УСТРОЙСТВО ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО СМЕШИВАНИЯ, РЕАКТОР С НЕПОДВИЖНЫМ СЛОЕМ И РАДИАЛЬНЫМ ПОТОКОМ И РЕАКЦИОННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ ДЕГИДРОГЕНИЗАЦИИ БУТИЛЕНА

1. Устройство предварительного смешивания по меньшей мере двух газов, содержащее:
- корпус с плоской поверхностью, имеющий закрытый конец и противоположный ему открытый конец;
- первый проточный канал для приема первого газа, проходящий в аксиальном направлении через закрытый конец в корпус с плоской поверхностью с образованием уплотнения;
- коническую трубу, размещенную в корпусе с плоской поверхностью, причем
малый конец конической трубы сообщается с первым проточным каналом, а
большой конец конической трубы проходит к открытому концу, причем
его край прикреплен к внутренней стенке корпуса с плоской поверхностью, образуя, тем самым, уплотненную распределительную камеру между корпусом с плоской поверхностью и конической трубой; и
- второй проточный канал, размещенный на боковой части корпуса с плоской поверхностью, для приема второго газа, причем
второй проточный канал сообщается с распределительной камерой, так что второй газ может быть введен в указанную коническую трубу через распределительную камеру по существу радиально.
2. Устройство по п. 1, в котором
первый проточный канал выполнен в виде плоского канала, проходящего в коническую трубу посредством уплотненного прохождения через его малый конец.
3. Устройство по п. 2, в котором
конец первого проточного канала, проходящего в коническую трубу, содержит перфорированную распределительную тарелку, выполненную в виде полусферы, конуса или тарелки, причем диаметр отверстий в ней составляет от 5 до 100 мм, предпочтительно от 20 до 60 мм.
4. Устройство по п. 1, в котором
половина угла раствора конуса конической трубы составляет от 5° до 20°, предпочтительно от 8° до 16°.
5. Устройство по п. 1, в котором
форсунка выполнена в боковой части конической трубы рядом с ее малым концом для ввода второго газа в коническую трубу, причем
форсунка предпочтительно выполнена в форме направляющего конуса.
6. Устройство по п. 5, в котором
содержит множество групп направляющих конусов, соответственно размещенных в боковой части конической трубы на различных высотах, причем каждая группа содержит множество направляющих конусов, однородно размещенных по окружности.
7. Устройство по п. 6, в котором
соответствующие направляющие конусы в каждых двух смежных группах размещены в шахматном порядке в окружном направлении.
8. Устройство по п. 1, в котором
устройство предварительного смешивания сообщается с реактором для окислительной дегидрогенизации бутилена через его открытый конец, причем
первый газ представляет собой смесь пара и кислородсодержащего газа, а второй газ представляет собой бутилен.
9. Реактор с неподвижным слоем и радиальным потоком для окислительной дегидрогенизации бутилена, содержащий
- устройство предварительного смешивания по п. 1,
- цилиндрический кожух с верхним концом, сообщающимся с открытым концом корпуса с плоской поверхностью устройства для предварительного смешивания,
- узел слоя катализатора, размещенный в кожухе, причем
узел слоя катализатора содержит
множество распределительных устройств в виде секторных труб, выполненных на внутренней стенке кожуха,
трубу с пористой стенкой, размещенную в центре кожуха и выступающую наружу из кожуха, и
слой катализатора, размещенный между распределительными устройствами в виде секторных труб и трубой с пористой стенкой, причем
в верхнем конце слоя катализатора размещен уплотнительный элемент, который обеспечивает поступление газовой смеси из устройства предварительного смешивания в распределительные устройства в виде секторных труб и последующий выход из кожуха после прохождения через слой катализатора и трубу с пористой стенкой, и
- газораспределитель, соединенный с открытым концом корпуса с плоской поверхностью устройства предварительного смешивания и проходящий в кожух, причем
нижний конец газораспределителя содержит конусообразное отражательное устройство, сужающееся по направлению к корпусу с плоской поверхностью, посредством чего предварительно смешанные газы из устройства предварительного смешивания входят в кожух через боковой кольцевой зазор, образованный между конусообразным отражательным устройством и кожухом.
10. Реактор по п. 9, в котором
газораспределитель дополнительно содержит множество перегородок, однородно размещенных по окружности для соединения конусообразного отражательного устройства с открытым концом корпуса с плоской поверхностью устройства предварительного смешивания.
11. Реактор по п. 9, в котором
угол раствора конуса конусообразного отражательного устройства составляет от 90° до 135°, предпочтительно от 120° до 135°.
12. Реактор по п. 9, в котором
размер бокового кольцевого зазора таков, что средняя скорость протекающих через него газовых смесей составляет от 10 до 40 м/с, предпочтительно от 20 до 35 м/с.
13. Реактор по п. 9, в котором
распределительные устройства в виде секторных труб включают по меньшей мере 6 секторных труб, которые однородно распределены по окружности и по существу образуют полную окружность, причем
внутренняя боковая поверхность и верхняя часть секторной трубы содержат распределительные отверстия.
14. Реактор по п. 13, в котором
пористость распределительных отверстий составляет от 10% до 50%, предпочтительно от 20% до 40%.
15. Реактор по п. 9, в котором
труба с пористой стенкой содержит
пористый цилиндр, размещенный в ее центре,
перфорированную тарелку, упирающуюся в пористый цилиндр, и
сито или решетку на его внешней стороне, причем
сито и перфорированная тарелка соединены друг с другом посредством поддерживающих ребер, или решетка упирается в перфорированную тарелку.
16. Система для производства бутадиена посредством окислительной дегидрогенизации бутилена, содержащая
реактор первой ступени и реактор второй ступени, последовательно соединенные друг с другом, причем
реактор первой ступени выполнен в виде реактора с неподвижным слоем и аксиальным потоком, а реактор второй ступени выполнен в виде реактора с неподвижным слоем и радиальным потоком по п. 9, или в качестве альтернативы
реактор первой ступени выполнен в виде реактора с неподвижным слоем и радиальным потоком по п. 9, а реактор второй ступени выполнен в виде реактора с неподвижным слоем и аксиальным потоком.
17. Система по п. 16, в которой
реактор с неподвижным слоем и аксиальным потоком содержит по меньшей мере два реактора с неподвижным слоем и аксиальным потоком, параллельно соединенных друг с другом.
18. Способ производства бутадиена с помощью системы по п. 16, согласно которому:
a) подают пар в реактор первой ступени и подают содержащий бутилен газ и содержащий кислород газ в реактор первой ступени и в реактор второй ступени, причем
молярное отношение бутилена к кислороду и к пару, подаваемых в реактор первой ступени, составляет 1:(0,4-1,5):(2-20),
b) обеспечивают выход материалов из реактора первой ступени для смешивания с содержащим бутилен газом и содержащим кислород газом до поступления в реактор второй ступени, причем
молярное отношение бутилена к кислороду и к пару, подаваемых в реактор второй ступени, составляет 1:(0,4-1,5):(2-20), и
c) обеспечивают выход материалов из реактора второй ступени для ввода в размещенную ниже по потоку ступень сепарации для регенерации бутадиена,
в которой температуры реакции в реакторах первой и второй ступеней составляют от 300°С до 600°С, а давление реакции в них составляет от 0,0 до 2,0 МПа (манометрических).
19. Способ по п. 18, в котором
указанный содержащий бутилен газ содержит по меньшей мере один газ, выбранный из группы, содержащей 1-бутилен, цис-2-бутилен и транс-2-бутилен.
20. Способ по п. 18, в котором
молярное отношение бутилена к кислороду и к пару, подаваемых в каждую ступень, находится в диапазоне 1:(0,45-0,9):(6-16), предпочтительно в диапазоне 1:(0,5-0,8):(6-12), и более предпочтительно в диапазоне 1:(0,5-0,7):(6-10), и
-1
в котором часовая объемная скорость газообразного бутилена, входящего в каждую ступень, составляет от 200 до 450 час,
температура реакции в каждой ступени составляет от 310°С до 480°С, предпочтительно от 310°С до 380°С, и
давление реакции в каждой ступени составляет от 0,05 до 0,5 МПа (манометрических).