CN1023382C - 一种流化床反应器 - Google Patents
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Abstract
一种流化床反应器。特别适用于烃类催化氧化反应的流化床反应器，在这种反应器中，二次(或多次)空气(或氧气)由气流分布管进入催化剂提升输送管的下部而送入流化床层，并作为输送气源以利于催化剂的再生和循环，利用安装在输送管出，入口之间的水平构件固定提升输送管并调节反应器内的流况，以提高工业流化床反应器中二次(或多次)布气的效果，从而在保证氧化反应转化率的同时提高主反应的选择性和产品收率。本装置结构简单，且易于控制。
Description
本发明是一种特别适用于烃类催化氧化过程的工业流化床反应器。
在现有的烃类催化氧化工业流化床反应器中，原料气体的进料方式主要有两种：一种是将空气（或氧气）与原料烃类和其他气体（如丙烯氨氧化过程中的氨）分别送入反应器中进行反应，一种是将这些气体在反应器入口前加以混合再送入反应器中（参见H·S·van der Baan，“Chemistry and Chemical Engineering of Catalytic Processes”ed·by Roel Prins和George C·A·Schuit，Sizthhoff and Noordhoff，1980，PP523-533）。在上述情况下，由于反应前期的氧含量太高而引起燃烧反应，生成相当量的CO2，致使反应收率降低。解决这个问题的办法之一是将空气（或氧气）分批加入到流化床反应器中。但若采用普通的流化床反应器，则由于工业上所用的烃类氧化流化床反应器中操作气速较高（一般在0.3m/s以上），且床径较大，因而床层中乳化相的返混作用和气泡下流作用较为强烈，使得分段添加的空气（或氧气）有相当部分返流入流化床层下部，致使分段添加空气（或氧气）的措施收效甚微，难以形成反应器内所希望的氧浓度分布，而使主反应收率难以提高。
本发明的任务是：建立一种可将空气（或氧气）分成两次或两次以上加入到流化床反应器中的有效装置，并且要在床层中形成所希望的氧浓度分布的同时可使催化剂颗粒在床层中不同的氧浓度区域之间能进行有效循环。此外，还要求该装置结构简单，且易于实现控制。
附图是这种流化床反应器的示意图：图中（1）是二次（或多次）空气（或氧气）总管，（2）是气体分布管，（3）是挡板，（4）是固体粒子提升输送管，（5）是水平构件，（6）是防冲装置，（7）是流化床反应器器壁。
本发明所述的这种流化床反应器是一种特别适用于烃类催化氧化反应的流化床反应器。其特征在于：其床层中装有由二次（或多次）空气（或氧气）进气气体的分布管、固体粒子提升输送管和水平构件组成的组合构件。这三者有机地结合在一起。其中：固体粒子提升输送管的上、下两端可分别装有防冲装置和挡板，二次（或多次）空气（或氧气）的分布管位于提升输送管的一端内，二次（或多次）气体通过提升输送管上端口进入上部床层中。而水平构件则可安放在提升输送管上、下两端之间，其自由截面可为20-60%。
按上述所说的流化床反应器，二次（或多次）气体分布管（2）插入提升输送管（4）的下部1至10cm，气体分布管可采用由总管（1）汇集输气，各支管均匀分流的形式。气体分布管既起着二次（或多次）布气的作用以提高主反应的选择性，又可作为将流化床层下部的固体粒子输送到上部床层的输送气源，以便使整个床层内的催化剂粒子处于合适的氧气氛下，而提高催化剂的活性。提升输送管则可实现固体粒子在流化床层上、下部之间的循环：水平构件下部床层中的催化剂粒子在提升气体（即二次或2次以上空气或氧气）的作用下进入输送管内并被送入水平构件上部，而构件上部的催化剂粒子则借助其重力在构件上、下床层密度差的作用下循环到构件下部。固体提升循环速率为50kg/m2·S～400kg/m2·s，提升输送管下端的挡板可以焊接在或用其他方法固定在提升输送管的下端或气体分布管的出口。提升输送管出口处可安装防冲装置以造成二次（或多次）空气（或氧气）的水平布气作用。其布气直径范围为0.5～1.5m，在大型工业反应器中可采用多组布气管。
按上述所说的流化床反应器，位于提升输送管上、下端之间且固定在流化床反应器器壁上的水平
构件的主要作用有二个：一是调节流化床层中的流况，抑制水平构件上部床层中的气体向下返混，以保证二次（或多次）布气的效果。二是支撑和固定提升输送管。水平构件的型式可根据反应器的其他结构、设计条件和不同反应体系的不同要求而定。
在这种流化床反应器中，由于提升输送管中氧浓度较高，因而可在输送催化剂的过程中对催化剂起氧化再生作用，以提高催化剂的活性。同时，由于二次（或多次）空气（或氧气）进入水平构件以上的床层，使该床层中氧烃比较高，也有利于提高催化剂的活性。而催化剂粒子在床层中的循环运动则可使它们能保持良好的工作状态。适合的氧浓度分布和良好的催化剂状态不仅能提高反应体系中目的产物的选择性和收率，而且能保持较高的转化率水平。
在φ100mm～φ800mm的流化床装置中测定了本发明反应器的流动特性。水平构件上部床层中的气体返混量小于5～30%。以丙烯氨氧化反应为例，在现有工业反应器中采用本发明的结构装置可使丙烯腈的收率提高4～10%。
Claims (1)
1、一种适用于烃类催化氧化反应的流化床反应器，其特征在于该反应器包括二交(或多次)空气(或氧气)总管(1)，气体分布管(2)，挡板(3)，固体粒子提升输送管(4)，水平构件(5)，防冲装置(6)，流化床反应器器壁(7)，上述所说的二次(或多次)空气(或氧气)总管(1)位于该反应器的最下端，气体分布管(2)位于总管(1)上，它的管口位于提升输送管(4)的一端内，其插入高度为1-10cm，上述所说的固体粒子提升输送管(4)上下两端分别装有挡板(3)和防冲装置(6)，上述所说的水平构件(5)是安放在固体粒子提升输送管(4)的上下两端之间，其自由截面积为20%-60%，上述所说的反应器中6个构件全部安置在反应器器壁(7)内。
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- 1987-03-14 CN CN 87101961 patent/CN1023382C/zh not_active Expired - Fee Related
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