本发明涉及石油化工产品综合利用领域,尤其涉及一种双环戊二烯气相解聚制备环戊二烯的方法及装置。
背景技术:
1、环戊二烯及其二聚物双环戊二烯,主要来自石油裂解制乙烯的副产物。在裂解碳五馏分中以环戊二烯形式存在,含量约为15%~20%,在裂解碳九馏分中以双环戊二烯形式存在,含量约为25~30%,含量主要受裂解原料和裂解深度影响。环戊二烯或双环戊二烯广泛应用于合成树脂、合成橡胶、制备精细化学品的合成原料等领域,是重要的化工原料。
2、环戊二烯是具有一个活性亚甲基的共轭二烯烃,化学性质很活泼,在常温下也易发生diels-alde反应,二聚成双环戊二烯,也因此通常以双环戊二烯的形式进行储存和运输。双环戊二烯受热(>170℃)仍可解聚为环戊二烯,因此在使用环戊二烯时,通常以双环戊二烯为原料加热制备。同时生产上经常利用环戊二烯和双环戊二烯的二聚反应和解聚反应互为逆反应这一原理,从裂解碳五馏分或裂解碳九馏分中分离提纯环戊二烯。综上所述,双环戊二烯的解聚反应是一个关键步骤,一直是该领域中的研究重点。
3、双环戊二烯的解聚工艺大致分为液相解聚和气相解聚两种。液相解聚工艺是直接将液相双环戊二烯加热到165~220℃发生解聚反应,该工艺的优点是反应条件相对温和,工艺路线短,设备简单,缺点是反应速率相对较慢,解聚过程中常伴随环戊二烯的多聚反应,生成较多副产物,导致收率低。气相解聚工艺是先将双环戊二烯汽化,再加热到280~370℃发生解聚反应,该工艺具有以下特点:反应速率快,转化率高,在极短的时间内即可完全反应;气态条件下分子间碰撞几率降低,抑制了多聚反应等副反应发生,大大提高了环戊二烯收率。但气相解聚工艺设备复杂,且高温下如果条件控制不好容易结焦,影响设备寿命。
4、传统气相解聚工艺的反应器多采用间壁加热的管式反应器,这种方式存在一定局限性,如:换热效率不高,换热壁面上容易因局部温度过高导致结焦,影响换热效率和介质流动,运行过程中结焦无法清除,只能定期停车清洗。因此本领域技术人员亟待公开一种双环戊二烯气相解聚制备环戊二烯的方法及装置,以解决上述气相解聚工艺存在的结焦、换热效率差的问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种双环戊二烯气相解聚制备环戊二烯的方法及装置,以解决采用间壁加热的管式反应器解聚双环戊二烯时由于换热效率差所引起的结焦问题。
2、为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:
3、本发明提供了一种双环戊二烯气相解聚制备环戊二烯的方法,包括如下步骤:
4、1)将双环戊二烯与过热蒸汽混合得到气液混合物,将气液混合物汽化得到气体混合物;
5、2)将气体混合物与惰性固体颗粒共同通入反应器中进行解聚反应,得到环戊二烯。
6、优选的,步骤1)中所述过热蒸汽的温度为140~200℃。
7、优选的,步骤1)中所述双环戊二烯与过热蒸汽的质量比为1.5~3.5:1。
8、优选的,步骤1)中所述气体混合物的温度为160~200℃。
9、优选的,步骤2)中所述惰性固体颗粒的粒径为50~100μm;
10、所述惰性固体颗粒的温度为280~380℃;
11、所述惰性固体颗粒包括硅藻土、高岭土和天然白土中的一种或几种。
12、优选的,步骤2)中所述气体混合物与惰性固体颗粒的质量比为15~25:1。
13、优选的,步骤2)中所述气体混合物在反应器内停留的时间为2~10s;
14、所述解聚反应的温度为280~380℃。
15、本发明还提供了一种上述双环戊二烯气相解聚制备环戊二烯的方法所采用的双环戊二烯气相解聚制备环戊二烯的装置,所述装置包括顺次连接的气液混合罐(1)、汽化器(3)、下降管反应器(4)、气固初分装置(5)、旋风分离器(8)、喷淋冷却塔(10)和脱水罐(11)。
16、优选的,还包括提升管(6)、再生室(7)和热载体冷却器(9);
17、所述下降管反应器(4)的出料口顺次与气固初分装置(5)、提升管(6)、再生室(7)、热载体冷却器(9)和下降管反应器(4)的进料口循环连接。
18、本发明至少具有如下有益效果:
19、1、将双环戊二烯与过热蒸汽气化后通入反应器,预热和反应全部在反应器中完成,省去了单独预热器,缩短了反应器前的工艺流程,有利于减小生成结焦的可能性。
20、2、在反应器中,本发明采用惰性固体颗粒作为热载体,与气体反应物直接接触呈现流化态,同时进行传热过程,其优点是热载体热容高,蓄热能力大,不需要很高的温度就足以提供预热和反应所需的热量,换热介质直接接触,流化态扰动剧烈,使换热效率大大增强,缩短了所需的停留时间。气固两相介质在反应器内分布均匀,无返混,流动速度快,停留时间短,可有效抑制过度反应,气固介质进料量可根据需要灵活调整。
21、3、采用惰性固体颗粒作为热载体还可以抑制反应器壁面结焦,附着在固体颗粒上的结焦能够及时移出反应器,在高温烟气环境下自行分解,惰性固体颗粒还能够循环使用。
1.一种双环戊二烯气相解聚制备环戊二烯的方法,其特征在于,包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种双环戊二烯气相解聚制备环戊二烯的方法,其特征在于,步骤1)中所述过热蒸汽的温度为140~200℃。
3.根据权利要求2所述的一种双环戊二烯气相解聚制备环戊二烯的方法,其特征在于,步骤1)中所述双环戊二烯与过热蒸汽的质量比为1.5~3.5:1。
4.根据权利要求3所述的一种双环戊二烯气相解聚制备环戊二烯的方法,其特征在于,步骤1)中所述气体混合物的温度为160~200℃。
5.根据权利要求1~4任意一项所述的一种双环戊二烯气相解聚制备环戊二烯的方法,其特征在于,步骤2)中所述惰性固体颗粒的粒径为50~100μm;
6.根据权利要求5所述的一种双环戊二烯气相解聚制备环戊二烯的方法,其特征在于,步骤2)中所述气体混合物与惰性固体颗粒的质量比为15~25:1。
7.根据权利要求5或6所述的一种双环戊二烯气相解聚制备环戊二烯的方法,其特征在于,步骤2)中所述气体混合物在反应器内停留的时间为2~10s;
8.权利要求1~7任意一项所述的双环戊二烯气相解聚制备环戊二烯的方法所采用的双环戊二烯气相解聚制备环戊二烯的装置,其特征在于,所述装置包括顺次连接的气液混合罐(1)、汽化器(3)、下降管反应器(4)、气固初分装置(5)、旋风分离器(8)、喷淋冷却塔(10)和脱水罐(11)。
9.根据权利要求8所述的一种双环戊二烯气相解聚制备环戊二烯的装置,其特征在于,还包括提升管(6)、再生室(7)和热载体冷却器(9);