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能消除多股进抖动态耦合的反应系统

[来源：上海发明协会]　[日期：2010-01-22]

 
    本专利借鉴日常生活中的住房屋顶水箱的构思。当没有屋顶水箱时，居民楼各层用户上下或同层用户邻居均会遇到同时用水时会发生东家水量开大则西家水量就变小或反之，这种各家同时用水水量大小之间影响就是彼此间的动态耦合现象。当加了屋顶水箱之后，各层之间或同层邻居之间同时用水水量互动的耦合现象就根除了。同样，在石油化工生产流程中，当在常压或低压（小于3kg/cm2）时由一根总管分成多根分进料时，各并行分进料量之间也存在相互影响的动态耦合现象。例如，在全球最大的石油公司—美国的埃克森·美孚石油公司独家垄断全球的专利流程中，根据乙烯和汽相苯两种进料进行苯烃化反应的特点，把常见的单体园柱式反应器分成六层，相应把乙烯总管和汽相苯总管进料也分成平行6股进料混合后进入相应的6层反应器进行苯烃化反应。来自上层的反应气带有大量的反应热与下层的分进料混合并把后者加热至反应温度，这不但解决了巨量反应热积聚、烧坏催化剂的难题，还充分利用之。然而，该专利还是墨守成规地按古今中外的石化流程设计、实施的传统观念，只考虑稳态物料和热量衡算，而不顾及如何达到和维持稳态平衡。恰恰是其一根总管分成6支并行分管进料所衍生的各分管进料之间的动态耦合难以达到并维持稳态平衡。尤其是汽相苯一侧，一方面各层汽相苯进料量是用以调节与上层下来的反应热混合后的各层反应温度的，其瞬时用量可能很大不但会瞬时减小其下层的汽相苯进料量而使下层反应温度升高。如此波及各层反应温度并可能飞温失控而停产；另一方面，由液体苯加热成汽相苯因汽化热量大而来不及加热成汽相苯（即时间滞后）造成整体供量瞬时不足会造成各分进料量之间的动态耦合加剧至无法控制平稳。本专利仅在两侧进料总管至6支分管之间各加两个联通的空罐子形成稳流器再分成6根支管分进料，就如屋顶水箱一样彻底根除各分进料量间的动态耦合，达到了石化生产要求的“稳”。显然，本专利简捷、安全、可靠易于实施，除稳定生产操作、避免停车保护环境外，还保护了催化剂而延长其使用寿命，缩短了开车时间，节减液体苯加热成汽相苯的加热蒸汽用量。而更重要的是对全球石化洋大的独家专利的补充与完善；突破石化流程设计、实施的传统观念，开创石化流程设计、实施的新纪元。本专利还预测石化生产固定床反应器的发展方向—并行的多个（单）薄层反应器以及分子筛取代耗能和影响环保的相变分离。

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