CN109954452A - 一种固定床反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及固定床技术领域，更具体而言，涉及一种固定床反应器，包括反应筒和预热器，反应筒内设置降膜式再分布器，确保了反应筒内物料流动的均衡性，另外将催化反应置于两个反应室内，形成二级反应效果；通过预热器出口温度的控制，同时利用反应本身释放温度，保证反应在持续温度中运行，不需要外置加热器，避免催化剂横向温度不均匀，温度分布相对于传统固定床反应器，优势明显，温度分布更加均匀，在一定程度上，缓冲压力、进料量变化对催化剂床层的冲击作用；反应筒侧壁上通过三个测温点实现反应前期、反应中期和反应后期的温度测量；预热器通过文丘里将气体液体混合进料，实现物料流动性的稳定。

Description

一种固定床反应器
技术领域
本发明涉及固定床技术领域，更具体而言，涉及一种固定床反应器。
背景技术
固定床催化反应器是在管式反应器内填充一段催化剂颗粒而形成的静止固体颗粒床层，气体反应物料从催化剂颗粒间的间隙中流过，并在催化剂表面发生化学反应。由于原料气通过固体催化剂床层时，催化剂的颗粒静止不动，所以床层的导热性能不好，床层的温度分布不均匀。因此，在设备结构中必须考虑如何保证气固良好的接触，同时采取措施供给或取走热量，以使反应在适宜温度范围内进行。
发明内容
为了克服现有技术中所存在的不足，本发明提供一种固定床反应器，解决现有技术中催化剂装填量过小体表现为热损失严重，物料分散效果差易出现偏流，直接向催化剂层外置加热，导致催化剂横向温差大，不能直接检测固定床催化剂中心温度，不能很好的反应催化剂的实际催化剂性能，放大至生产后，出现与小试过程相差非常的结果等问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种固定床反应器，包括反应筒和预热器，所述反应筒包括下分布器、下端面法兰、降膜式再分布器、上端面法兰和上支撑孔板，所述下端面法兰固定在反应筒的底端，所述下端面法兰的上端面焊接有下分布器；所述上端面法兰设置在反应筒的顶端，上端面法兰的下端面焊接有上支撑孔板；所述降膜式再分布器设置在反应筒中部；所述反应筒上设置有测温点；所述预热器由进料部分和混合预热部分组成，所述进料部分采用文丘里管式，所述文丘里管式轴向进料口为气体物料进口，支管进料口为液体物料进口；所述混合预热部分由三根SV型静态啊混合器呈正三角形排列组成。
进一步地，所述下分布器为圆柱形，半圆形顶，开孔率为10%，总空面积为进料管截面积的1.5倍；所述下分布器与下端面法兰同中心轴。
进一步地，所述上支撑孔板开孔率为30%，与上端面法兰同中心轴。
进一步地，所述降膜式再分布器开孔率为80%，孔管伸出上端面20mm。
进一步地，所述反应筒外壁设置有保温层，所述保温层厚度100mm，长径比为10。
进一步地，所述保温层采用硅酸铝，由于催化剂装填量较大15-20Kg，长径比10，环境热损失对实验情况干扰非常小，反应筒外减少加热装置，反应筒内催化剂横向温度分布均匀。
进一步地，所述测温点设置为三个，包括反应初期测温点、反应中期测温点和反应末期测温点；所述反应初期温度点设置在反应筒下部，所述反应中期测温点设置在反应筒中部，所述反应末期温度点设置在反应筒上部。
进一步地，所述测温点设置有温度计套筒，温度计套筒一端延伸至反应筒中心线；所述温度计套筒上插有温度计，温度计末端置于温度计套筒末端，即温度计末端置于反应筒中心线上，所述温度计采用PT100热电阻温度计。
进一步地，所述预热器置于加热器中，预热器由进料部分和混合预热部分组成。
进一步地，所述固定床式反应器，应用于铜基催化剂的相关反应，催化剂的装填顺序：20mm大瓷球、10mm小瓷球、铜基催化剂、10mm小瓷球、20mm大瓷球。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：
本发明提供了一种固定床反应器，包括反应筒和预热器，反应筒内设置降膜式再分布器，确保了反应筒内物料流动的均衡性，另外将催化反应置于两个反应室内，形成二级反应效果；通过预热器出口温度的控制，同时利用反应本身释放温度，保证反应在持续温度中运行，不需要外置加热器，避免催化剂横向温度不均匀，温度分布相对于传统固定床反应器，优势明显，温度分布更加均匀，在一定程度上，缓冲压力、进料量变化对催化剂床层的冲击作用；反应筒侧壁上通过三个测温点实现反应前期、反应中期和反应后期的温度测量；预热器通过文丘里将气体液体混合进料，实现物料流动性的稳定。
附图说明
图1为本发明提供的一种固定床反应器反应筒示意图；
图2为本发明提供的一种固定床反应器预热器示意图；
图3为本发明提供的一种固定床反应器反应筒与预热器连接示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
如图1-3所示，一种固定床反应器，包括反应筒和预热器，所述反应筒包括下分布器1、下端面法兰2、降膜式再分布器4、上端面法兰7和上支撑孔板8，所述下端面法兰2固定在反应筒的底端，所述下端面法兰2的上端面焊接有下分布器1；所述上端面法兰7设置在反应筒的顶端，上端面法兰7的下端面焊接有上支撑孔板8；所述降膜式再分布器4设置在反应筒中部；所述反应筒上设置有测温点；所述预热器由进料部分和混合预热部分组成，所述进料部分采用文丘里管式10，所述文丘里管式10轴向进料口为气体物料进口9，支管进料口为液体物料进口11；所述混合预热部分由三根SV型静态混合器呈正三角形排列组成。所述下分布器1为圆柱形，半圆形顶，开孔率为10%，总空面积为进料管截面积的1.5倍；所述下分布器1与下端面法兰2同中心轴。所述上支撑孔板8开孔率为30%，与上端面法兰同中心轴。所述降膜式再分布器4开孔率为80%，孔管伸出上端面20mm。所述反应筒外壁设置有保温层，所述保温层厚度100mm，长径比为10。所述保温层采用硅酸铝，反应产生的热量可以抵消环境热损失，反应筒外减少加热装置，反应筒内催化剂横向温度分布均匀。所述测温点设置为三个，包括反应初期测温点3、反应中期测温点5和反应末期测温点6；所述反应初期温度点3设置在反应筒下部，所述反应中期测温点5设置在反应筒中部，所述反应末期温度点6设置在反应筒上部。所述测温点设置有温度计套筒，温度计套筒一端延伸至反应筒中心线；所述温度计套筒上插有温度计，温度计末端置于温度计套筒末端，所述温度计采用PT100热电阻温度计。所述预热器置于加热器中，所述加热器为桶式电加热炉或者导热油油浴，原料经预热器预热后通过下分布器进入反应筒。所述固定床式反应器，应用于铜基催化剂的相关反应，催化剂的装填顺序：20mm大瓷球、10mm小瓷球、铜基催化剂、10mm小瓷球、20mm大瓷球，瓷球起分散物料和限制催化剂的作用，催化剂装填要求夯实，装填完成后，打压试漏，系统气密性良好后，对催化剂进行活化，活化完成后，正式投料运行，控制T1、T2、T3温度反应至反应要求温度130~250℃，进料量10~50L/h，气体循环量20~100Nm³/h。
在本实施例中，反应物从反应筒下端经下分布器1输入，从反应筒上端输出，反应筒中装填催化剂，
催化剂装填量大，反应体量较大，反应本身释放温度足以抵偿环境热量随时，控制好预热器出口温度，反应可持续温度运行，不用外置加热器，避免催化剂横向温度不均匀；反应筒中部安装的降膜式再分布器，确保了反应筒内物料流动的均衡性，另外将催化反应置于两个反应室内，形成二级反应效果，温度分布相对于传统固定床反应器，优势明显，温度分布更加均匀，另外能一定程度上，缓冲压力、进料量变化对催化剂床层的冲击作用。
上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种固定床反应器，其特征在于：包括反应筒和预热器，所述反应筒包括下分布器（1）、下端面法兰（2）、降膜式再分布器（4）、上端面法兰（7）和上支撑孔板（8），所述下端面法兰（2）固定在反应筒的底端，所述下端面法兰（2）的上端面焊接有下分布器（1）；所述上端面法兰（7）设置在反应筒的顶端，上端面法兰（7）的下端面焊接有上支撑孔板（8）；所述降膜式再分布器（4）设置在反应筒中部；所述反应筒上设置有测温点；所述预热器由进料部分和混合预热部分组成，所述进料部分采用文丘里管式（10），所述文丘里管式（10）轴向进料口为气体物料进口（9），支管进料口为液体物料进口（11）；所述混合预热部分由三根SV型静态混合器呈正三角形排列组成。
2.根据权利要求1所述的一种固定床反应器，其特征在于：所述下分布器（1）为圆柱形，半圆形顶，开孔率为10%，总空面积为进料管截面积的1.5倍；所述下分布器（1）与下端面法兰（2）同中心轴。
3.根据权利要求1所述的一种固定床反应器，其特征在于：所述上支撑孔板（8）开孔率为30%，与上端面法兰同中心轴。
4.根据权利要求1所述的一种固定床反应器，其特征在于：所述降膜式再分布器（4）开孔率为80%，孔管伸出上端面20mm。
5.根据权利要求1所述的一种固定床反应器，其特征在于：所述反应筒外壁设置有保温层，所述保温层厚度100mm，长径比为10。
6.根据权利要求1所述的一种固定床反应器，其特征在于：所述保温层采用硅酸铝。
7.根据权利要求1所述的一种固定床反应器，其特征在于：所述测温点设置为三个，包括反应初期测温点（3）、反应中期测温点（5）和反应末期测温点（6）；所述反应初期温度点（3）设置在反应筒下部，所述反应中期测温点（5）设置在反应筒中部，所述反应末期温度点（6）设置在反应筒上部。
8.根据权利要求7所述的一种固定床反应器，其特征在于：所述测温点设置有温度计套筒，温度计套筒一端延伸至反应筒中心线；所述温度计套筒上插有温度计，温度计末端置于温度计套筒末端，所述温度计采用PT100热电阻温度计。
9.根据权利要求1所述的一种固定床反应器，其特征在于：所述预热器置于加热器中。
10.根据权利要求1所述的一种固定床反应器，其特征在于：所述固定床式反应器，应用于铜基催化剂的相关反应，催化剂的装填顺序：20mm大瓷球、10mm小瓷球、铜基催化剂、10mm小瓷球、20mm大瓷球。
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