CN116474679B - 一种异丁烯的生产方法及其生产设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及化工生产技术领域，且公开了一种异丁烯的生产方法及其生产设备，包括以下具体步骤：S1.利用投料机构，将催化剂投入反应塔，S2.通过循环机构，将反应塔中的催化剂进行抛洒‑‑收集‑‑再抛洒的循环，S3.通过更换机构将反应塔中的催化剂更换；催化剂通过投料机构掉落在叶轮上，使叶轮带动转抛盘转动，将转抛盘上的催化剂抛洒，洒落的催化剂滚落在下端移动料盒中，齿条转动带动其上升，斜面凸块使移动料盒倾斜，其内催化剂倾倒在导向板上，使催化剂掉落在叶轮上，同时空的移动料盒处于反应塔底部，接住洒落的催化剂，催化剂载抛洒运动下，增大异丁烷与催化剂的接触面积，提高异丁烯的生产效率，尽可能解决现有技术影响生产效率的问题。
Description
技术领域
本发明涉及化工生产技术领域，具体为一种异丁烯的生产方法及其生产设备。
背景技术
2-甲基丙烯，又名异丁烯，是一种有机化合物，化学式为C4H8，常温常压下为无色气体，不溶于水，易溶于乙醇、***和硫酸等多数有机溶剂，主要用于生产聚异丁烯、异戊橡胶、异丁烯橡胶和丁基橡胶，也用于制备催化剂、防老剂、农药、医药、香料、汽油添加剂及润滑油等。
目前生产异丁烯的工艺主要包括硫酸萃取法、甲醇－醚化裂解法、水合－脱水法、丁烷脱氢法和分子筛选法等，其中，甲醇－醚化裂解法是目前主流的用来生产高纯度异丁烯的生产方法，但此方法的缺点在于副反应多，因此在生产过程中需要使用到大量的分离设备，反应所需的温度等条件也较高，生产流程复杂，导致生产效率和能源消耗都较高，能效比较差。
丁烷脱氢法是将烷烃进行脱氢，制备成烯烃的方法，此方法将廉价烷烃转化成高附加值的烯烃，同时脱氢所产生的氢气可以提供给炼厂使用，减少烯烃生产对裂解过程的依赖，提高油气资源综合利用水平，是碳四烃类资源综合利用的重要途径，在生产异丁烯时，以异丁烷为原料，在高温低压条件下，经催化脱氢生产异丁烯，其反应式为C4H10(催化剂)——C4H8+H2，且生产效率与催化剂的利用率有直接关系，异丁烷与需要与催化剂的表面接触，才能将异丁烷快速催化，但是在反应过程中，催化剂容易发生结焦现象，催化结焦指发生在催化剂(金属，金属氧化物或硫化物)表面上，主要是催化剂在高温下与烃接触催化反应，生成结焦产物的过程，催化剂结焦后，会影响异丁烷与催化剂的接触。
目前，现有的丁烷脱氢技术，通常将异丁烷气体通入到装有催化剂的脱氢塔中，其中的异丁烷气体在催化剂的作用下转化成异丁烯，但是，脱氢塔中的催化剂容易堆积，且在高温条件下容易结焦，降低了异丁烷气体与催化剂的接触面积，影响生产效率；因此，不满足现有的需求，对此我们提出了一种异丁烯的生产方法及其生产设备。
发明内容
本发明提供了一种异丁烯的生产方法及其生产设备，具备的有益效果，解决了上述背景技术中所提到现有的丁烷脱氢技术，通常将异丁烷气体通入到装有催化剂的脱氢塔中，其中的异丁烷气体在催化剂的作用下转化成异丁烯，但是，脱氢塔中的催化剂容易堆积，且在高温条件下容易结焦，降低了异丁烷气体与催化剂的接触面积，影响生产效率的问题。
本发明提供如下技术方案：一种异丁烯的生产方法，包括以下具体步骤：
S1.催化剂的投入：利用投料机构，将催化剂逐步且均匀的投入到用于催化脱氢的反应塔中。
S2.催化剂的动态循环：通过循环机构，将所述反应塔中的催化剂进行抛洒--收集--再抛洒的循环步骤，增大催化剂颗粒之间的缝隙空间，增大催化剂的暴露表面积，使得原料异丁烷气体与催化剂充分接触。
S3.催化剂的更换：通过更换机构将所述反应塔中的催化剂进行更换，避免催化剂长时间使用，其表面发生结焦。
作为本发明所述的一种异丁烯的生产方法可选方案，其中：在进行所述S1之前，先将作为生产原料的异丁烷气体通入所述反应塔中，在进行所述S3之后，将催化生成的产物导出所述反应塔，再进行气体的分离，得到所需产物异丁烯。
作为本发明所述的一种异丁烯的生产设备可选方案，其中：所述投料机构设置在所述反应塔外侧，所述投料机构包括料箱，所述料箱侧部铰接有翻盖，所述翻盖外侧安装有把手。
作为本发明所述的一种异丁烯的生产设备可选方案，其中：所述反应塔侧部安装有第一镂空板，所述第一镂空板外侧设置有第二镂空板，所述第二镂空板外侧安装有插块和滑块，所述插块插设在所述第一镂空板侧部，所述第一镂空板外侧设置有滑轨，所述滑轨设置为环形，所述滑块滑动插设在所述滑轨中。
作为本发明所述的一种异丁烯的生产设备可选方案，其中：所述料箱内转动设置有转轴，所述转轴与所述第二镂空板连接，所述料箱外侧安装有第一电机，所述第一电机的输出轴与所述转轴传动连接。
作为本发明所述的一种异丁烯的生产设备可选方案，其中：所述循环机构设置在所述反应塔中，所述循环机构包括叶轮，所述叶轮转动套设在所述第一支撑杆端部，所述第一支撑杆与所述反应塔的内壁连接，所述叶轮内侧插设有第一锥形齿轮，所述反应塔内设置有转抛盘，所述转抛盘转动安装在第二支撑杆端部，所述第二支撑杆与所述反应塔的内壁连接，所述转抛盘外侧安装有第二锥形齿轮，所述第二锥形齿轮与所述第一锥形齿轮相互啮合。
作为本发明所述的一种异丁烯的生产设备可选方案，其中：所述循环机构还包括齿条，所述反应塔内侧转动安装有固定齿轮，所述固定齿轮的数量设置为若干个，所述齿条与所述固定齿轮啮合，所述反应塔外侧安装有第二电机，所述第二电机的输出轴与其中一个所述固定齿轮传动连接。
作为本发明所述的一种异丁烯的生产设备可选方案，其中：所述齿条侧部设置有移动料盒，所述移动料盒的数量设置为两个，所述齿条侧部安装有连接块，所述连接块外侧安装有扭簧，所述扭簧与所述移动料盒连接，所述反应塔内侧安装有斜面凸块，所述斜面凸块设置在所述反应塔的上端，其中一个所述移动料盒与所述斜面凸块接触时，另一个所述移动料盒位于所述反应塔的底部，所述反应塔内安装有导向板，所述导向板倾斜设置在上端的所述移动料盒和所述叶轮之间，且靠近所述叶轮的一侧高度低。
作为本发明所述的一种异丁烯的生产设备可选方案，其中：所述更换机构设置在所述反应塔内侧，所述更换机构包括升降板，所述反应塔侧部设置有出料管道，所述出料管道设置在所述升降板下侧，所述反应塔内侧安装有伸缩件，所述伸缩件的伸缩端安装有连接杆，所述连接杆与所述升降板连接。
作为本发明所述的一种异丁烯的生产设备可选方案，其中：所述反应塔外侧安装有回收箱，所述回收箱与所述出料管道连通，所述回收箱侧部连接有电磁阀。
本发明具备以下有益效果：
1、该异丁烯的生产方法及其生产设备，通过投料机构的设置，将催化剂投入到反应塔内，催化剂掉落在叶轮上，使得叶轮旋转，旋转的叶轮带动转抛盘进行转动，将掉落在转抛盘上的催化剂向反应塔中抛洒，洒落的催化剂滚落在下端的移动料盒中，通过齿条的转动，使得装有催化剂的移动料盒上升，通过斜面凸块的设置，使得装有催化剂的移动料盒倾斜，其中的催化剂倾倒在导向板上，通过导向板的导向作用，使得催化剂再次掉落在叶轮上，与此同时，空的移动料盒处于反应塔底部，接住洒落的催化剂，在催化剂不断掉落和抛洒的循环动作下，使得催化剂之间的间隙增大，且通过更换机构对催化剂进行更换，从而有效的增大了原料异丁烷与催化剂的接触面积，提高异丁烯的生产效率，尽可能解决现有的丁烷脱氢技术，影响生产效率的问题。
2、该异丁烯的生产方法及其生产设备，将催化剂装入在料箱中，第一电机带动第二镂空板转动，使得第二镂空板上的孔隙与第一镂空板上的孔隙连通，从而使得料箱中的催化剂掉入反应塔中，通过转动第二镂空板，控制第一镂空板上孔隙的暴露程度从而控制催化剂的投放速度，当第二镂空板将第一镂空板上的孔隙完全遮盖时，即停止催化剂的投放，从而便于灵活控制催化剂的投入速度和投入量。
3、该异丁烯的生产方法及其生产设备，伸缩件带动升降板上移，使得出料管道暴露出来，催化剂通过出料管道掉落至回收箱内，通过电磁阀将其取出，再通过投料机构对反应塔内投放新的催化剂，从而便于将催化剂进行更换。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图。
图2为本发明的剖切结构示意图。
图3为本发明的第二镂空板结构示意图。
图4为本发明的A处放大结构示意图。
图5为本发明的局部立体结构示意图。
图中：100、反应塔；200、投料机构；211、料箱；212、翻盖；213、把手；214、第一镂空板；215、第二镂空板；216、插块；217、滑块；218、滑轨；219、转轴；221、第一电机；300、循环机构；310、叶轮；311、第一支撑杆；312、第一锥形齿轮；313、转抛盘；314、第二支撑杆；315、第二锥形齿轮；316、齿条；317、固定齿轮；318、第二电机；319、移动料盒；320、扭簧；321、斜面凸块；322、导向板；400、更换机构；410、升降板；411、出料管道；412、伸缩件；413、连接杆；414、回收箱；415、电磁阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例意在促进解决现有的丁烷脱氢技术，通常将异丁烷气体通入到装有催化剂的脱氢塔中，其中的异丁烷气体在催化剂的作用下转化成异丁烯，但是，脱氢塔中的催化剂容易堆积，且在高温条件下容易结焦，降低了异丁烷气体与催化剂的接触面积，影响生产效率的问题，请参阅图1、图2和图5，一种异丁烯的生产设备，包括循环机构300，循环机构300设置在反应塔100中，循环机构300包括叶轮310，叶轮310转动套设在第一支撑杆311端部，第一支撑杆311与反应塔100的内壁固定连接，叶轮310内侧通过直杆过盈插设有第一锥形齿轮312，反应塔100内设置有转抛盘313，转抛盘313转动安装在第二支撑杆314端部，第二支撑杆314与反应塔100的内壁固定连接，转抛盘313上侧固定安装有第二锥形齿轮315，第二锥形齿轮315与第一锥形齿轮312相互啮合。
循环机构300还包括齿条316，且齿条316竖向设置在反应塔110的内侧，反应塔100内侧转动安装有固定齿轮317，固定齿轮317的数量设置为两个，齿条316与固定齿轮317相互啮合，反应塔100外侧安装有第二电机318，第二电机318的输出轴与其中一个固定齿轮317传动连接，齿条316侧部设置有移动料盒319，移动料盒319的数量设置为两个，齿条316侧部安装有连接块，连接块外侧安装有扭簧320的一端，扭簧320的另一端与移动料盒319连接，且扭簧320的承托力足够承托住装满催化剂的移动料盒319，使得移动料盒319保持盒口向上。
反应塔100内侧安装有斜面凸块321，斜面凸块321设置在反应塔100的上端，其中一个移动料盒319与斜面凸块321接触时，斜面凸块321逐渐使得移动料盒319倾斜，同时另一个移动料盒319位于反应塔100的底部的凹槽中，且反应塔110的内底设置为倾斜的弧形面，反应塔100内安装有导向板322，导向板322倾斜设置在上端的移动料盒319和叶轮310之间，且导向板靠近叶轮310的一侧高度低。
本实施例中：通过投料机构200的设置，将催化剂投入到反应塔110内，催化剂掉落在叶轮310上，使得叶轮310旋转，旋转的叶轮310带动转抛盘313进行转动，将掉落在转抛盘313上的催化剂向反应塔110中抛洒，洒落的催化剂滚落在下端的移动料盒319中，通过齿条316的转动，使得装有催化剂的移动料盒319上升，通过斜面凸块321的设置，使得装有催化剂的移动料盒319倾斜，其中的催化剂倾倒在导向板322上，通过导向板322的导向作用，使得催化剂再次掉落在叶轮310上，与此同时，空的移动料盒319处于反应塔110底部，接住洒落的催化剂，在催化剂不断掉落和抛洒的循环动作下，使得催化剂之间的间隙增大，且通过更换机构400对催化剂进行更换，从而有效的增大了原料异丁烷与催化剂的接触面积，提高异丁烯的生产效率，尽可能解决现有的丁烷脱氢技术，通常将异丁烷气体通入到装有催化剂的脱氢塔中，其中的异丁烷气体在催化剂的作用下转化成异丁烯，但是，脱氢塔中的催化剂容易堆积，且在高温条件下容易结焦，降低了异丁烷气体与催化剂的接触面积，影响生产效率的问题。
实施例2
本实施例意在进一步促进解决不便于灵活控制催化剂的投入速度和投入量的问题，本实施例是在实施例1的基础上做出的改进，具体的，请参阅图1、图2、图3和图4，投料机构200设置在反应塔100上侧，投料机构200包括料箱211，料箱211侧部铰接有翻盖212，翻盖212上侧安装有把手213，便于将催化剂补充到料箱211中，反应塔100顶部安装有第一镂空板214，第一镂空板214上侧设置有第二镂空板215，第二镂空板215下侧安装有插块216和滑块217，滑块的数量设置为两个，插块216插设在第一镂空板214上侧中心位置，第一镂空板214外侧设置有滑轨218，滑轨218设置为环形，滑块217滑动插设在滑轨218中，料箱211内通过轴承转动设置有转轴219，转轴219与第二镂空板215的上侧中心位置连接，料箱211上侧安装有第一电机221，第一电机221的输出轴与转轴219传动连接。
本实施例中：将催化剂装入在料箱211中，第一电机221带动第二镂空板215转动，使得第二镂空板215上的孔隙与第一镂空板214上的孔隙连通，从而使得料箱211中的催化剂掉入反应塔110中，通过转动第二镂空板215，控制第一镂空板214上孔隙的暴露程度从而控制催化剂的投放速度，当第二镂空板215将第一镂空板214上的孔隙完全遮盖时，即停止催化剂的投放，从而便于灵活控制催化剂的投入速度和投入量。
实施例3
本实施例意在进一步促进解决不便于将催化剂进行更换的问题，本实施例是在实施例1的基础上做出的改进，具体的，请参阅图1和图2，更换机构400设置在反应塔100内侧，更换机构400包括升降板410，反应塔100侧部设置有出料管道411，出料管道411设置在升降板410下侧，且被升降板410遮盖，升降板410的两端分别靠近反应塔110的内壁，反应塔100内侧安装有伸缩件412，伸缩件412的伸缩端安装有连接杆413，连接杆413与升降板410的下侧固定连接。
反应塔100底部安装有回收箱414，回收箱414与出料管道411连通，回收箱414侧部连接有电磁阀415，电磁阀415设置为可在高温条件下使用的高温电磁阀，高温电磁阀是一种先导直动型的电磁阀，其广泛应用于船舶重工、测试设备以及加热设备等，其工作原理为：电磁铁通电后，连杆被提升，随着转轴开始转动，这运动作用于导阀而开主阀，断电后，在衔铁自重及返回弹簧的作用下，半上导阀，导阀关闭后，靠压差关闭主阀。
本实施例中：伸缩件412带动升降板410上移，使得出料管道411暴露出来，催化剂通过出料管道411掉落至回收箱414内，通过电磁阀415将其取出，再通过投料机构200对反应塔110内投放新的催化剂，从而便于将催化剂进行更换。
实施例4
一种异丁烯的生产方法，包括以下具体步骤：
S1.催化剂的投入：利用投料机构200，将催化剂逐步且均匀的投入到用于催化脱氢的反应塔100中。
S2.催化剂的动态循环：通过循环机构300，将反应塔100中的催化剂进行抛洒--收集--再抛洒的循环步骤，增大催化剂颗粒之间的缝隙空间，增大催化剂的暴露表面积，使得原料异丁烷气体与催化剂充分接触。
S3.催化剂的更换：通过更换机构400将反应塔100中的催化剂进行更换，避免催化剂长时间使用，其表面发生结焦。
在进行S1之前，先将作为生产原料的异丁烷气体通入反应塔100中，在进行S3之后，将催化生成的产物导出反应塔100，再进行气体的分离，得到所需产物异丁烯。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种异丁烯的生产设备，其特征在于：包括反应塔(100)、投料机构(200)和循环机构(300)以及更换机构(400)，所述投料机构(200)设置在所述反应塔(100)外侧，所述投料机构(200)包括料箱(211)，所述料箱(211)侧部铰接有翻盖(212)，所述翻盖(212)外侧安装有把手(213)；所述循环机构(300)设置在所述反应塔(100)中，所述循环机构(300)包括叶轮(310)，所述叶轮(310)转动套设在第一支撑杆(311)端部，所述第一支撑杆(311)与所述反应塔(100)的内壁连接，所述叶轮(310)内侧插设有第一锥形齿轮(312)，所述反应塔(100)内设置有转抛盘(313)，所述转抛盘(313)转动安装在第二支撑杆(314)端部，所述第二支撑杆(314)与所述反应塔(100)的内壁连接，所述转抛盘(313)外侧安装有第二锥形齿轮(315)，所述第二锥形齿轮(315)与所述第一锥形齿轮(312)相互啮合；所述循环机构(300)还包括齿条(316)，所述反应塔(100)内侧转动安装有固定齿轮(317)，所述固定齿轮(317)的数量设置为若干个，所述齿条(316)与所述固定齿轮(317)啮合，所述反应塔(100)外侧安装有第二电机(318)，所述第二电机(318)的输出轴与其中一个所述固定齿轮(317)传动连接；所述齿条(316)侧部设置有移动料盒(319)，所述移动料盒(319)的数量设置为两个，所述齿条(316)侧部安装有连接块，所述连接块外侧安装有扭簧(320)，所述扭簧(320)与所述移动料盒(319)连接，所述反应塔(100)内侧安装有斜面凸块(321)，所述斜面凸块(321)设置在所述反应塔(100)的上端，其中一个所述移动料盒(319)与所述斜面凸块(321)接触时，另一个所述移动料盒(319)位于所述反应塔(100)的底部，所述反应塔(100)内安装有导向板(322)，所述导向板(322)倾斜设置在上端的所述移动料盒(319)和所述叶轮(310)之间，且靠近所述叶轮(310)的一侧高度低；所述更换机构(400)设置在所述反应塔(100)内侧，所述更换机构(400)包括升降板(410)，所述反应塔(100)侧部设置有出料管道(411)，所述出料管道(411)设置在所述升降板(410)下侧，所述反应塔(100)内侧安装有伸缩件(412)，所述伸缩件(412)的伸缩端安装有连接杆(413)，所述连接杆(413)与所述升降板(410)连接；所述反应塔(100)外侧安装有回收箱(414)，所述回收箱(414)与所述出料管道(411)连通，所述回收箱(414)侧部连接有电磁阀(415)；所述反应塔(100)侧部安装有第一镂空板(214)，所述第一镂空板(214)外侧设置有第二镂空板(215)，所述第二镂空板(215)外侧安装有插块(216)和滑块(217)，所述插块(216)插设在所述第一镂空板(214)侧部，所述第一镂空板(214)外侧设置有滑轨(218)，所述滑轨(218)设置为环形，所述滑块(217)滑动插设在所述滑轨(218)中；所述料箱(211)内转动设置有转轴(219)，所述转轴(219)与所述第二镂空板(215)连接，所述料箱(211)外侧安装有第一电机(221)，所述第一电机(221)的输出轴与所述转轴(219)传动连接。
2.一种异丁烯的生产方法，采用权利要求1所述的生产设备进行生产，其特征在于，包括以下具体步骤：
S1.催化剂的投入：利用投料机构(200)，将催化剂逐步且均匀的投入到用于催化脱氢的反应塔(100)中；
S2.催化剂的动态循环：通过循环机构(300)，将所述反应塔(100)中的催化剂进行抛洒--收集--再抛洒的循环步骤，增大催化剂颗粒之间的缝隙空间，增大催化剂的暴露表面积，使得原料异丁烷气体与催化剂充分接触；
S3.催化剂的更换：通过更换机构(400)将所述反应塔(100)中的催化剂进行更换，避免催化剂长时间使用，其表面发生结焦；
在进行所述S1之前，先将作为生产原料的异丁烷气体通入所述反应塔(100)中，在进行所述S3之后，将催化生成的产物导出所述反应塔(100)，再进行气体的分离，得到所需产物异丁烯。
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