CN108543501A - 气固流化床反应装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气固流化床反应装置，包括竖直设置且具有反应腔的反应器、至少一个喷嘴、反应物进料管以及催化剂进料管：喷嘴倾斜向下设置在反应器的侧壁上，且与反应腔连通，以使喷嘴中的第一反应物倾斜向下进入反应腔；反应物进料管设置在反应器的底部，且与反应腔连通，以使反应物进料管中的第二反应物由反应器的底部进入反应腔，并流化反应器内的催化剂；催化剂进料管设置在反应器的侧壁上，且位于喷嘴的下方，催化剂进料管与反应腔连通，用于向反应腔内加入催化剂；喷嘴的外围设置有冷却组件，冷却组件用于降低喷嘴的温度。本发明能够有效降低原料在进料位置的温度，从而降低原料在进料位置的结焦速率。

Description

气固流化床反应装置

技术领域

本发明涉及一种石油化工设备的设计与制造技术领域，尤其涉及一种气固流化床反应装置。

背景技术

在石油化工和医药化工等领域，固体颗粒经常需要与气体进行反应，从而生产出不同的产品。通常情况下采用流化床反应器来作为其主要反应场所，气体一般通过气体分布器均匀分布在床层内。由于气体分布器是内置于流化床反应器中，当反应温度较高时，分布器内部以及与其连接的原料管线温度相应较高，对于化学性质比较活泼的原料，在分布器内部以及与其连接的原料管线内部会发生副反应而导致结焦，甚至堵塞分布器或连接管线，造成装置频繁停工检修。

目前用于解决原料结焦的方法主要是采用进料装置外置的进料方式，例如中国专利CN202356081U(申请号201120423899.X)公布了一种在线可拆式喷嘴密封装置，其包括反应器和可拆喷嘴，可拆油嘴通过法兰固定在反应器外壁上，在发生结焦阻塞时，关闭反应器的电磁阀后可将喷嘴取出进行更换，但该专利只解决了喷嘴更换困难的问题，并没有解决喷嘴结焦的问题。中国专利CN107143870A(申请号201710317542.5)公开了一种紧凑型防结焦喷嘴式生物质燃烧机，该设备采用喷嘴作为主要的燃烧室，喷嘴采用了套筒结构，喷嘴内壁管与喷嘴外壁管同轴布置，在喷嘴内壁管中设置旋转驳火清灰装置用于放置结焦；在喷嘴内壁管与喷嘴外壁管的环隙通入冷却风，用以降低喷嘴内壁管的温度。中国专利CN107044317A(申请号201710101326.7)公开了一种用于碳氢喷射系统的涡流喷嘴，该喷嘴包括喷嘴外壳、球阀、开关弹簧、调节垫片、涡流器，球阀、开关弹簧、调节垫片及涡流器均设置在喷嘴外壳内部，该喷嘴通过球阀结构的设计来避免喷嘴的结焦风险。上述两个专利设备采用机械的方式来解决喷嘴内部结焦的问题，其存在的问题是机械部件易磨损，且难以更换的问题。

然而由于外置式进料方式的喷嘴出口与床层物料直接接触，喷嘴内的温度仍然较高容易导致结焦，因此现有的结构任然无法彻底解决设备中原料结焦的问题，并且气体原料和催化剂在反应器无法均匀分布，导致两者混合不均匀，最终影响气固反应过程。

发明内容

为了解决背景技术中提到的至少一个问题，本发明提供一种气固流化床反应装置，能够有效降低原料在进料位置的温度，从而降低原料在进料位置的结焦速率。

为了实现上述目的，本发明提供一种气固流化床反应装置，包括竖直设置且具有反应腔的反应器、至少一个喷嘴、反应物进料管以及催化剂进料管。

喷嘴倾斜向下设置在反应器的侧壁上，且与反应腔连通，以使喷嘴中的第一反应物倾斜向下进入反应腔。

反应物进料管设置在反应器的底部，且与反应腔连通，以使反应物进料管中的第二反应物由反应器的底部进入反应腔。

催化剂进料管设置在反应器的侧壁上，且位于喷嘴的下方，催化剂进料管与反应腔连通，用于向反应腔内加入催化剂。

喷嘴的外围设置有冷却组件，冷却组件用于降低喷嘴的温度。

在上述的气固流化床反应装置，可选的是，冷却组件包括环形套管，环形套管套设在喷嘴的喷嘴的外围。

环形套管具有用于容纳冷却液的第一腔体和第二腔体，环形套管的第一端设有与第一腔体连通的进液口和与第二腔体连通的出液口，环形套管的第二端开设有与第一腔体和第二腔体均连通的连通腔。

冷却液由进液口进入，流经第一腔体、连通腔和第二腔体后，由出液口流出，用以降低喷嘴的温度。

在上述的气固流化床反应装置，可选的是，第一腔体和第二腔体的横截面积由靠近环形套管的第一端一侧向靠近环形套管的第二端一侧逐渐减少。

在上述的气固流化床反应装置，可选的是，第一腔体由靠近环形套管的第一端一侧向靠近环形套管的第二端一侧依次包括相互连通的第一延伸腔和第二延伸腔。

第一延伸腔与进液口连通，第二延伸腔与连通腔连通。

第一延伸腔的横截面积大于第二延伸腔的横截面积。

第二腔体由靠近环形套管的第一端一侧向环形套管的第二端一侧依次包括相互连通的第三延伸腔和第四延伸腔。

第三延伸腔与出液口连通，第四延伸腔与连通腔连通。

第三延伸腔的横截面积大于第四延伸腔的横截面积。

在上述的气固流化床反应装置，可选的是，喷嘴的轴线和反应器的侧壁的交点与反应器的中心的连线，与喷嘴的轴线具有预设夹角。

在上述的气固流化床反应装置，可选的是，喷嘴有多个，多个喷嘴以反应器的轴线中心对称设置在反应器的外壁上。

在上述的气固流化床反应装置，可选的是，反应器的底部设有混合腔，混合腔的横截面积小于反应器其余部分的横截面积。

在上述的气固流化床反应装置，可选的是，喷嘴和催化剂进料管均设置在混合腔的外壁上。

在上述的气固流化床反应装置，可选的是，反应腔内位于反应物进料管的管口位置设置有分布器，分布器用于分散进入反应腔内的第二反应物。

在上述的气固流化床反应装置，可选的是，反应器的侧壁上还设有催化剂出料管，催化剂出料管与外置的催化剂再生器的进料口相连，催化剂进料管与催化剂再生器的出料口相连。

本发明提供的气固流化床反应装置包括竖直设置的反应器、至少一个喷嘴、反应物进料管和催化剂进料管，通过将喷嘴倾斜向下设置在反应器的侧壁上，反应物进料管设置在反应器的底部，催化剂进料管设置在反应器的侧壁上，以使竖直向上进入反应腔的第二反应物流化催化剂固体颗粒后与倾斜向下进入反应腔的第一反应物充分混合并发生反应。通过在喷嘴的喷嘴外围设置冷却组件，通过冷却液在冷却组件的第一腔体、连通腔以及第二腔体内流动，充分降低喷嘴的喷嘴温度，有效避免在喷嘴处发生结焦现象。通过在反应器的底部设置横截面积较小的混合腔，保证第一反应物、第二反应物以及催化剂可以在混合腔内充分接触并混合，最终在反应腔内发生反应。通过将喷嘴线的轴线和所述反应器的侧壁的交点与所述反应器的中心的连线，设置成与所述喷嘴的轴线具有预设夹角，可以使进入反应腔的第一反应物在喷嘴射流的推动下以反应腔轴线为中心旋转，从而由于第二反应物以及催化剂充分混合。因此本发明能够在防止进料位置发生结焦的基础上，保证反应物的充分混合完成反应。

本发明的构造以及它的其他发明目的及有益效果将会通过结合附图而对优选实施例的描述而更加明显易懂。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的气固流化床反应装置的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的气固流化床反应装置中冷却组件的结构示意图；

图3为本发明实施例一提供的气固流化床反应装置中冷却组件的A-A截面图；

图4为本发明实施例一提供的气固流化床反应装置中冷却组件的B-B截面图；

图5为本发明实施例一提供的气固流化床反应装置中冷却组件的C-C截面图；

图6为本发明实施例一提供的气固流化床反应装置的俯视图；

图7为本发明实施例二提供的气固流化床反应装置的结构示意图；

图8为本发明实施例二提供的气固流化床反应装置的俯视图；

图9为本发明实施例三提供的气固流化床反应装置的结构示意图。

附图标记说明：

100-气固流化床反应装置；

10-反应器；

11-反应腔；

12-喷嘴；

121-第一喷嘴内腔；

122-第二喷嘴内腔；

13-反应物进料管；

14-催化剂进料管；

15-催化剂出料管；

16-混合腔；

20-冷却组件；

21-第一腔体；

211-第一延伸腔；

212-第二延伸腔；

22-第二腔体；

221-第三延伸腔；

222-第四延伸腔；

23-进液口；

24-出液口；

25-连通腔；

26-隔板；

30-分布器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的优选实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的气固流化床反应装置的结构示意图。图2为本发明实施例一提供的气固流化床反应装置中冷却组件的结构示意图。图3为本发明实施例一提供的气固流化床反应装置中冷却组件的A-A截面图。图4为本发明实施例一提供的气固流化床反应装置中冷却组件的B-B截面图。图5为本发明实施例一提供的气固流化床反应装置中冷却组件的C-C截面图。图6为本发明实施例一提供的气固流化床反应装置的俯视图。

参照附图1至附图6所示，本发明实施例一提供一种气固流化床反应装置100，包括竖直设置且具有反应腔11的反应器10、至少一个喷嘴12、反应物进料管13以及催化剂进料管14。

喷嘴12倾斜向下设置在反应器10的侧壁上，且与反应腔11连通，以使喷嘴12中的第一反应物倾斜向下进入反应腔11。

反应物进料管13设置在反应器10的底部，且与反应腔11连通，以使反应物进料管13中的第二反应物由反应器10的底部进入反应腔11。

催化剂进料管14设置在反应器10的侧壁上，且位于喷嘴12的下方，催化剂进料管14与反应腔11连通，用于向反应腔11内加入催化剂。

喷嘴12的外围设置有冷却组件20，冷却组件20用于降低喷嘴12的温度。

需要说明的是，本发明实施例一提供的气固流化床反应装置100可以用于气液反应以及气固反应。喷嘴12是倾斜向下设置在反应器10的侧壁上，即喷嘴12的注入方向是由上向下，并且其轴线与反应器10的轴线具有夹角，参照附图2所示，该夹角可以是α，取值范围可以是15-70°。第一反应物沿该夹角α进入反应腔11内，可以保持在靠近反应腔11的中心位置，因此可以与第二反应物以及催化剂具有较好的接触条件。反应物进料管13是设置在反应器10的底部，因此第二反应物进入反应腔11的方向是由下向上。而催化剂进料管14设置在反应器10的侧壁上，其设置的方式可以是附图1中的方式，催化剂进料管14的管口轴线沿水平方向设置，即与反应器10的侧壁垂直，催化剂固体颗粒沿水平方向进入反应腔11内。可以理解的是，催化剂进料管14的设置方式也可以是倾斜向下设置，即催化剂固体进入反应腔11的方向是倾斜向下的。将第一反应物和催化剂固体颗粒以倾斜向下的方向注入反应腔11中，可以与由下向上进入反应腔11的第二反应物形成逆流混合，从而大大加强三者之间的混合程度，保证第一反应物和第二反应物能在催化剂的作用下充分反应。

进一步地，反应物进料管13可以是通入气态反应物，因此第一反应物和催化剂固态颗粒可以在由下向上的气流作用下，被带至反应腔11的中间部位，从而完成反应。

需要特别指出的是，本实施例在喷嘴12的外围设置有冷却组件20，该冷却组件20的主要作用是降低喷嘴12的温度，避免反应器10内的高温导致喷嘴12内发生过度热裂化反应的第一反应物结焦。因此本实施例所提供的防结焦方式可以从原理上解决结焦问题。

进一步地，冷却组件20包括环形套管，环形套管套设在喷嘴12的喷嘴的外围。

环形套管具有用于容纳冷却液的第一腔体21和第二腔体22，环形套管的第一端设有与第一腔体21连通的进液口23和与第二腔体22连通的出液口24，环形套管的第二端开设有与第一腔体21和第二腔体22均连通的连通腔25。

冷却液由进液口23进入，流经第一腔体21、连通腔25和第二腔体22后，由出液口24流出，用以降低喷嘴的温度。

需要说明的是，本实施例提供一种冷却组件20结构可行的实施方式，即将冷却组件20设置为环形套管，参照附图2至附图5所示，环形套管可以包括相互套设的内管和外管，内管又可以进一步套设在喷嘴12的喷嘴外周，环形套管的内壁与喷嘴的外壁接触，以在两者的接触部分形成热交换面，从而在环形套管内注入冷却液后，冷却液可以在该热交换面处吸收喷嘴内部的高温，使得喷嘴温度降低，有效避免了喷嘴内部由于高温所产生的结焦现象。

进一步地，该环形套管还可以是仅为套设在喷嘴12外周上的外管，外管内壁与喷嘴12的外壁之间形成供冷却液流动的环形空腔，此时的热交换面即为喷嘴12的外壁面。在实际的使用中，可以根据需要选择性的使用上述两种结构的环形套管。

进一步地，冷却液可以注入内管和外管的环形空腔内，该环空区域被分为两部分，分割方法可以是在环空区域内加设隔板26，隔板26将环空区域分割为两个半环形空间，两个半环形空间即可形成第一腔体21和第二腔体22。靠近环形套管第一端处设置有与第一腔体21连通的冷却液的进液口23，以及与第二腔体22连通的冷却液的出液口24，进液口23和出液口24可以设置的环形套管的外管的外壁上，并且设置在外壁的相对两侧，减少进液口23和出液口24处冷却液之间的互相影响。

为保证冷却液的流通性，第一腔体21和第二腔体22之间的还设有连通两者的连通腔25。需要特别指出的是，连通腔25设置在环形套管的第二端。

基于该环形套管是沿喷嘴的长度方向延伸，因此当冷却液由环形套管第一端的进液口23进入第一腔体21后会沿喷嘴的长度方向延伸，流动至环形套管的第二端处，流经连通腔25后进入第二腔体22，之后在沿喷嘴的长度方向延伸，在重新流动至环形套管的第一端处，由出液口24流出，完成整个流动过程。这样的环形套管设置方式以及冷却液的流动过程可以延长冷却液在热交换面上停留时间，加强对喷嘴的冷却效率。

可以理解的是，环形套管的延伸长度可以根据喷嘴的长度设计，以使环形套管充分包裹在喷嘴外围，以维持喷嘴的低温环境，从根本上避免喷嘴内部发生结焦现象。

进一步地，第一腔体21和第二腔体22的横截面积由靠近环形套管的第一端一侧向靠近环形套管的第二端一侧逐渐减少。

需要说明的是，这样的设置方式可以使得冷却液在流至环形套管第二端的过程中，流动速率逐渐增加，从而显著提高冷却液在环形套管的第二端(高温端)的对流传热系数，提高冷却效率。

作为一种可实现的实施方式，第一腔体21由靠近环形套管的第一端一侧向靠近环形套管的第二端一侧依次包括相互连通的第一延伸腔211和第二延伸腔212。

第一延伸腔211与进液口23连通，第二延伸腔212与连通腔25连通。

第一延伸腔211的横截面积大于第二延伸腔212的横截面积。

第二腔体22由靠近环形套管的第一端一侧向环形套管的第二端一侧依次包括相互连通的第三延伸腔221和第四延伸腔222。

第三延伸腔221与出液口24连通，第四延伸腔222与连通腔25连通。

第三延伸腔221的横截面积大于第四延伸腔222的横截面积。

需要说明的是，该实施方式中，将第一腔体21分设为两个横截面积不同的第一延伸腔211和第二延伸腔212，将第二腔体22分设为两个横截面积不同的第三延伸腔221和第四延伸腔222。第一延伸腔211和第三延伸腔221由于分别与进液口23和出液口24连通，因此横截面积较大，以在进液口23和出液口24的位置提供冷却液的缓冲区，避免冷却液的流速过大。第二延伸腔212和第四延伸腔222的长度较第一延伸腔211和第三延伸腔221的长度长，因此冷却液的主要冷却作用是在第二延伸腔212和第四延伸腔222中实现的，第二延伸腔212和第四延伸腔222的的横截面积较小，以保证冷却液较低的流速，从而提高冷却效率。

需要说明的是，参照附图2所示，本实施例提供的喷嘴12具有内腔，该内腔可以包括直径不同且相互连通的第一喷嘴内腔121和第二喷嘴内腔122，第一喷嘴内腔121靠近环形套管的第一端设置，第二喷嘴内腔122靠近环形套管的第二端设置，并且第一喷嘴内腔121的内径小于第二喷嘴内腔122的内径，这样设置的优势在于：当第一反应物由第一喷嘴内腔121流入第二喷嘴内腔122时，流速有所降低，避免进入反应腔11的第一反应物流速过大，而影响第二反应物以及流化状态的催化剂的流动过程。进一步地，第一喷嘴内腔121中的第一反应物的流速可以是40-70m/s内，而第二喷嘴内腔122的第一反应物的流速可以是15-35m/s内。需要指出的是，上述的两个速度值仅为本实施例提供的一种可行的实施方式，在实际的使用中，可以根据需要进行调整，本实施例对此并不加以限制，也不局限于上述示例。

具体的，喷嘴12的轴线和反应器10的侧壁的交点与反应器10的中心的连线，与喷嘴12的轴线具有预设夹角。

需要说明的是，参照附图6所示，该预设夹角即为图中标识的夹角β，设置该夹角β后，喷嘴12的轴向并非沿反应器10的径向指向中心，而是偏转该夹角β，第一反应物由偏转后的喷嘴12进入反应腔11后，在喷嘴的射流推动力作用下，在反应腔11内绕反应器10的轴心旋转，第二反应物将催化剂固体颗粒流化后，由下至上流动至反应腔11，与该旋转运动的第一反应物接触，从而加快了三者的混合过程。该预设夹角β可以是15-60°，该夹角范围可以保证进入反应腔11的第一反应物顺利进行旋转运动，且不会撞击在反应腔11的内壁上。

进一步地，由下至上运动的第二反应物可以将第一反应物和催化剂固体颗粒在竖直方向上混合，在第二反应物的射流作用力下，靠近反应腔11中心的流量大，内壁处的流量小，因此在混合腔16内形成了由中心到内壁处，再回至中心的循环流动，进一步增加了气固间的混合，有效避免了结焦现象。

作为一种可选的实施方式，喷嘴12有多个，多个喷嘴12以反应器10的轴线中心对称设置在反应器10的外壁上。

需要说明的是，以上述方式设置多个喷嘴12可以提高第一反应物的进料量，并且保证进入反应腔11的第一反应物均匀分布在反应腔11内部。

进一步地，反应器10的底部设有混合腔16，混合腔16的横截面积小于反应器10其余部分的横截面积。

喷嘴12和催化剂进料管14均设置在混合腔16的外壁上。

需要说明的是，对于直径大于1.5m的反应器10而言，由于反应器10的直径较大，进入反应腔11的第一反应物以及催化剂无法运动至中心部分，从而造成其混合不均匀的问题，因此在反应器10的底部位置设置有直径较小的混合腔16，混合腔16与反应腔11连通。以将喷嘴12和催化剂进料管14设置在混合腔16的外壁上，使得第一反应物、第二反应物以及催化剂在混合腔16中预先混合，混合物再经由下至上的第二反应物携带至反应腔11中。混合腔16的直径可以是小于1m，具体直径尺寸可以根据需要进行设计。

进一步地，反应腔11内位于反应物进料管13的管口位置设置有分布器30，分布器30用于分散进入反应腔11内的第二反应物。

进一步地，反应器10的侧壁上还设有催化剂出料管15，催化剂出料管15与外置的催化剂再生器的进料口相连，催化剂进料管14与催化剂再生器的出料口相连。

需要说明的是，本实施例通过外置的催化剂再生器，使得催化剂进料管14和催化剂出料管15均与该催化剂再生器连接，实现了催化剂的循环使用。

本发明实施例一提供一种气固流化床反应装置100包括竖直设置的反应器10、至少一个喷嘴12、反应物进料管13和催化剂进料管14，通过将喷嘴12倾斜向下设置在反应器10的侧壁上，反应物进料管13设置在反应器10的底部，催化剂进料管14设置在反应器10的侧壁上，以使竖直向上进入反应腔11的第二反应物流化催化剂固体颗粒后与倾斜向下进入反应腔11的第一反应物充分混合并发生反应。通过在喷嘴12的喷嘴外围设置冷却组件20，通过冷却液在冷却组件20的第一腔体21、连通腔25以及第二腔体22内流动，充分降低喷嘴12的喷嘴温度，有效避免在喷嘴12处发生结焦现象。通过在反应器10的底部设置横截面积较小的混合腔16，保证第一反应物、第二反应物以及催化剂可以在混合腔16内充分接触并混合，最终在反应腔11内发生反应。通过将喷嘴12线的轴线和所述反应器10的侧壁的交点与所述反应器10的中心的连线，设置成与所述喷嘴12的轴线具有预设夹角，可以使进入反应腔11的第一反应物在喷嘴射流的推动下绕反应腔11中心旋转，从而由于第二反应物以及催化剂充分混合。因此本发明能够在防止进料位置发生结焦的基础上，保证反应物的充分混合完成反应。

实施例二

图7为本发明实施例二提供的气固流化床反应装置的结构示意图。图8为本发明实施例二提供的气固流化床反应装置的俯视图。参照附图7和附图8所示，在上述实施例一的基础上，本发明实施例二提供另一种结构的气固流化床反应装置，实施例二与实施例一相比，两者区别之处在于：喷嘴12的设置位置有所不同。

具体的，喷嘴12设置在反应腔11的外壁上，催化剂进料管14设置在混合腔16的外壁上。

需要说明的是，这样的设置方式同样适用于直径大于1.5米的反应器10。不同的是，本实施例提供的气固流化床反应装置100，仅将催化剂进料管14设置在混合腔16的外壁上，可以在混合腔16中预先调整第二反应物和流化后的催化剂固态颗粒的流动形态，使该两者预先充分混合后再进入反应腔11，与第一反应物接触反应。这样的设置方式可以有效控制反应的进程，从而制备有效的中间产物。

其他技术特征与实施例一相同，并能达到相同的技术效果，在此不再一一赘述。

本发明实施例二提供一种气固流化床反应装置100包括竖直设置的反应器10、至少一个喷嘴12、反应物进料管13和催化剂进料管14，通过将喷嘴12倾斜向下设置在反应器10的侧壁上，反应物进料管13设置在反应器10的底部，催化剂进料管14设置在反应器10的侧壁上，以使竖直向上进入反应腔11的第二反应物流化催化剂固体颗粒后与倾斜向下进入反应腔11的第一反应物充分混合并发生反应。通过在喷嘴12的喷嘴外围设置冷却组件20，通过冷却液在冷却组件20的第一腔体21、连通腔25以及第二腔体22内流动，充分降低喷嘴12的喷嘴温度，有效避免在喷嘴12处发生结焦现象。通过在反应器10的底部设置横截面积较小的混合腔16，保证第二反应物以及催化剂可以在混合腔16内充分接触并混合，再与反应腔11内第一反应物接触反应。通过将喷嘴12线的轴线和所述反应器10的侧壁的交点与所述反应器10的中心的连线，设置成与所述喷嘴12的轴线具有预设夹角，可以使进入反应腔11的第一反应物在喷嘴射流的推动下以反应腔11中心旋转，从而由于第二反应物以及催化剂充分混合。因此本发明能够在防止进料位置发生结焦的基础上，保证反应物的充分混合完成反应。

实施例三

图9为本发明实施例二提供的气固流化床反应装置的结构示意图。参照附图9所示，在上述实施例一和实施例二的基础上，本发明实施例三提供另一种结构的气固流化床反应装置，实施例三与实施例一和实施例二相比，区别之处在于：反应器10的结构以及喷嘴12和催化剂进料管14的设置位置有所不同。

具体的，反应器10具有直径均一的反应腔11，喷嘴12和催化剂进料管14均设置在反应腔11的侧壁上。

需要说明的是，本实施例提供的气固流化床反应装置100适用于直径小于1.5的反应器10，由于直径较小，进入反应腔11的第一反应物和催化剂可以到达中心部分实现混合，因此无需在设置如实施例一和实施例二中的混合腔16。并且由于直径较小，也可以选用流量较小的分布器30代替实施例一和实施例二中的反应物进料管13，完成第二反应物的添加。

其他技术特征与实施例一和实施例二相同，并能达到相同的技术效果，在此不再一一赘述。

本发明实施例三提供一种气固流化床反应装置100包括竖直设置的反应器10、至少一个喷嘴12、反应物进料管13和催化剂进料管14，通过将喷嘴12倾斜向下设置在反应器10的侧壁上，反应物进料管13设置在反应器10的底部，催化剂进料管14设置在反应器10的侧壁上，以使竖直向上进入反应腔11的第二反应物流化催化剂固体颗粒后与倾斜向下进入反应腔11的第一反应物充分混合并发生反应。通过在喷嘴12的喷嘴外围设置冷却组件20，通过冷却液在冷却组件20的第一腔体21、连通腔25以及第二腔体22内流动，充分降低喷嘴12的喷嘴温度，有效避免在喷嘴12处发生结焦现象。通过将喷嘴12线的轴线和所述反应器10的侧壁的交点与所述反应器10的中心的连线，设置成与所述喷嘴12的轴线具有预设夹角，可以使进入反应腔11的第一反应物在喷嘴射流的推动下以反应腔11中心旋转，从而由于第二反应物以及催化剂充分混合。因此本发明能够在防止进料位置发生结焦的基础上，保证反应物的充分混合完成反应。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非是另有精确具体地规定。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种气固流化床反应装置，其特征在于，包括竖直设置且具有反应腔(11)的反应器(10)、至少一个喷嘴(12)、反应物进料管(13)以及催化剂进料管(14)；

所述喷嘴(12)倾斜向下设置在所述反应器(10)的侧壁上，且与所述反应腔(11)连通，以使所述喷嘴(12)中的第一反应物倾斜向下进入所述反应腔(11)；

所述反应物进料管(13)设置在所述反应器(10)的底部，且与所述反应腔(11)连通，以使所述反应物进料管(13)中的第二反应物由所述反应器(10)的底部进入所述反应腔(11)；

所述催化剂进料管(14)设置在所述反应器(10)的侧壁上，且位于所述喷嘴(12)的下方，所述催化剂进料管(14)与所述反应腔(11)连通，用于向所述反应腔(11)内加入催化剂；

所述喷嘴(12)的外围设置有冷却组件(20)，所述冷却组件(20)用于降低所述喷嘴(12)的温度。

2.根据权利要求1所述的气固流化床反应装置，其特征在于，所述冷却组件(20)包括环形套管，所述环形套管套设在所述喷嘴(12)的外围；

所述环形套管具有用于容纳冷却液的第一腔体(21)和第二腔体(22)，所述环形套管的第一端设有与所述第一腔体(21)连通的进液口(23)和与所述第二腔体(22)连通的出液口(24)，所述环形套管的第二端开设有与所述第一腔体(21)和所述第二腔体(22)均连通的连通腔(25)；

冷却液由所述进液口(23)进入，流经所述第一腔体(21)、所述连通腔(25)和所述第二腔体(22)后，由所述出液口(24)流出，用以降低所述喷嘴(12)的温度。

3.根据权利要求2所述的气固流化床反应装置，其特征在于，所述第一腔体(21)和所述第二腔体(22)的横截面积由靠近所述环形套管的第一端一侧向靠近所述环形套管的第二端一侧逐渐减少。

4.根据权利要求3所述的气固流化床反应装置，其特征在于，所述第一腔体(21)由靠近所述环形套管的第一端一侧向靠近所述环形套管的第二端一侧依次包括相互连通的第一延伸腔(211)和第二延伸腔(212)；

所述第一延伸腔(211)与所述进液口(23)连通，所述第二延伸腔(212)与所述连通腔(25)连通；

所述第一延伸腔(211)的横截面积大于所述第二延伸腔(212)的横截面积；

所述第二腔体(22)由靠近所述环形套管的第一端一侧向所述环形套管的第二端一侧依次包括相互连通的第三延伸腔(221)和第四延伸腔(222)；

所述第三延伸腔(221)与所述出液口(24)连通，所述第四延伸腔(222)与所述连通腔(25)连通；

所述第三延伸腔(221)的横截面积大于所述第四延伸腔(222)的横截面积。

5.根据权利要求1-4任一项所述的气固流化床反应装置，其特征在于，所述喷嘴(12)的轴线和所述反应器(10)的侧壁的交点与所述反应器(10)的中心的连线，与所述喷嘴(12)的轴线具有预设夹角。

6.根据权利要求1-4任一项所述的气固流化床反应装置，其特征在于，所述喷嘴(12)有多个，多个所述喷嘴(12)以所述反应器(10)的轴线中心对称设置在所述反应器(10)的外壁上。

7.根据权利要求1-4任一项所述的气固流化床反应装置，其特征在于，所述反应器(10)的底部设有混合腔(16)，所述混合腔(16)的横截面积小于所述反应器(10)其余部分的横截面积。

8.根据权利要求7所述的气固流化床反应装置，其特征在于，所述喷嘴(12)和所述催化剂进料管(14)均设置在所述混合腔(16)的外壁上。

9.根据权利要求1-4任一项所述的气固流化床反应装置，其特征在于，所述反应腔(11)内位于所述反应物进料管(13)的管口位置设置有分布器(30)，所述分布器(30)用于均匀分布进入所述反应腔(11)内的第二反应物。

10.根据权利要求1-4任一项所述的气固流化床反应装置，其特征在于，所述反应器(10)的侧壁上还设有催化剂出料管(15)，所述催化剂出料管(15)与外置的催化剂再生器的进料口相连，催化剂进料管(14)与所述催化剂再生器的出料口相连。