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CN105536654B - 一种大型轴向多段混合换热式丁烯氧化脱氢反应器 - Google Patents

一种大型轴向多段混合换热式丁烯氧化脱氢反应器 Download PDF

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CN105536654B
CN105536654B CN201510935008.1A CN201510935008A CN105536654B CN 105536654 B CN105536654 B CN 105536654B CN 201510935008 A CN201510935008 A CN 201510935008A CN 105536654 B CN105536654 B CN 105536654B
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China
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heat transfer
axial
catalyst
exchanger tube
reactor
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吕建宁
李延生
解建国
田靖
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Wison Engineering Ltd
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Abstract

本发明涉及一种大型轴向多段混合换热式丁烯氧化脱氢反应器，包括反应器壳体，该反应器壳体上部设置混合装置，所述的反应器壳体内至少设有两个轴向催化剂床层，至少含有一个直接换热段；所述的直接换热段位于两个轴向催化剂床层之间，冷激流股通入反应器壳体内的直接换热段，与其上方轴向催化剂床层反应后的出口物料进行混合直接换热后，进入其下方轴向催化剂床层进行反应。与现有技术相比，本发明具有易于实现大型化、能够有效控制反应温度、床层压降低，能量利用率高、生产能力大的优点。

Description

一种大型轴向多段混合换热式丁烯氧化脱氢反应器
技术领域
本发明涉及化学反应工程技术领域，具体涉及一种大型轴向多段混合换热式丁烯氧化脱氢反应器。
背景技术
丁二烯是生产丁苯橡胶SBR、ABS树脂、聚丁二烯橡胶BR等的基本原料，也是生产己二腈、氯丁二烯、环丁砜、乙烯基环己烯等化学品的关键中间体，用途广泛。丁烯氧化脱氢是生产丁二烯的一种重要方法，丁烯主要通过如下的主反应部分氧化脱氢生成丁二烯：
C4H8+0.5O2＝C4H6+H2O
丁烯和丁二烯分别通过如下副反应进一步氧化生成副产物CO2：
C4H8+6O2＝4CO2+4H2O
C4H6+5.5O2＝4CO2+3H2O
丁烯氧化脱氢制丁二烯是在大量水蒸汽存在下，丁烯与空气中的氧气在催化剂作用下进行脱氢反应，生成丁二烯和水。丁烯氧化脱氢反应的主要影响因素有反应温度、反应压力、水烯比、氧烯比等。因为丁烯氧化脱氢制丁二烯为放热反应，为保护催化剂和控制反应温度，反应过程中需要引入大量的水蒸汽，对于单段绝热式反应器来说能耗略高。丁烯氧化脱氢生成丁二烯反应，其中氧烯比是关键，不能使原料配比落入爆炸极限内，氧气含量过高会导致副产物二氧化碳的增加，也容易导致飞温，过低会严重降低丁烯转化率，此外该反应对压力比较敏感，较低的压力有利于丁烯转化率和丁二烯选择性的提高，因此如何保证丁烯氧化脱氢反应器在适宜的条件下安全、稳定运行至关重要。
专利CN103721643B公开了一种Z型即反应气体流动方式为在分流流道和集流流道内的流动方向相一致的丁烯氧化脱氢固定床径向反应器，其中分流流道内设置圆锥形导流体，内外分布筒为高开孔率，筒体自身不对反应气体实施控制，虽然床层压降低，但单纯依靠圆锥形导流体无法保证流体在径向反应器内部的均匀分布，而丁烯氧化脱氢反应对流体混合的均匀性要求很高，不仅涉及到反应器内温度的稳定还有安全性，该反应器在丁烯氧化脱氢反应体系的可行性还有待工业应用的验证。
专利CN102442874A公开了一种恒温固定床丁烯氧化脱氢制备丁二烯的方法，采用管壳式固定床反应器，其中管内装填催化剂，管间采用换热介质移热，对于丁烯氧化脱氢反应的温度控制来说没问题，但是该反应器的规模会受到限制，而且管壳式固定床反应器的压降大，无法满足装置大型化的要求。
专利CN101367702公开了一种轴向固定床丁烯氧化脱氢制备丁二烯的方法，其流程为采用两段轴向固定床反应器，丁烯原料、水蒸汽和空气分段进入，反应器出口通过加热水蒸汽而冷却，达到下一段反应器入口温度后进入下一段反应器，但是采用该方法即使是小规模生产也需要两台反应器，如需扩大产能就需要并联多台反应器，从设备投资及占地面积方面考虑都不经济。
专利CN102675027A公开了一种丁烯氧化脱氢制备丁二烯工艺，采用绝热径向固定床由丁烯氧化脱氢制备丁二烯，径向绝热固定床由三段组成，但是专利未公开反应器具体结构。专利CN103071429A与CN103071430A公开了一种用于丁烯氧化脱氢径向固定床反应器，其采用径向绝热固定床反应器，催化剂装在分流道与集流道之间。虽然采用径向固定床反应器理论上可以降低床层压降，但是为了保证反应气体在反应器内的均匀分布，必须采用低开孔率的分布器，势必导致分布器产生很大的压降，不能很好的适用于丁烯氧化脱氢反应体系。
目前，工业上丁烯氧化脱氢制丁二烯装置普遍采用多个轴向绝热固定床反应器串联，虽然反应器结构简单，但单台产能受限，而丁烯氧化脱氢制丁二烯体系采用径向反应器进行工业生产主要由于流体均布的问题限制也未见报道，为了改变采用增加反应器台数来解决生产能力的现状，开发新型易于大型化的反应器非常必要。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种易于实现大型化、能够有效控制反应温度、降低床层压降，从而获得能量利用率高、生产能力大的大型轴向多段混合换热式丁烯氧化脱氢反应器。
本发明的设计思路为：通过对丁烯氧化脱氢制丁二烯的本征及宏观反应动力学进行考察，掌握该反应体系的反应规律。基于其反应特性，设计一种大型轴向多段混合换热式丁烯氧化脱氢反应器：反应器内设置有适用于大直径反应器的进口气体分布器、绝热催化剂床层、冷激分布器、以及含间接换热的催化剂床层，在绝热催化剂床层下端设置含冷激喷嘴的分布管，分布管距下一催化剂床层保持足够的距离，为气体的充分、均匀混合提供空间。基于反应器的直径较大，为保证流体在径向的分布均匀通过与反应器轴向平行的挡板将绝热催化床层的横截面划分成大小相等的正方形或正三角形，并且在挡板上沿设置喷嘴。这样通过进口气体分布器以及冷激分布器、混合空间、挡板保证流体在该反应器内均匀性，通过分布在催化剂床层下端的冷激喷嘴以及间接换热装置来控制、调节反应器的温度，降低水的使用量节约能耗，使反应器各段催化剂床层达到最佳反应工况，可以极大提高较易放大的轴向固定床反应器的单台产能。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种大型轴向多段混合换热式丁烯氧化脱氢反应器，包括反应器壳体，该反应器壳体上部设置混合装置，所述的反应器壳体内至少设有两个轴向催化剂床层，至少含有一个直接换热段；所述的直接换热段位于两个轴向催化剂床层之间，冷激流股通入反应器壳体内的直接换热段，与其上方轴向催化剂床层反应后的出口物料进行混合直接换热后，进入其下方轴向催化剂床层进行反应。
所述的混合装置包括侧壁装有至上而下平行排列的对置式喷嘴的直筒或锥形筒，形成混合空间，原料通过所述的对置式喷嘴进入混合装置，在混合空间内充分混合；
所述的混合装置下连接进口分布器。
多个轴向催化剂床层至上而下在反应器壳体内平行排布，各轴向催化剂床层的高度为30～90cm，直径为750～1200cm，在第一段轴向催化剂床层上端放置瓷环层，瓷环层厚度为18～22cm。
所述的轴向催化剂床层包括绝热催化床层或绝热催化床层与含间接换热催化剂床层的组合，所述绝热催化床层高度为30～70cm，含间接换热的催化剂床层高度为50～90cm，所述直接换热段高度为150～180cm。
所述的绝热催化床层包括支撑筛板、上沿带有喷嘴的挡板和横梁、催化剂装填在支撑筛板和横梁之间，并通过挡板将催化剂划分为面积相等且相互之间隔离的催化剂床层，该轴向催化剂床层的横截面划分成为大小相等的正方形或正三角形。
所述的含间接换热催化剂床层包括换热管、催化剂和换热系统，换热管与轴向催化剂床层以平行或垂直方式排布，换热管内通冷却介质或填催化剂，每根换热管上设有若干翅片。
所述的换热管为轴向换热管或径向换热管；
当换热管为轴向换热管时，催化剂装填于换热管内，冷却介质在换热管外流动，形成管外通换热介质的换热系统；所述轴向排列的换热管外侧设置三片翅片互成120°设置，每个翅片都指向正三角或同心圆排列的中心点，确保轴向流动反应器的换热效果；
当换热管为径向换热管时，催化剂装填于换热管间，冷却介质在换热管内流动，形成管内通换热介质的换热系统，所述径向换热管外侧设置环形翅片，每片间隔2～3cm，每个环形翅片都平行于换热管的横截面，确保轴向流动反应器的换热效果。
所述的冷却介质包括熔盐、脱盐水或导热油中的一种。
所述的直接换热段包括水平排列带有冷激喷嘴的冷激物料分布管、气体分布器、气体均匀混合的空间，冷激流股通过冷激物料进口进入反应器内的冷激物料分布管后经冷激喷嘴与来自直接换热段上方的轴向催化剂床层的出口物料通过气体分布器分布，进入气体均匀混合的空间，在该空间内冷热流股直接接触充分混合进行换热，每根冷激物料分布管上的冷激喷嘴间隔为40～80cm；所述的直接换热段的冷激流股组分为丁烯、空气和水的混合物或丁烯和空气混合物。
所述的反应器壳体内含有2～5个轴向催化剂床层。
上述的大型轴向多段混合换热式丁烯氧化脱氢反应器，可以一台单独使用，为了方便催化剂再生不影响生产，可以多台并联使用，根据整体工艺要求，可以在两台大型轴向多段混合换热式丁烯氧化脱氢反应器之间设置换热器，优化整体的能耗。
与现有技术相比，本发明综合了轴向绝热反应器和管壳式反应器的优点，具有易于实现大型化、能够有效控制反应温度、床层压降低，能量利用率高、生产能力大的优点，有益效果具体体现在以下几方面：
(1)适应大型化生产装置，如年产10万吨丁二烯装置，只需一台直径约为7.5m，高约为5m的轴向混合换热式反应器，而采用传统轴向固定床反应器约需要3～5套两级串联反应器，大约需要6～10个反应器。
(2)能够有效控制反应温度，可以通过改变轴向催化剂床层的厚度、冷激反应气的温度和流量、换热介质的温度和流量来控制反应温度，一般轴向催化剂床层厚度为30～90cm。
(3)反应器整体压降低，由于轴向催化剂床层不厚，反应器直径大，而且可以通过冷激喷嘴略微弥补部分压降损失，可以有效的降低反应器总的床层压降。
(4)能量利用率高，由于直接换热和间接换热相结合，一方面可以有效控制各段催化剂床层温度，另一方面可以降低水的消耗量，节约能耗。
(5)生产能力大，采用大直径轴向混合换热式反应器结构，可以有效提高反应器空间利用率，提高催化剂的装填量，提高单台反应器的生产能力。
附图说明
图1为设置有一个直接换热段的大型轴向多段混合换热式丁烯氧化脱氢反应器示意图；
图2为上部设置有一个直接换热段，下部设置有催化剂装于管内的间接换热段的大型轴向多段混合换热式丁烯氧化脱氢反应器示意图；
图3为上部设置有一个直接换热段，下部设置有催化剂装于管间的间接换热段的大型轴向多段混合换热式丁烯氧化脱氢反应器示意图；
图4为上部设置有一个直接换热段，中部设置有催化剂装于管内的间接换热段，下部再设置一个直接换热段的大型轴向多段混合换热式丁烯氧化脱氢反应器示意图；
图5为上部设置有一个直接换热段，中部设置有催化剂装于管间的间接换热段，下部再设置一个直接换热段的大型轴向多段混合换热式丁烯氧化脱氢反应器示意图；
图6为从上至下依次设置有一个直接换热段，一个催化剂装于管间的间接换热段，一个直接换热段，一个催化剂装于管间的间接换热段的大型轴向多段混合换热式丁烯氧化脱氢反应器示意图；
其中，1为空气进口，2为对置式喷嘴，3为反应器进口气体分布器，4为瓷环层，5为催化剂，6为冷激物料进口，7为混合空间，8为一号人孔，9为挡板，10为支撑筛板，11为冷激喷嘴，12为二号人孔，13为冷却介质进口，14为三号人孔，15为反应器出口，16为冷激物料分布管，17为气体均匀混合的空间，18为换热管，19为四号人孔。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1所示，为有一个直接换热段的大型轴向多段混合换热式丁烯氧化脱氢反应器，该反应器壳体上部设置混合装置，反应器壳体内设有两个轴向催化剂床层，含有一个直接换热段；所述的直接换热段位于两个轴向催化剂床层之间，冷激流股通入反应器壳体内冷激物料分布管后经冷激喷嘴与上方轴向催化剂床层反应后的出口物料通过气体分布器均匀分布，冷热流股在直接换热段的混合空间进行混合直接换热后，进入其下方轴向催化剂床层进行反应，该反应器的具体结构如下：
所述的混合装置包括侧壁装有至上而下平行排列的对置式喷嘴2的直筒或锥形筒，形成混合空间7，反应器顶部设置空气进口，与混合空间7相连；混合空间7的底部连接反应器进口气体分布器3，空气通过空气进口1进入混合空间7，水蒸汽和丁烯混合所得原料通过对置式喷嘴2喷入混合空间7，三者充分均匀混合后通过反应器进口气体分布器3，进入催化剂床层。
反应器壳体内设有两段轴向催化剂床层，均为绝热催化剂床层。绝热催化剂床层包括支撑筛板10、上沿带有喷嘴的挡板9和横梁，催化剂5装填在支撑筛板10和横梁之间，并通过挡板9将催化剂5划分为面积相等且相互之间隔离的催化剂床层。另外在第一段轴向催化剂床层的上部覆盖一层18cm厚度的瓷环层4。
在两段绝热催化剂床层之间设置一个直接换热段，该直接换热段包括水平排列带有冷激喷嘴11的冷激物料分布管16、气体分布器、气体均匀混合的空间17，冷激流股从冷激物料进口6进入冷激物料分布管16内，通过冷激喷嘴11喷射与来自第一段轴向催化剂床层反应后的出口物料经气体分布器分布后进入气体均匀混合的空间17，在该空间内冷热流股直接接触充分混合进行换热后进入第二段轴向催化剂床层，最后通过反应器出口15流出反应器。
另外，由于该反应器体积较大，为了便于检修，在反应器壳体的上部、中部、下部分别设置一号人孔8、二号人孔12和三号人孔14。
某10万吨/年丁烯氧化脱氢制丁二烯装置，反应器采用图1所示的结构型式。反应器直径为7.5m，上下绝热催化剂床层高度为0.5m，共装填催化剂约44m3，反应器入口温度为320℃，压力为0.14MPa，第一段催化剂床层的出口温度约为500℃，冷激过后确保第二段催化剂床层的入口温度为335℃情况下，二段催化剂床层的出口温度约为510℃，第一段催化剂床层压降为0.78kPa，丁烯体积空速为185h-1，二段催化剂床层压降为1.66kPa，丁烯体积空速为225h-1，这样的大型轴向混合换热式固定床反应器可年产丁二烯10万吨(按300天计算)，丁烯转化率为80％，丁二烯选择性为94％。
实施例2
如图2所示，为上部设置有一个直接换热段，下部设置有催化剂装于管内的间接换热段的大型轴向多段混合换热式丁烯氧化脱氢反应器，采用与实施例1相似的结构，但其第二段轴向催化剂床层为含间接换热的催化剂床层，含间接换热催化剂床层包括换热管18、催化剂5和换热系统，换热管18与轴向催化剂床层以垂直方式排布，其中催化剂装填在换热管18内，换热管18外通冷却介质，形成管外通换热介质的换热系统。
实施例3
如图3所示，为上部设置有一个直接换热段，下部设置有催化剂装于管间的间接换热段的大型轴向多段混合换热式丁烯氧化脱氢反应器，采用与实施例1相似的结构，但第二段轴向催化剂床层为含间接换热的催化剂床层，含间接换热催化剂床层包括换热管18、催化剂5和换热系统，换热管18与轴向催化剂床层以平行方式排布，其中催化剂装填在换热管18之间，换热管18内通冷却介质，形成管内通换热介质的换热系统。
实施例4
如图4所示，为上部设置有一个直接换热段，中部设置有催化剂装于管内的间接换热段，下部再设置一个直接换热段的大型轴向多段混合换热式丁烯氧化脱氢反应器，采用与实施例1相同的空气入口1、混合装置、反应器进口气体分布器3、瓷环层4和反应器出口15。
在该反应器壳体内部设有3段轴向催化剂床层、2个直接换热段和一个间接换热段，第一段和第三段轴向催化剂床层为绝热催化剂床层，第一个直接换热段设置在第一段轴向催化剂床层的底部，第二个直接换热段设置在第二段轴向催化剂床层的底部，直接换热段结构与实施例1相同，其中第二段轴向催化剂床层下方设置的冷激喷嘴可以根据实际情况选择是否添加水以及调节丁烯、空气、水之间的摩尔比；第二段轴向催化剂床层为含间接换热的催化剂床层，含间接换热催化剂床层包括换热管18、催化剂5和换热系统，换热管18与轴向催化剂床层以垂直方式排布，其中催化剂装填在换热管18内，换热管18外通冷却介质，形成管外通换热介质的换热系统。
另外，由于反应器壳体的高度增加，为了检修的方便，在实施例1的基础上，在反应器壳体的中部再设置四号人孔19，四号人孔19位于二号人孔12下方。
实施例5
如图5所示，为上部设置有一个直接换热段，中部设置有催化剂装于管间的间接换热段，下部再设置一个直接换热段的大型轴向多段混合换热式丁烯氧化脱氢反应器，采用与实施例4相似的结构，第一段轴向催化剂床层下方设置有一个直接换热段，第二段轴向催化剂床层为含间接换热的催化剂床层，含间接换热催化剂床层包括换热管18、催化剂5和换热系统，换热管18与轴向催化剂床层以平行方式排布，其中催化剂装填在换热管18之间，换热管18内通冷却介质，形成管内通换热介质的换热系统，第二段轴向催化剂床层下方再设置一个直接换热段，其中第二段催化剂床层下方设置的冷激喷嘴可以根据实际情况选择是否添加水以及调节丁烯、空气、水之间的摩尔比。实施例6采用与实施例2相同结构的反应器，但其中的一些参数做出调整，调整如下：
(1)在第一段轴向催化剂床层(绝热催化剂床层)的上方设有18cm厚度的瓷环层，用以稳定原料混合气的分布；
(2)绝热催化剂床层的厚度为30cm，并在内部设有与反应器轴向平行的挡板，将轴向催化剂床层的横截面划分成大小相等的正三角形，并且在挡板上沿设置喷嘴，绝热催化剂床层的直径为750cm；
(3)在绝热催化剂床层下方设置直接换热段，直接换热段包括冷激物料进口、冷激物料分布管、冷激喷嘴和混合空间；冷激物料分布管与绝热催化剂床层平行，并位于轴向催化剂床层的下端；冷激物料进口位于冷激物料分布管的两端，冷激喷嘴位于冷激物料分布管上，两个冷激喷嘴间的间距为40cm，轴向向下喷射冷激物料，混合空间位于所述的冷激喷嘴的下方，来自于绝热催化剂床层反应后的出口热物料与来自于冷激喷嘴的冷激物料经气体分布器分布后在混合空间内充分接触混合，进行换热；该直接换热段高度为150cm；
(4)在上述直接换热段下方设置第二段轴向催化剂床层，该轴向催化剂床层为含间接换热的催化剂床层，其高度为50cm；
(5)但第二段轴向催化剂床层为含间接换热的催化剂床层，间接换热段与轴向催化剂床层垂直，其中催化剂装填在换热管内，换热管外通冷却介质。
实施例7
采用与实施例2相同结构的反应器，但其中的一些参数做出调整，调整如下：
(1)在第一段轴向催化剂床层(绝热催化剂床层)的上方设有22cm厚度的瓷环层，用以稳定原料混合气的分布；
(2)绝热催化剂床层的厚度为70cm，并在内部设右与反应器轴向平行的挡板，将轴向催化剂床层的横截面划分成大小相等的正三角形，并且在挡板上沿设置喷嘴，绝热催化剂床层的直径为1200cm；
(3)在绝热催化剂床层下方设置直接换热段，直接换热段包括冷激物料进口、冷激物料分布管、冷激喷嘴和混合空间；冷激物料分布管与绝热催化剂床层平行，并位于轴向催化剂床层的下端；冷激物料进口位于冷激物料分布管的两端，冷激喷嘴位于冷激物料分布管上，两个冷激喷嘴间的间距为80cm，轴向向下喷射冷激物料，混合空间位于所述的冷激喷嘴的下方，来自于绝热催化剂床层反应后的出口热物料与来自于冷激喷嘴的冷激物料经气体分布器分布后在混合空间内充分接触混合，进行换热；该直接换热段高度为180cm；
(4)在上述直接换热段下方设置第二段轴向催化剂床层，该轴向催化剂床层为含间接换热的催化剂床层，其高度为90cm；
(5)但第二段轴向催化剂床层为含间接换热的催化剂床层，间接换热段与轴向催化剂床层垂直，其中催化剂装填在换热管内，换热管外通冷却介质。
实施例8
如图6所示，由上到下分别设置了1个绝热催化剂床层，1个含间接换热催化剂床层，1个绝热催化剂床层，1个含间接换热催化剂床层，1个绝热催化剂床层共五个轴向催化剂床层的大型轴向多段混合换热式丁烯氧化脱氢反应器，采用与实施例5相似的结构，第一段轴向催化剂床层下方设置有一个直接换热段，第二段轴向催化剂床层为含间接换热的催化剂床层，含间接换热催化剂床层包括换热管18、换热管20、催化剂5和换热系统，换热管18与轴向催化剂床层以平行方式排布，其中催化剂装填在换热管18之间，换热管18内通冷却介质，形成管内通换热介质的换热系统，不同的是，第二段轴向催化剂床层下方不再设置一个直接换热段，而在第三段绝热催化剂床层下方设置有一个直接换热段，其中第三段绝热催化剂床层下方设置的冷激喷嘴可以根据实际情况选择是否添加水以及调节丁烯、空气、水之间的摩尔比。

Claims (7)

1.一种大型轴向多段混合换热式丁烯氧化脱氢反应器，包括反应器壳体，该反应器壳体上部设置混合装置，其特征在于，所述的反应器壳体内至少设有两个轴向催化剂床层，至少含有一个直接换热段；所述的直接换热段位于两个轴向催化剂床层之间，冷激流股通入反应器壳体内的直接换热段，与其上方轴向催化剂床层反应后的出口物料进行混合直接换热后，进入其下方轴向催化剂床层进行反应；
所述的混合装置包括侧壁装有至上而下平行排列的对置式喷嘴(2)的直筒或锥形筒，形成混合空间(7)，原料通过所述的对置式喷嘴(2)进入混合装置，在混合空间(7)内充分混合；
所述的混合装置下连接反应器进口分布器(3)；
多个轴向催化剂床层至上而下在反应器壳体内平行排布，各轴向催化剂床层的高度为30～90cm，直径为750～1200cm；
所述的轴向催化剂床层包括绝热催化床层或绝热催化床层与含间接换热催化剂床层的组合，所述绝热催化床层高度为30～70cm，含间接换热的催化剂床层高度为50～90cm，所述直接换热段高度为150～180cm；
所述的绝热催化床层包括支撑筛板(10)、上沿带有喷嘴的挡板(9)和横梁，催化剂(5)装填在支撑筛板(10)和横梁之间，并通过挡板(9)将催化剂(5)划分为面积相等且相互之间隔离的催化剂床层。
2.根据权利要求1所述的一种大型轴向多段混合换热式丁烯氧化脱氢反应器，其特征在于，所述的含间接换热催化剂床层包括换热管(18)、催化剂和换热系统，换热管(18)与轴向催化剂床层以平行或垂直方式排布，换热管(18)内通冷却介质或填催化剂，每根换热管(18)上设有若干翅片。
3.根据权利要求2所述的一种大型轴向多段混合换热式丁烯氧化脱氢反应器，其特征在于，所述的换热管为轴向换热管或径向换热管；
当换热管(18)为轴向换热管时，催化剂装填于换热管(18)内，冷却介质在换热管(18)外流动，形成管外通换热介质的换热系统；
当换热管(18)为径向换热管时，催化剂装填于换热管(18)间，冷却介质在换热管(18)内流动，形成管内通换热介质的换热系统。
4.根据权利要求2或3所述的一种大型轴向多段混合换热式丁烯氧化脱氢反应器，其特征在于，所述的冷却介质包括熔盐、脱盐水或导热油中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种大型轴向多段混合换热式丁烯氧化脱氢反应器，其特征在于，所述的直接换热段包括水平排列带有冷激喷嘴(11)的冷激物料分布管(16)、气体分布器、气体均匀混合的空间(17)，冷激流股通过冷激物料进口(6)进入反应器内的冷激物料分布管(16)后，经冷激喷嘴与来自直接换热段上方的轴向催化剂床层的出口物料通过气体分布器分布后进入气体均匀混合的空间(17)，在该空间内冷热流股直接接触充分混合进行换热。
6.根据权利要求1或5所述的一种大型轴向多段混合换热式丁烯氧化脱氢反应器，其特征在于，所述的直接换热段的冷激流股组分为丁烯、空气和水的混合物或丁烯和空气混合物。
7.根据权利要求1所述的一种大型轴向多段混合换热式丁烯氧化脱氢反应器，其特征在于，所述的反应器壳体内含有2～5个轴向催化剂床层。
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