CN103785334A

CN103785334A - 一种大型流化床反应器

Info

Publication number: CN103785334A
Application number: CN201210430728.9A
Authority: CN
Inventors: 王宝华
Original assignee: HEBEI HUADA SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HEBEI HUADA SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-11-02
Filing date: 2012-11-02
Publication date: 2014-05-14

Abstract

本发明涉及一种大型流化床反应器，包括扩大段、反应段和下椎体。扩大段内设置旋风分离器，旋风分离器的料腿可以伸到扩大段的底部，旋风分离器的料腿挡板采用特制的挡板，挡板通过弹簧和气压来控制其开启和关闭，旋风分离器料腿上部设置短管；反应段采用外置的夹套换热器和内置的U型换热管共同控温，通过闪蒸罐的作用实现U型换热管内换热介质的循环使用，U型换热管和反应段之间设置自动控制装置。本发明生产能力大、温度分布均匀、能耗低、反应效率高、易实现自动化控制。

Description

一种大型流化床反应器

技术领域

本发明涉及一种化工领域的生产设备，特别是一种流化床反应器。

背景技术

流化床反应器是化工、冶金、石油炼制、能源、轻工、医药、生物制品和环境保护等众多工业过程系统中的一类重要的反应装置。其基本特征是利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态，并进行气固相反应或液固相反应。流化床反应器具有传质传热效率高、床层温度均匀、操作稳定、经济效果好、机械结构简单等优点。流化床的开发与放大，国内外都有成功的经验，但目前存在着如下问题。

1、目前设计的流化床反应器很多都包含有扩大段，以使进入自由空域的粗颗粒及时回床，减少催化剂带出量，降低除尘器除尘负荷与颗粒对后续管路和设备的磨损，同时便于内构件的安装与设置，同时在扩大段内增设旋风分离器可以更好的分离气体中夹带的粉尘，但是如果颗粒直接回到反应器上部，由于粒子在器内的停留时间不一致，造成严重的返混，严重的影响过程的效率。

2、对于旋风分离器，灰斗与料腿应在锁气条件下通畅排料，一定要防止外界气体进入灰斗内，灰斗底部的挡板一般处于关闭状态，当颗粒粉尘积累到一定高度，才通过人为的手段打开放料，这样不利于颗粒粉尘的回床，当灰斗内的粉尘积累太多，生产就不能连续进行。

3、旋风分离器设置在流化床反应器内部，如果旋风分离器出现堵塞现象，将很难进行清扫。

4、流化床反应器对反应段的温度控制要求很高。流化床反应器内部换热均采用管式换热器，主要包括换热管串联和并联两种结构。串联时，不同管程的管外表面温度相差较大，使得换热管和反应器的换热不均匀，会导致副反应加剧和局部过热，影响目的产物的收率；并联时，换热介质沿单级管道流动，必须采用侧向出料，易导致气体偏流，且无法设置顶部集气缓冲区，较大粒径的催化剂会随气体流出，对产品产率产生不利影响。

5、由于反应段内一般采用换热器进行换热，当反应段内温度出现突然变化时，需要换热器及时感应到并采取一定的措施使反应段内尽快回到稳态。如当反应段内温度突然升高时，换热介质在进入换热管时应降低温度，使得反应段的温度快速降下来。目前主要是通过调节换热介质的流量来调节反应段的温度。

发明内容

本发明能够解决上述现有技术所存在的不足之处，提供一种生产能力大、反应效率高、温度分布均匀、催化剂使用效率高、反应灵敏的大型流化床反应器。

为了达到上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种大型流化床反应器，主要包括扩大段1、反应段2和下椎体3，其特征在于：扩大段1内设有旋风分离器4；反应段2的内部设有U型换热管5，换热管5进出口连接着闪蒸罐9，反应段的外部设夹套换热器6；下椎体3内设置有预分配器8和多层气体分布板7。

扩大段1内设置的旋风分离器4的料腿直接伸到反应段2的底部，旋风分离器4的料腿挡板11由弹簧12和气压13共同控制；在料腿上段设置一个接管10，当灰斗内出现堵塞时，向内鼓入气体进行吹扫。

反应段2内设置U型换热管5，由换热管5出口出来的高温液体通过闪蒸罐9进行闪蒸降温，产生低温液体循环回流进入换热管5，移除反应器2内的热量。

在反应段2和U型换热管5之间设置自动控制装置，反应段2内的温度变化被反馈到闪蒸罐9的压力监测表上，通过调节闪蒸罐9的真空度，进而调节换热器5入口的液体温度，可以控制反应段2的温度。

本发明与已知的技术相比，可以评述如下：

1、在流化床反应器的扩大段内增设旋风分离器，本发明的创新之处是将旋风分离器的料腿伸到反应段的底部，这样不仅可以更好的分离气体中夹带的小颗粒，还可以使沉降的颗粒直接和反应段内的颗粒充分混合接触，提高催化剂和反应物的利用率，从而提高整个反应的效率。

2、本发明设计的料腿挡板，通过气压和弹簧来共同控制。当料腿内颗粒粉尘比较少时，挡板在倾斜力和弹簧弹力的共同作用下处于密封状态；当料腿内积累了一定高度的颗粒粉尘时，从反应器外，经高压气体出口向挡板吹气，气体推动力大于弹簧拉力与倾斜力的合力时，挡板打开，颗粒粉尘从料腿内流出进入反应段，当颗粒粉尘下降到一定高度，停止吹气，在弹簧和挡板倾斜力的共同作用下，挡板闭合。根据旋风分离器分离的颗粒粉尘量和对料腿中颗粒高度的要求，确定开闭挡板的时间间隔(例如，打开多长时间，关闭多长时间)，这种自动连续装置结构简单，能够实现旋风分离器的连续性工作，延长了设备的运行周期。

3、针对旋风分离器容易出现堵塞的现象，本发明在料腿的上段加一段短管，平时处于关闭状态，当出现堵塞时，可以向内鼓入纯净的气体进行吹扫。这种措施简单且效果显著，可以很好的解决堵塞问题。

4、本发明将反应段内部的换热管设计成U型换热管，每根换热管的进口和出口都设置在反应器器壁外部，这样可以使得换热管和反应段的换热均匀，增大反应段的实际体积，同时反应段内的气体和固体不用改变其流动方向，减少气体偏流和固体颗粒的流失，可以提高反应效率。

5、本发明通过闪蒸罐实现换热管内换热介质的循环使用，从换热管内出来的高温介质，进入闪蒸罐，通过闪蒸，热气体带走一部分的热量，高温介质温度降低，进入换热管进行换热。同时闪蒸罐有压力检测装置，反应段内有温度检测装置，当反应段内温度出现突变时，立即反馈到闪蒸罐内的压力检测装置，通过调节压力，可以调节换热介质的流量和温度，然后通过与反应段的换热，实现自动控制。该方法简单灵敏，可实现自动化控制。

附图说明

图1为大型流化床的结构示意图。

图2为旋风分离器料腿挡板局部放大图。

图3为旋风分离器料腿挡板的剖面图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明做进一步说明。

参照图1，本发明提供一种大型流化床反应器，该反应器主要分为三个部分：扩大段1、反应段2和下椎体3，扩大段1内设有旋风分离器4；反应段2的内部设有U型换热管5，换热管5进出口连接着闪蒸罐9，闪蒸罐和反应段有压力和温度检测装置，反应段的外部设夹套换热器6；下椎体内设置有预分配器8和多层气体分布板7。

扩大段1内设置的旋风分离器4的料腿直接伸到反应段2的底部，为了防止气体从料腿向上流窜，本发明设计的料腿挡板，通过气压和弹簧来共同控制，同时在料腿上段设置一个阀门，当灰斗内出现堵塞时，向内鼓入气体进行吹扫。

反应段2的换热装置包括内置的U型换热管和外壁的夹套换热器。内部的U型换热管进口和出口都设置在反应器2器壁外部，通过闪蒸罐9实现换热管内换热介质的循环使用，从换热管5内出来的高温介质，进入闪蒸罐9，通过闪蒸，热气体带走一部分的热量，高温介质温度降低，进入换热管进行换热。同时闪蒸罐9有压力检测装置，反应段2内有温度检测装置，当反应段2内温度出现突变时，立即反馈到闪蒸罐9内的压力检测装置，通过调节压力，可以调节换热介质的流量和温度，然后通过与反应段2的换热，实现自动控制。

参照图2，扩大段1内设置的旋风分离器4的料腿直接伸到反应段2的底部，为了防止气体从料腿向上流窜，本发明设计的料腿挡板，通过气压和弹簧来共同控制。当料腿内颗粒粉尘比较少时，挡板在倾斜力和弹簧弹力的共同作用下处于密封状态；当料腿内积累了一定高度的颗粒粉尘时，从反应器外，经高压气体出口向挡板吹气，气体推动力大于弹簧拉力与倾斜力的合力时，挡板打开，颗粒粉尘从料腿内流出进入反应段，当颗粒粉尘下降到一定高度，停止吹气，在弹簧和挡板倾斜力的共同作用下，挡板闭合。根据旋风分离器分离的颗粒粉尘量和对料腿中颗粒高度的要求，确定开闭挡板的时间间隔(例如，打开多长时间，关闭多长时间)，从而实现自动控制，这种自动连续装置结构简单，能够实现旋风分离器的连续性工作，延长了设备的运行周期。

实施实例：一种大型流化床反应器，反应段下口内径为5000mm，上口内径为5400mm，体积约为120m³；扩大段中部直径为8000mm，扩大段内置4个对称分布的旋风分离器；下椎体的分布板为7块筛板型气体分布板。气体自反应器底部进入，通过气体分布板进入到反应器，在催化剂作用下和反应器内的固体反应，反应初期采用夹套换热器和内置换热管将反应段的物料共同加热到170℃左右，然后根据反应段内的温度变化，通过内置换热管移除多余的反应热，保证反应段的温度保持在最佳的反应温度之内。反应段的固体颗粒在气体的带动下，部分进入到扩大段，扩大段内体积增大，使得流体流速减小，部分沉降下来，部分上升到扩大段上段的气固混合物进入旋风分离器进一步实现分离，分离出来的颗粒由灰斗进入料腿，当颗粒堆积到一定高度，料腿挡板在弹簧和气压的作用下开启，进行放料，当颗粒下降到一定高度，挡板闭合。该反应器的体积大、温度分布均匀、流化状态好、反应效率高、易于操作、可实现连续性生产。

Claims

1.一种大型流化床反应器，主要包括扩大段(1)、反应段(2)和下椎体(3)，其特征在于：扩大段(1)内设有旋风分离器(4)；反应段(2)的内部设有U型换热管(5)，换热管(5)进出口连接着闪蒸罐(9)，反应段的外部设夹套换热器(6)；下椎体(3)内设置有预分配器(8)和多层气体分布板(7)。

2.根据权利要求1所述的一种大型流化床反应器，其特征是：扩大段(1)内设置的旋风分离器(4)的料腿直接伸到反应段(2)的底部，旋风分离器(4)的料腿挡板(11)由弹簧(12)和气压(13)共同控制。

3.根据权利要求1所述的一种大型流化床反应器，其特征是：扩大段(1)内设置的旋风分离器(4)的料腿上段设置一个接管(10)，当灰斗内出现堵塞时，向内鼓入气体进行吹扫。

4.根据权利要求1所述的一种大型流化床反应器，其特征是：反应段(2)内设置U型换热管(5)，由换热管(5)出口出来的高温液体通过闪蒸罐(9)进行闪蒸降温，产生低温液体循环回流进入换热管(5)，移除反应器(2)内的热量。

5.根据权利要求1所述的一种大型流化床反应器，其特征还在于：在反应段(2)和U型换热管(5)之间设置自动控制装置。反应段(2)内的温度变化被反馈到闪蒸罐(9)的压力监测表上，通过调节闪蒸罐(9)的真空度，进而调节换热器(5)入口的液体温度，可以控制反应段(2)的温度。