[發明專利]一種控溫式多層流化催化反應器

在審

• 申請號: 201711082151.6
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN107930540A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 唐印;孔德利;龔元德;宋國天
• 申請（專利權）人: 四川金象賽瑞化工股份有限公司;北京燁晶科技有限公司
• 主分類號: B01J8/24
• 分類號: B01J8/24;B01J8/00;B01J8/18;B01J8/26;B01J8/28;B01D46/16
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司51214
• 代理人: 呂玲

技術領域

本發明屬于化工設備領域，涉及一種減少返混，具有多級反應、且各級反應溫度可調的流化催化反應器，具體為一種控溫式多層流化催化反應器。

背景技術

流化床催化反應器是以固體為催化劑，利用氣體或液體自下而上通過固體顆粒床層，使固體處于懸浮狀態，進行氣固相或液固相催化反應的設備，廣泛應用于石油煉制工業、無機化工工業，有機化工工業等領域。

中國專利文獻CN103785334A公開了一種大型流化床反應器，包括擴大段、反應段和下椎體，擴大段內設有旋風分離器；反應段的內部設有U 型換熱管，換熱管5進出口連接著閃蒸罐，反應段的外部設夾套換熱器；下椎體內設置有預分配器和多層氣體分布板。擴大段內設置的旋風分離器的料腿直接伸到反應段的底部，旋風分離器的料腿擋板由彈簧和氣壓共同控制；在料腿上段設置一個接管，當灰斗內出現堵塞時，向內鼓入氣體進行吹掃。反應段內設置U 型換熱管，由換熱管出口出來的高溫液體通過閃蒸罐進行閃蒸降溫，產生低溫液體循環回流進入換熱管，移除反應器內的熱量。在反應段和U 型換熱管之間設置自動控制裝置，反應段內的溫度變化被反饋到閃蒸罐的壓力監測表上，通過調節閃蒸罐的真空度，進而調節換熱器入口的液體溫度，可以控制反應段的溫度。

但上述裝置低氣速下，由于大氣泡的存在，易造成氣體短路，氣體嚴重偏離平推流，粒子在器內的停留時間不一致，造成返混，即指連續過程中與主流方向相反的運動所造成的物料混合。返混會影響了沿主流方向上的濃度分布和溫度分布，使濃度趨向于出口濃度。對于傳質過程，這樣的濃度變化使濃度推動力減小，從而減小了傳遞速度。對于反應過程，這樣的濃度變化使反應物濃度降低，產物濃度增加，從而使主反應速度降低和串連副反應速度增加，反應選擇性下降，嚴重的影響過程效率。

對于復雜的多級反應，僅靠上述裝置不能完成，一般需要將上述裝置多個串聯使用，以滿足不同反應階段的要求，但多級串聯的裝置設備部件多、占地面積大且投資成本高。

流化床反應器對反應段的溫度控制要求很高。溫度控制不好，會影響反應的選擇性和轉化率、催化劑的活性和壽命、設備的強度等。當上述裝置反應段內溫度出現突然變化時，僅能靠控制流量來調節反應溫度，調節能力有限。對于反應負荷波動大，反應溫度波動大的裝置不適用。

停車后，催化劑在壓力和重力的作用下會倒灌至氣體進口中，再次開車時，由于部分氣體進口被堵塞，分布器失效，造成偏流。偏流會造成催化劑的空速下降，使用率降低；還會造成溫度場分布不均勻，反應不完全，影響產品質量。

發明內容

本發明正是基于以上技術問題，提供一種控溫式多層流化催化反應器。該反應器可根據反應工藝要求和生產能力的要求，在軸向上設置多級床層，解決了設備的大型化問題。對于催化劑的使用周期較短需要再生的反應器，可以與再生器配合使用，對催化劑進行連續活化和再生。

該反應器還適應于具有放熱或吸熱多級反應工藝過程，利用蒸發式換熱器，可更有效的控制反應床層溫度，提高反應效率，減少循環氣量。利用蒸發式換熱器，回收了反應熱，副產高品質蒸汽。

本發明的技術方案為：

一種控溫式多層流化催化反應器，該反應器為圓柱體結構，外殼為圓柱狀殼體。該反應器包括在反應器的下端設置的多個工藝氣進口，進口氣體分布器、一級等溫反應床層、二級等溫反應床層、三級等溫反應床層、擋氣出塵器、一級旋風分離器、二級旋風分離器和反應器頂部設置的生成氣出口；在圓柱體結構內，在工藝氣進口的上方設置進口氣體分布器，工藝氣進口與口氣體分布器相連通，工藝氣從工藝氣進口進入到反應器的氣體分布器。在進口氣體分布器的上方依次設置一級等溫反應床層、二級等溫反應床層和三級等溫反應床層，在床層上方設置擋氣出塵器，在擋氣出塵器的上方設置一級旋風分離器和二級旋風分離器，一級旋風分離器底部設置一級旋風分離器下料腿，二級旋風分離器底部設置二級旋風分離器下料腿和翼閥。在反應器的底部設置一個催化劑卸料口。

所述的一級旋風分離器下料腿與反應床層頂部連通；二級旋風分離器下料腿與擋氣出塵器上方連通。

所述的一級等溫反應床層，二級等溫反應床層和三級等溫反應床層內分別設置的多組控溫換熱器組一、多組控溫換熱器組二和多組控溫換熱器組三, 一級等溫反應床層與二級等溫反應床層之間設置氣體再分布器一，二級等溫反應床層與三級等溫反應床層之間設置氣體再分布器二。

所述的一級等溫反應床層的上方設置有催化劑裝填口一，二級等溫反應床層的上方設置有催化劑裝填口二，三級等溫反應床層的上方設置有催化劑裝填口三。