[其他]在列管式固定床反應(yīng)器中進行催化反應(yīng)的方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 101985000000111
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN1003353B
• 公開（公告）日: 1989-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金涌;姚文虎
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 代理公司: 清華大學(xué)專利事務(wù)所
• 代理人: 王兵

一種在列管式固定床反應(yīng)器中進行催化反應(yīng)的方法及裝置，屬于高溫列管式固定床反應(yīng)器中新?lián)Q熱方式領(lǐng)域。本發(fā)明的特征在于固定床反應(yīng)器列管間進行氣固流化換熱的固體顆粒為球形硅膠，金屬鋁粉或砂粒，顆粒平均直徑為８０～１２０μ，顆粒球形度＞０．９５，且氣體分布器壓降為床層壓降的０．５～０．８倍。本發(fā)明提供的裝置的特征在于氣體分布器具有最佳開孔率、孔間距和列管間距。本發(fā)明可延長催化劑壽命，節(jié)約投資，提高產(chǎn)品收率、轉(zhuǎn)化率和質(zhì)量。

本發(fā)明涉及高溫列管式固定床反應(yīng)器中新的換熱方式。

熱效應(yīng)較大的催化反應(yīng)一般在列管式反應(yīng)器中進行，有效的換熱方式可使釋放的大量反應(yīng)熱及時移出催化床層，避免發(fā)生催化劑燒結(jié)事故。

國內(nèi)外一般采用熔鹽作為高溫下的列管式固定床反應(yīng)器的換熱介質(zhì)（基本有機化學(xué)工程，天津大學(xué)編，1978，人民教育出版社）。通過熔鹽在列管束間的強制流動達到移熱目的。熔鹽流動性差。給熱系數(shù)小，往往造成反應(yīng)器內(nèi)較大的軸徑向溫差。熔鹽在高溫下具有強腐蝕性，因腐蝕造成泄漏時，將導(dǎo)致惡性爆炸事故，熔鹽泵價值昂貴，采用熔鹽體系換熱時，需要較高的投資費用。

后來金涌等人提出了一種在列管式固定床反應(yīng)器中進行流化換熱的方法及裝置〈見“采用流化床換熱的固定床反應(yīng)器”，化學(xué)工程1979年第1期，金涌等人〉。該方法是在列管式固定床反應(yīng)器的管內(nèi)裝有催化劑并進行催化反應(yīng)，在管間采用氣固流化床進行換熱，由流化氣及部分循環(huán)的固體顆粒帶走熱量以控制反應(yīng)器溫度。該方法的具體結(jié)構(gòu)由附圖1、2、3、給出。圖1為反應(yīng)器及附屬設(shè)備的工藝流程，圖2為多管式氣體分布器在反應(yīng)器內(nèi)的布置形式，圖3為多管式氣體分布器的結(jié)構(gòu)形式。圖1中〔2〕為列管式固定床反應(yīng)器的主體部分，在列管〔10〕內(nèi)充填催化劑，用來催化化學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)氣體（原料氣）經(jīng)反應(yīng)器頂部文丘里形的進口氣體分布器〔6〕由上至下流經(jīng)列管，進行催化反應(yīng)，最后從出口〔12〕引出反應(yīng)器。在管束間充填固體顆粒，用于流化換熱，其用量由工藝計算確定。反應(yīng)器中列管束以花板〔9〕固定，流化所用氣體（如空氣）經(jīng)流化氣體分布器〔8〕由下至上進入管束間進行換熱，然后經(jīng)廢熱鍋爐〔1〕回收熱量，再經(jīng)旋風(fēng)分離器〔4〕回收夾帶的固體顆粒后放空，所回收的固體顆粒可儲存于中間儲槽〔5〕，或再經(jīng)加料裝置〔7〕加入反應(yīng)器。本發(fā)明可根據(jù)工藝要求設(shè)計為不循環(huán)式或部分循環(huán)式。為此，在反應(yīng)器下部側(cè)面設(shè)有固體顆粒循環(huán)用儲槽〔3〕，循環(huán)顆粒由反應(yīng)器流出后，用空氣提升，經(jīng)旋風(fēng)分離器〔4〕收塵后存于中間儲槽〔5〕，再經(jīng)加料裝置〔7〕后進入反應(yīng)器，完成部分循環(huán)。循環(huán)用儲槽〔3〕亦可供停車時卸出換熱固體介質(zhì)使用。

流化氣體分布器〔8〕是該裝置的主要部件，承擔(dān)著均勻布氣，提供良好的初始流化條件的任務(wù)，為滿足正常流化操作要求，必須合理選擇和設(shè)計流化氣體分布器。考慮到列管式固定床反應(yīng)器內(nèi)具有大量列管的特點，所以采用了多管式氣體分布器。圖2中列出多管式氣體分布器在反應(yīng)器內(nèi)與列管的布置形成，流化氣體由反應(yīng)器兩測進入集氣管〔13〕再分別進入氣體分布器支管〔16〕，向下噴出。氣體分布器支管部分的結(jié)構(gòu)如圖3所示，其特征在于氣體出氣口設(shè)在支管的下方，將氣體向上噴入流化床層，在穿透一定床層厚度后，返回改為向下鼓泡穿過顆粒床層，為了防止停車時顆粒進入氣體分布管道造成堵塞，氣體分布器的支管出氣口為短管〔14〕。

上述在列管式固定床反應(yīng)器中進行流化換熱的方法和裝置，既保留了固定床反應(yīng)器轉(zhuǎn)化率和收率較高的優(yōu)點，又避免了熔鹽換熱的缺點，但由于該方法沒有對氣體分布器的設(shè)計數(shù)據(jù)做出具體的規(guī)定，因而還不能很好地實施。

本發(fā)明的目的是要進一步完善上述方法和裝置，進一步發(fā)揮其優(yōu)點并使其能在工業(yè)實踐中很好地實施。

本發(fā)明為一種在列管式固定床反應(yīng)器中進行催化反應(yīng)的方法，其中列管內(nèi)部裝有催化劑，列管間采用氣固流化床換熱，由流化氣或部分循環(huán)的顆粒帶走熱量以控制反應(yīng)溫度，其特征在于列管間的固體顆粒為球形硅膠，金屬鋁粉或砂粒，顆粒平均直徑為80～120μ，顆粒球形度＞0.95，且氣體分布器壓降為床層壓降的0.5～0.8倍。

采用上述種類和規(guī)格的固體顆粒，可以保證良好的流化質(zhì)量，提高流化換熱的效率。為確保布氣均勻，氣體分布器必須具有一定壓降，選用合適的分布氣壓降，是分布器設(shè)計的重量一環(huán)。上述氣體分布器壓降的選用，依據(jù)如下：