置被切開，以形成部段(20)。
6. 如權(quán)利要求5所述的反應(yīng)器(1)，其特征在于，所述部段(20) 相對(duì)于翅片基部(21)轉(zhuǎn)過一定的角度。
7. 如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)器(1)，其特征在于， 翅片管(19)在每米翅片管(19)的長(zhǎng)度上具有翅片(9)的100至300 個(gè)圏。
8. 如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)器(1),其特征在于， 管(13)的外徑在25至150mm的范圍內(nèi)，優(yōu)選在20至50mm的范圍內(nèi)。
9. 如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)器(1)，其特征在于， 翅片(16)的高度與管(13)的外徑的比為1/10至1/2。
10. 如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)器(1),其特征在于， 翅片(16 )的厚度在0.3至1.5mm的范圍內(nèi)，部段(13 )的寬度在3至12mm 的范圍內(nèi)，優(yōu)選在4至8mm的范圍內(nèi)。
11. 如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)器(1)，其特征在于， 第二排翅片管(19)設(shè)置成使得其中的管貼靠第一排翅片管(19)中的空 隙。
12. 如權(quán)利要求ll所述的反應(yīng)器(1),其特征在于，該反應(yīng)器具有 三排翅片管(19)，其中第三排翅片管(19)設(shè)置成使得其中的管貼靠第 二排翅片管(19)中的空隙。
13. 如權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)器(1)，其特征在于， 在翅片管(19)的翅片(16)之間的每個(gè)翅片通道(15)中、在翅片通道(15)的徑向相對(duì)的位置分別設(shè)有兩個(gè)開孔(14),該開孔與所述翅片管 所在的一排翅片管中的相鄰的翅片管(19)具有最小距離。
14. 如權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)器(1)，其特征在于， 上游孔板(17)與笫一排翅片管(19)的原料氣流(2)的入流面間隔開一 定的距離，該距離對(duì)應(yīng)于上游孔板(17)中的開孔(22)的直徑的7至20倍。
15. 如權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)器(1)，其特征在于， 上游孔板(17)中的開孔(22)的直徑小于翅片(16)的兩個(gè)相繼的圏之 間的凈距離的一半。
16. 如權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)器(1)，其特征在于， 上游孔板(17 )中的開孔比定義為沿垂直于原料氣流(2 )到混合裝置(12 ) 的入流方向，上游孔板(17)中開孔(22)的總的自由面積與上游孔板總 才黃截面積的比，該開孔比<0.5,優(yōu)選地<0.3。
17. 如權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)器(1)，其特征在于， 孔板厚度與孔板(17， 18)中開孔(22， 23)的直徑的比為0.75至2.0。
18. 如權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)器(1),其特征在于， 下游孔板(18)與翅片管(19)的排流面以一定的距離間隔，該距離為最 后一排翅片管(19)中的翅片管(19)直徑的0,5至2倍。
19. 如權(quán)利要求1至18中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)器(1)，其特征在于， 下游孔板(18)中的開孔(23)的直徑大于或等于上游孔板(17)中開孔(22)的直徑。
20. 如權(quán)利要求1至19中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)器(1)，其特征在于， 下游孔板(18 )與反應(yīng)混合物進(jìn)入固定催化劑床(4)的入口的距離對(duì)應(yīng)于 下游孔板(18)中開孔(23)的直徑的5至20倍。
21. —種用于對(duì)飽和碳?xì)浠衔锏脑蠚饬?2)進(jìn)行連續(xù)氧化脫氬 的方法，其中，在如權(quán)利要求1至20中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)器中執(zhí)行該方法。
22. 如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述原料氣流(2)是 含有丙烷或丁烷的氣流。
23. 如權(quán)利要求21或22所述的方法，其特征在于，含氧氣流(3) 是空氣或工業(yè)級(jí)的氧氣。
24. 如權(quán)利要求21至23中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，來自沿 流動(dòng)方向的最后一個(gè)反應(yīng)段(9 )的反應(yīng)氣體混合物的分流循環(huán)到第一反應(yīng) 段(9)。
25.如權(quán)利要求21至24中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述原 料氣流(2)通過與離開最后一個(gè)反應(yīng)段(9)的反應(yīng)氣體混合物的間接熱 傳遞而預(yù)熱。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種反應(yīng)器(1)，該反應(yīng)器用于在飽和碳?xì)浠衔锏脑蠚饬?2)與含氧氣流(3)預(yù)混合后在移動(dòng)催化劑床(4)上對(duì)該飽和碳?xì)浠衔锏脑蠚饬鬟M(jìn)行連續(xù)氧化脫氫，以獲得反應(yīng)氣體混合物，所述移動(dòng)催化劑床沿反應(yīng)器縱向引入兩個(gè)同心的筒狀保持裝置(5，6)之間，從而形成中央內(nèi)室(7)和移動(dòng)催化劑床(4)與反應(yīng)器內(nèi)殼之間的過渡室(8)。所述反應(yīng)器(1)的特征在于，具有至少兩個(gè)反應(yīng)段(9)，它們通過交替地設(shè)置的中央內(nèi)室(7)中的盤狀轉(zhuǎn)向板(10)和移動(dòng)催化劑床(4)與反應(yīng)器內(nèi)殼之間的過渡室中的環(huán)狀轉(zhuǎn)向板(11)彼此分開并隔離出子區(qū)域。各反應(yīng)段分別具有沿反應(yīng)氣體混合物的流動(dòng)方向設(shè)置在移動(dòng)催化劑床(4)上游的混合裝置(12)，該混合裝置包括下列部件兩排或三排前后設(shè)置的管(13)，這些管具有位于管外側(cè)上的渦流發(fā)生部，并使原料氣流(2)的通流橫截面縮小到自由通流橫截面的1/2至1/10，其中，含氧氣流(3)穿過所述管(13)的內(nèi)室，并且通過所述管(13)中的開孔(14)噴入原料氣流(2)中，以及位于所述管(13)上游的上游孔板(17)和位于所述管(13)下游的下游孔板(18)。
文檔編號(hào)C07C5/32GK101563148SQ200780046764
公開日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2007年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月19日
發(fā)明者F·科爾, G·奧爾貝特, S·克羅內(nèi) 申請(qǐng)人:巴斯夫歐洲公司