[發明專利]一種新型多床層徑向固定床反應器

在審

• 申請號: 201310499206.9
• 申請日: 2013-10-22
• 公開（公告）號: CN103846061A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 柴中良
• 申請（專利權）人: 洛陽智達石化工程有限公司
• 主分類號: B01J8/04
• 分類號: B01J8/04
• 代理公司: 北京中原華和知識產權代理有限責任公司 11019
• 代理人: 壽寧;張華輝

技術領域

本發明涉及一種化工行業一類強放熱反應的徑向固定床反應器，特別是涉及一種能夠靈活調節分段進料比例、有效降低床層壓降的徑向固定床反應器。

背景技術

固定床反應器是化工行業中應用非常廣泛的一類反應器。固定床反應器又稱填充床反應器，反應器內裝填有固體催化劑以實現多相反應過程的一種反應器。固體物通常呈顆粒狀，堆積成一定高度（或厚度）的床層。床層靜止不動，流體通過床層進行反應。它與流化床反應器及移動床反應器的區別在于固體顆粒處于靜止狀態。固定床反應器有三種基本形式：①軸向絕熱式固定床反應器。②徑向絕熱式固定床反應器。③列管式固定床反應器。

圖1是常規多床層軸向固定床反應器，圖2是常規徑向固定床反應器。

固定床反應器的優點是：①返混小，流體同催化劑可進行有效接觸，當反應伴有串聯副反應時可得較高選擇性。②催化劑機械損耗小。③結構簡單。固定床反應器的缺點是：①傳熱差，反應放熱量很大時，即使是列管式反應器也可能出現飛溫（反應溫度失去控制，急劇上升，超過允許范圍）。②操作過程中催化劑不能更換，催化劑需要頻繁再生的反應一般不宜使用，常代之以流化床反應器或移動床反應器。

較強放熱的裂解反應一般有如下較為顯著特點：①反應中反應熱較大，反應器熱量過剩較多；②反應屬于分子量增加的反應，即反應過程中生成物的體積流量逐步增大；③一般都需要注入惰性介質，或為了冷卻，或為了降低分壓以增加轉化率或降低生焦。

甲醇裂解制烯烴就是典型的強放熱裂解反應。當前該類反應器多采用軸向反應器，例如圖1所示，流體沿軸向自上而下流經床層。催化劑分多床層裝填，每個床層厚度基本相當或略有變化。頂端起始進料段注入少量高溫原料，以引發催化反應發生，同時為了降低原料分壓并控制床層溫度，同時注入大量的高溫惰性介質以充當熱載體。各床層間分段注入反應原料和冷卻介質，以控制反應溫度。

上述軸向多段進料固定床反應器的優點是分段進料可以控制每個催化劑床層發生反應的原料量，有效地控制反應進程；其缺點是隨著原料加入量的增加，越往反應器下部氣體體積流量越大，床層壓降增加很快，使得整個反應器的壓力較高。而對于分子數量增加、以輕組分為目標產品的裂解反應，低反應壓力有助于提高轉化率和選擇性。

如圖2所示，徑向固定床反應器具有流體流動的距離較短，流道截面積較大，流體的壓力降較小的特點，但是對于放熱量較大、需要分段進料或分段注入降溫介質的工況，常規的徑向固定床反應器很難滿足工藝要求。

有鑒于上述現有的固定床反應器存在的缺陷，本發明人基于從事此類產品設計制造多年豐富的實務經驗及專業知識，并配合學理的運用，積極加以研究創新，以期創設一種新型結構的多床層徑向固定床反應器，能夠改進一般現有的固定床反應器，使其更具有實用性。經過不斷的研究、設計，并經反復試作樣品及改進后，終于創設出確具實用價值的本發明。

發明內容

本發明的目的在于，克服現有的固定床反應器存在的缺陷，而提供一種新型結構的多床層徑向固定床反應器，所要解決的技術問題是使其能夠靈活調節分段進料比例、有效降低床層壓降，從而更加適于實用。

本發明一種新型徑向固定床反應器，為多段徑向固定床反應器，其中催化劑床層筒形分布，反應原料徑向穿過催化劑床層，通過分別在反應器中心通道和環形通道設置擋板，將徑向反應器分割為多個催化劑床層，形成多床層徑向反應器，通過在反應器中心通道和環形通道設置分布器，可以實現催化劑床層間的分段進料或注入冷卻介質控制床層溫度，并且根據床層間的分段進料情況，適當調整床層高度以降低床層壓降。

在常規徑向反應器的基礎上，通過在反應器中心通道和環形通道設置擋板，形成多床層徑向反應器，可以實現催化劑床層間的分段進料或注入冷卻介質控制床層溫度，并且根據床層間的分段進料情況，適當調整床層高度以降低床層壓降。在催化劑床層中裝填催化劑的部分為一個連通的整體，在反應器中心通道和環形通道設置擋板的位置用高密度的瓷球等惰性物質對催化劑床層進行隔斷，以阻止氣體的短路。在催化劑床層內側和外側分別設置格柵和絲網為催化劑床層提供支撐，通過在反應器環形通道設置擋板將催化劑床層的支撐的內側格柵和外側格柵分為多段，每段筒形的格柵分成多片格柵來進行安裝。在反應器中心通道和環形通道設置有分段進料分布器或冷卻介質分布器，從而實現床層的分段進料，并能控制反應溫度。