CN107921397A - 流化床反应器中的流体分布 - Google Patents

Abstract

一种用于流化床反应器的流体分布罩(301)，包括：隧道形结构，所述隧道形结构具有用于附接到流体分布板(103)的两个相对壁；以及至少一个开口，所述开口在所述隧道形结构的末端。所述隧道形结构具有内表面(302)和外表面(303)，其中，所述内表面(302)具有弯曲截面，并且其中，所述外表面(303)具有基本上V形的截面。一种用于流化床反应器的流体分布板(103)，包括：具有多个流体排放孔(113)的板；多个流体分布罩(301)，其中，针对每个流体排放孔(113)，流体分布罩(301)安装在所述孔(113)之上。至少两个相互邻近的流体分布罩(301)被定位成使得所述两个邻近的流体分布罩中的第一流体分布罩的开口面向所述两个邻近的流体分布罩中的第二流体分布罩的侧面。一种具有流体分布板(103)和流体分布罩(301)的流化床反应器。

Description

流化床反应器中的流体分布

技术领域

本发明涉及用于流化床反应器的流体分布罩和流体分布板、以及包括所述流体分布罩和所述流体分布板的流化床反应器。

背景技术

流化床反应器用于涉及液相、气相和固相的反应物和/或催化剂的聚合过程。通过从固体颗粒下方将流体或气体反应物吹到所述颗粒中，形成对抗重力而浮在向上流动的流体上的流化床。当流体流动停止时，固体颗粒将在流化反应器容器的底部停下来。为了避免反应器容器的入口塞住或堵塞，引入流体分布板，所述流体分布板允许流体朝向反应器容器的上部分散并穿过以形成流化床，但当反应器关闭，流化床下沉时利用流体分布罩来捕获固体颗粒并且防止它们污染和堵塞反应器入口。

流体分布板具有流体排放孔以允许流体穿过而到达反应器容器的上部并且将流体均匀地分布在流化床上。流体排放孔被流体分布罩覆盖以容纳流体分布板上方的固体颗粒，从而避免将需要关机来除去堵塞的反应器入口塞住。

流体排放孔和流体分布罩在流体分布板上引起压降，所述压降优选在维持板上和上方的均匀分布的同时尽可能低。反应器并且因此流体分布板应被设计成准许在不必关机进行清洁的情况下长时间运行。

已知的流化床反应器中可能出现的问题是与流体分布罩相结合的流体排放孔的流动阻力和停滞区。流体排放孔和流体分布罩的设计应在分布板的孔之间提供固体的充分移动，以防止这个区域中的树脂烧结，然而在下面的停滞区中或在分布罩附近，夹带在循环流体中的树脂或固体可以被分布罩开口捕获，它们将积聚并且最终塞住流体排放孔，从而需要对流化床反应器进行不希望的维护。

发明内容

因此，本发明的目标是提供流体分布板上方的改进流化动力学，同时避免分布罩内和流体分布板上方的停滞区，从而防止分布器板排放孔或罩开口堵塞和塞住，并且使流化床反应器在机械和几何学方面简单，从而最小化维护和构建成本。

所述目标在用于流化床反应器或聚合过程中使用的流化床反应器的流体分布罩中实现，所述流体分布罩包括：隧道形结构，所述隧道形结构具有用于附接到流体分布板的两个相对壁；以及至少一个开口，所述开口在隧道形结构的末端。所述隧道形结构具有内表面和外表面，其中，所述内表面具有弯曲截面，并且其中，所述外表面具有基本上V形的截面。

当安装在流体分布板上、更具体地安装在流体分布板中的流体排放孔之上时，弯曲内表面截面引发较小的罩阻力，由此允许针对给定的压降来改进从流体分布罩分布的流体的流动。圆形弯曲内表面引起流过罩的流体均匀分布，这大幅减小流体分布罩内的停滞区，由此防止携带细料的流体堵塞。

外表面的V形截面允许平行于流体分布板的流体流遇到邻近流体分布罩的侧面，以在垂直方向上被偏转，远离流体分布板而朝向流化床。因此，流化床反应器的流化动力学得以改进。在流化床反应器停用的情况下，流体分布罩防止下沉床的颗粒通过流体排放孔溢出。

在实施例中，内表面具有基本上半圆形的截面。内表面可以例如由管段制成。

在实施例中，隧道形结构在所述结构的相对端具有两个开口。隧道形状允许两端处的开口或允许一个开口封闭，迫使流体流通过单个开口，这取决于反应器中的流化过程的具体要求。

在实施例中，隧道形结构是一件式物件。这允许通过例如注射成型或铸造由固体材料制成流体分布罩。

在另一实施例中，所述结构包括形成V形外表面的角轮廓和形成弯曲内表面的管段，所述管段附接到所述角轮廓的内部部分。这允许用容易得到的材料制造流体分布罩，如角轮廓和管段。

在实施例中，流体分布罩具有介于角轮廓与管段之间的填充物，以用于封闭角轮廓与管段之间的间隙。这防止角轮廓与管段之间出现停滞区，由此防止这些部分之间堵塞和塞住。可替代地，角轮廓与管段之间的间隙可以被盖子覆盖。

所述目标进一步在用于流化床反应器的流体分布板中实现，所述流体分布板包括具有多个流体排放孔的板、多个如上所述的流体分布罩。针对每个流体排放孔，流体分布罩安装在所述孔之上。流体分布罩优选相对于排放孔定位在流体分布板上，所述排放孔在它的中心处。至少两个相互邻近的流体分布罩被定位成两个邻近的流体分布罩中的第一流体分布罩的开口面向所述两个邻近的流体分布罩中的第二流体分布罩的侧面。

至少两个相互邻近的流体分布罩的定位允许来自一个流体分布罩的至少一个开口的流体流朝向邻近流体分布罩的侧面。外表面的V形截面引起流体流出现垂直偏转。因此，流化床的流化动力学得以改进。

所述目标也在具有如上所述的流体分布板的流化床反应器或聚合过程中使用的流化床反应器中实现。来自具有如上所述的流体分布罩的流体分布板的朝向流化床的向上流改进了流化床反应器的流化动力学。最后，本发明还涉及根据本发明的流体分布罩或根据本发明的流体分布板在聚合过程中的用途。

附图说明

图1示出根据现有技术的示例性流化床反应器的示意图。

图2a示出根据现有技术的流体分布罩。

图2b示出根据现有技术的替代流体分布罩。

图3a示出根据本发明的实施例的流体分布罩。

图3b示出根据本发明的实施例的流体分布罩。

图4a示出根据本发明的实施例的流体分布罩的截面。

图4b示出根据本发明的实施例的流体分布罩的截面。

图5示出根据本发明的流体分布罩在流体分布板上的布置。

具体实施方式

图1示出根据现有技术的具有可以用于聚合过程的流化床反应器101的示例性系统100的示意图。流体流化床反应器101具有在其中执行聚合过程的流化床102。流化床反应器101可以具有产物出口108，从中可以从系统100中提取聚合物。用于在流化床反应器中使用的反应物和/或惰性气体可以经由流体供应管线112供应到系统100。经由流体入口106，流体进入流化床反应器101。在向上指的箭头所指示的穿过流化床反应器中的排放孔113的向上流中，流体从流化床反应器101的下端传到具有流化床102的上部。当流化床反应器停用时，流体分布罩104防止流化床材料穿过流体分布板103。另外的反应物可以经由补充入口107添加到流化床反应器101。从流化床102中逃出的流体在流体出口105中被捕获，并且经由流体回路111返回到系统100的流体入口106。系统中的流体使用循环气体压缩机110进行压缩并且循环通过系统。在热交换器109中，任何余热都可以与环境交换。

图2a示出根据现有技术的呈管段形状的流体分布罩201a的实例。流体分布罩201a在管段侧壁204a的边缘处附接到流体分布板103。管段形流体分布罩201a放置在排放孔113之上，允许来自管段201a下面的流体出流202。

由于分布罩201a的弯曲外表面，来自另一流体分布罩204a的流体出流202的水平组成205引起流体的分散向上流，即，在不同向上方向上的流。由于管段形流体分布罩201a的侧壁201a的相对陡峭角度，流体分布罩201a的外边缘203a可以形成流体流较小的停滞区。在这样的停滞区中，流体可能堵塞，因而污染流体分布板103。

图2b示出了根据现有技术的具有角轮廓形状的流体分布罩201b。流体分布罩侧壁204b是平坦的并且在基本上矩形的顶点处连接。流体出流207以与图2a的管段形流体分布罩类似的方式从流体排放孔113进行。然而，管段形流体分布罩201a的弯曲内表面允许更好的出流202。角轮廓形流体分布罩201b在角轮廓形流体分布罩侧壁203b的内侧的边缘附近可以具有停滞区。停滞区可能导致穿过排放孔113的携带细料的流体堵塞并且最终导致塞住。

角轮廓形流体分布罩201b改进了由平坦流体分布罩侧壁204b引起的邻近流体分布罩201b的出流的水平组成208的偏转，所述平坦流体分布罩侧壁相对于流体分布板103基本上以45度的角放置。偏转的流体流209基本上向上，如图2b所示。

图3a示出了隧道形流体分布罩301，其具有带有弯曲截面的内表面和带有V形截面的外表面。隧道形流体分布罩301可以由如图2a中的管段形内部元件302和如图2b中的角轮廓形外部元件303的组合制成。隧道形流体分布罩301放置在排放孔113之上，从而允许隧道形管段302的两端处的流体出流202。管段形内部元件302的弯曲内表面允许流体的高效出流202，而角轮廓外部元件303的V形外表面，即平坦侧面305a、305b(在图2b中被称为204b)允许邻近流体分布罩301的高效向上方向209的流体出流306，如图3b所示并且类似于图2a中描述的出流205或202。

如图3b所示，角轮廓形外部元件303与管段形内部元件302之间的间隙可以用填充物304来填充。或者，可以用适当的盖子覆盖间隙304，使得管段302与角轮廓303之间的间隙与分布板1203上的流体流密封隔离，从而防止间隙堵塞和塞住。

管段形内部元件302和角轮廓形外部元件303可以由金属制成并且一起焊接到流体分布板103。也可以考虑以一件式方式、例如通过在模具中铸造金属或通过注射成型来制造隧道形分布罩。其他耐热材料也可以适用。同样地，填充材料可以包括金属，例如，碳钢。

图3a和图3b的内部元件302的管段形状可以是半圆形，其中中心轴线在分布板103的平面中或甚至在分布板103的平面下面。图4a和图4b中考虑了替代性配置，其中管段302的中心轴线和截面A-A’位于分布板103的上方。中心轴线的位置由中心点402指示。图4a示出具有蹄形内部元件302和角轮廓形外部元件303的流体分布罩301。阴影线截面304指示内部元件302与外部元件303之间的填充物或盖子。内部元件302的蹄形截面401a不需要是规则的，而是可以具有从流体分布板103向上延伸的部分直的壁并且成拱形到达排放孔113的相对侧，如图4a所示。

在图4b中，所示内部元件302具有圆形截面401b，所述圆形截面的中心轴线在位置402处。圆形内部元件302的截面的边缘可以与排放孔113的边缘对齐并且连接到所述排放孔的边缘。技术人员可以考虑内部元件形状的其他变型。

图5示出流体分布罩布置500，所述流体分布罩布置具有流体分布板103与根据图3a和/或图3b的多个流体分布罩301。流体分布罩301在它们的隧道形结构的相互垂直的方向上布置在流体分布板103中的对应排放孔113之上。在图5中，示出了邻近流体分布罩301的流体出流的水平组成306向上209偏转，从而当应用于例如图1所示的流化床反应器101中时有助于改进的性能。

上文描述和图3a到图5中所示的流体分布罩301在流体分布罩301的相对端具有两个开口，以允许流体出流。技术人员可以考虑具有单个开口的流体分布罩301，例如，如上所述的流体分布罩301的一个开口被封闭。而且，针对流体出流中的较低压降，可以考虑具有不止一个出流开口的流体分布罩，如具有三个开口的Y形流体分布罩或具有四个开口的X形流体分布罩。

仅以举例方式给出上述实施例。在不限制如所附权利要求规定的保护范围的情况下，可以对实施例做出变化或改变。

附图标记

100 系统

101 流化床反应器

102 流化床

103 流体分布板

104 流体分布罩

105 流体出口

106 流体入口

107 补充入口

108 产物出口

109 流体热交换器

110 循环气体压缩机

111 流体回路

112 流体供应管线

113 流体排放孔

201a 管段罩

201b 角轮廓罩

202 管段流体出流

203a 停滞区

203b 停滞区

204a 管段侧壁

204b 角轮廓侧壁

205 邻近管段出流

206 分散向上流

207 角轮廓流体出流

208 邻近角轮廓出流

209 向上偏转的流体流

301 隧道形流体分布罩

302 内部元件

303 外部元件

304 填充物或盖子

305a、305b 平坦侧壁

306 邻近隧道形流体分布罩出流

401a 蹄形截面

401b 圆形截面

402 中心轴线位置

500 流体分布罩布置

Claims (9)

1.一种用于流化床反应器或聚合过程中使用的流化床反应器的流体分布罩，包括：

-隧道形结构，所述隧道形结构具有用于附接到流体分布板的两个侧壁；以及

-至少一个开口，所述开口在所述隧道形结构的末端，其中，所述隧道形结构在所述结构的相对端具有两个开口；

-所述隧道形结构具有内表面和外表面，其中，所述内表面具有弯曲截面，并且其中，所述外表面具有基本上V形的截面。

2.根据权利要求1所述的流体分布罩，其中，所述内表面具有基本上半圆形的截面。

3.根据前述权利要求中任一项所述的流体分布罩，其中，所述隧道形结构是一件式物件。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的流体分布罩，其中，所述结构包括形成所述V形外表面的角轮廓和形成所述弯曲内表面的管段，所述管段附接到所述角轮廓的内部部分。

5.根据权利要求4所述的流体分布罩，其中，所述管段是基本上半管。

6.根据权利要求4或权利要求5所述的流体分布罩，所述流体分布罩在所述结构的每一端具有填充物，以用于封闭所述角轮廓与所述管段之间的间隙。

7.一种用于流化床反应器或聚合过程中使用的流化床反应器的流体分布板，包括：

-具有多个流体排放孔的板；

-多个根据权利要求1至6中任一项所述的流体分布罩；其中

-针对每个流体排放孔，流体分布罩安装在所述孔之上；其中

-至少两个相互邻近的流体分布罩被定位成所述两个邻近的流体分布罩中的第一流体分布罩的开口面向所述两个邻近的流体分布罩中的第二流体分布罩的侧面。

8.一种流化床反应器，具有根据权利要求1至6中任一项所述的流体分布罩或根据权利要求7所述的流体分布板。

9.一种根据权利要求1至6中任一项所述的流体分布罩或者根据权利要求7或8所述的流体分布板在聚合过程中的用途。