[發明專利]一種流化床反應器及其在生產有機硅單體中的應用

有效

• 申請號: 201310319627.9
• 申請日: 2013-07-26
• 公開（公告）號: CN103394310A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 王寧;張建東;范文斌
• 申請（專利權）人: 張家港市江南鍋爐壓力容器有限公司
• 主分類號: B01J8/24
• 分類號: B01J8/24;C07F7/16;F28D13/00
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 孫仿衛;汪青

技術領域

本發明涉及一種流化床反應器，特別是一種適于煤化工氣化及合成，生產有機硅、多晶硅單體的流化床反應器。

背景技術

流化床反應器是一種易于大型化生產的重要化學反應器，特別適用于強烈的放熱反應或吸熱反應。為了及時取出反應放出的熱量或及時加熱維持反應的穩定性，目前國內的流化床反應器的研究分析了二種反應流態化反應器，一種是聚式反應器，一種是散式反應器。聚式反應器床層穩定，目前都在流化床內部設置大量的取熱管束，取熱管為U型管或指形套管，為多管組取熱結構。在使用時，導熱油從內管向下到低端，再從低端向上取熱，然后再到下一根指形管，按照相同的流動方式在一組多根的指形管內流動換熱。采取這種結構的取熱管，由于隨著流動的延伸，導熱油本身的溫度在不斷的升高，導致床內的溫度場不均勻，而影響了反應效率。另外由于該種傳熱的方式，一側為氣對流換熱，一側為液體對流換熱，從傳熱機理來看，影響傳熱效率的是床內氣相的對流換熱器系數，從而影響了反應能力和單臺反應器的產能。又，在流化床反應器中，催化劑的反應率是影響反應效率的主要因素。而目前的流化床反應器，均存在催化劑帶出量較大的問題，這不僅較大的影響了反應器出口處分離器的壽命，也影響到單臺產能的放大。如果提高單臺產能，勢必催化劑的帶出量會更加的多，反應器出口的一二級分離器的負荷會更加的大，催化劑的固體硅粉顆粒硬度極高，負荷大了會產生嚴重的磨損，縮短了分離器的使用壽命。此外，如果流化床內的催化劑反應未完全反應而被帶出，則會影響到催化劑的一次反應率。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種改進的流化床反應器。

為解決以上技術問題，本發明采取如下技術方案：

一種流化床反應器，其包括直立設置的筒體、設置在筒體內且沿著筒體的高度方向延伸的取熱管束、設置在筒體內且位于取熱管束下方的物料分布器，筒體的底部開設有物料進口和催化劑進口，上部開設有產品出口、導熱油進口和導熱油出口，特別是，所述取熱管束采取由多根平行設置的指形管組成的單回程取熱管束結構，每根指形管構成獨立的取熱單元，指形管包括兩端開口的內管、設置在所述內管外的外管，所述的外管的上端開口、下端封閉，內管的兩端分別與導熱油進口和外管相連通，外管的上端開口與導熱油出口相連通。

優選地，所述的指形管在筒體內均勻密布。

根據一個優選方面，所述外管的外表面上沿其周向均勻布置有多個縱向延伸的翅片。翅片提供了氣相側的擴展面，傳熱溫差有了大幅度的提高，傳熱效果大大改善，實現床內反應溫度場的均勻化。

根據本發明的一個具體和優選方面，筒體自下而上依次為加料段、反應段、擴展段和導熱油箱段，導熱油箱段對應的筒體內設有上管板和位于上管板下方的下管板，內管的上端部固定在上管板上，外管的上端部固定在下管板上，導熱油進口位于上管板的上方，導熱油出口位于上管板和下管板之間的筒體上；物料進口和催化劑進口位于加料段對應的筒體上，指形管從導熱油箱段一直延伸到反應段。進一步地，所述的產品出口設置在擴展段對應的筒體上。所述反應段對應的筒體包括自加料段向上逐漸變寬的錐形部分和連接該錐形部分與擴展段對應的筒體的直筒部分。所述的外管的外表面上沿其周向均勻布置有多個縱向延伸的翅片。通常，所述的反應段的下部形成反應的濃相區，上部為反應的稀相區，優選地，所述外管的位于稀相區的部分的外表面上設有所述翅片，而外管的位于濃相區的部分的外表面上不設所述翅片。在稀相區加裝翅片，傳熱溫差有了大幅度的提高，傳熱效果大大改善，實現床內反應溫度場的均勻化。在濃相區不加裝翅片，使濃相區反應的循環倍率得到提高，大大提高了整體反應效率。一般地，濃相區、稀相區對應的筒體的高度比例為1:1～4。

進一步優選地，所述的流化床反應器還包括設置在產品出口處的分離器，該分離器包括多個V字型的分離板，該多個分離板在產品出口的方向和垂直于產品出口的方向上間隔分布。分離器可有效減少細小顆粒催化劑的攜帶量，使催化劑在反應器里面停留的時間長，減少催化劑的流失，提高反應效率，同時也減輕了反應器后部三級旋風分離器的負荷。

進一步地，所述的流化床反應器還包括設置在筒體的底部的催化劑返料口，該催化劑返料口位于所述的筒體的錐形部分的下部，用于將帶出的催化劑返回到反應器中。

本發明的流化床反應器特別適于煤化工氣化及合成，生產有機硅、多晶硅單體。為此，本發明還涉及流化床反應器用于煤化工氣化及合成，生產有機硅、多晶硅單體的用途，特別是流化床反應器在生產有機硅單體中的應用。

由于以上技術方案的實施，本發明與現有技術相比具有如下優點：