CN112371062A - 一种带硅粉回床管的u形管有机硅流化床反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带硅粉回床管的U形管有机硅流化床反应器，它包括反应器和气固分离器；反应器包括反应区筒体、上部扩大管箱和下部管箱，在反应区筒体的顶部和底部分别安装上部扩大管箱和下部管箱，上部扩大管箱上设成品气出口和不少于2个的硅粉回床口，硅粉回床口在床内有一定长度的延伸段，下部管箱上设固体物料进出口；在反应区筒体内安装若干U形换热管，成品气出口与气固分离器连接，气固分离器的上部设置气体出口，气固分离器的下部通过调节阀与流化床上部的回床口连接。本发明结构合理，分离回收的硅粉连续返料，有利于回收硅粉降低硅粉消耗，解决硅粉回收过程中的堵塞问题，同时便于气固分离装置的切换和清理，保证生产操作方便、过程流畅。

Description

一种带硅粉回床管的U形管有机硅流化床反应器
技术领域
本发明属于反应器设备制造领域，具体地说涉及一种带硅粉回床管的U形管有机硅流化床反应器。
背景技术
流化床反应器是有机硅生产的关键设备之一。在流化床反应器内，气态氯甲烷和固态硅粉在一定条件下反应生成有机硅单体，过程中释放热量。氯甲烷气体由反应器底部进入反应器，与反应器内的硅粉反应，为了提高反应器内硅粉和氯甲烷的反应效率，流化床反应器内氯甲烷气体必须达到一定的速度，保证硅粉处于一定的流态化状态，硅粉和氯甲烷能够充分接触。在保证硅粉流态化状态下，会有部分硅粉颗粒被反应产物以及过量的氯甲烷气体从流化床反应器的顶部带出，带出的硅粉需要与气体分离保证后续生产工段的正常运行，分离后的硅粉应该回收并返回流化床反应器从而降低硅粉的消耗。如何实现硅粉与反应产物的分离并将分离后的硅粉返回反应器对提高有机硅生产的效率具有重要意义。
再者，有机硅流化床反应器通常采用在反应器内布置一定数量的U形管束，冷却介质在管程内流动，及时带走床层内反应产生的热量。流化床内的反应温度在350℃左右，反应器内不可避免的会产生高沸物，分离后回收的含有少量高沸物的硅粉输送过程中经常会出现堵塞现象。目前国内分离后回收的硅粉主要通过锁料斗间歇返回流化床内，间歇返回流化床会引起反应的不稳定，不利于生产的平稳运行，存在明显的弊端。因此，需要设计良好的硅粉回床结构，保证生产的连续稳定和操作方便。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种带硅粉回床管的U形管有机硅流化床反应器，它结构合理，分离回收的硅粉连续返料，有利于回收硅粉降低硅粉消耗，解决硅粉回收过程中的堵塞问题，同时便于气固分离装置的切换和清理，保证生产操作方便、过程流畅。
本发明的技术解决方案是：该带硅粉回床管的U形管有机硅流化床反应器，它包括反应器和气固分离器；反应器包括反应区筒体、上部扩大管箱和下部管箱，在反应区筒体的顶部和底部分别安装上部扩大管箱和下部管箱，上部扩大管箱上设成品气出口和不少于2个的硅粉回床口，硅粉回床口在床内有一定长度的延伸段，下部管箱上设固体物料进出口；在反应区筒体内安装若干U形换热管，上部扩大管箱上设冷却介质进口和冷却介质出口，U形换热管内走冷却介质，U形换热管之间装填硅粉；在反应区筒体上设有若干氯甲烷喷射管，氯甲烷喷射管与筒体安装点的切线形成一定的角度，氯甲烷气体在反应器内形成上升和旋转状态，氯甲烷喷射管在筒体外部的延伸段全部连接在一个环绕筒体的氯甲烷总管上；在氯甲烷喷射管下方的筒体内安装气体分布板，气体分布板上设有若干气体分布孔，在下部管箱上设有氯甲烷辅助进口。
其中，上部扩大管箱直径明显大于反应区筒体直径。
其中，成品气出口通过调节阀分别与气固分离器连接，气固分离器的上部设置气体出口，气固分离器的下部通过调节阀与反应器上部的硅粉回床口连接。
使用时，一部分原料氯甲烷气体经过氯甲烷总管进入各个氯甲烷喷射管，在反应器内与硅粉反应，反应生成的有机硅气体及其夹带的硅粉由成品气出口去气固分离器实现气固分离，成品气由气固分离器上部气体出口去后续工段，成品气夹带的硅粉由气固分离器的下部通过调节阀进入反应器上部的硅粉回床口回到反应器内继续与氯甲烷反应；另一部分原料氯甲烷气体由下部管箱的氯甲烷辅助进口进入气体分布板并通过气体分布孔进入反应区与硅粉反应；反应生成的热量由U形换热管中的冷却介质带走；当反应器内的硅粉数量减少时，硅粉由下部管箱固体物料进出口进入反应器并参与反应。
本发明具有以下优点：1、设计不少于2个气固分离器，便于分离器的清洗、切换，保证生产的连续性；2、不少于2个硅粉回床口保证回收硅粉比较均匀连续的返回反应器；3、气体在硅粉内部分布均匀，避免沟流、短路现象；4、单位床层体积的换热面积大；5、U形换热管直径较小，U形换热管管间距小，克服床层局部过热现象。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1上部扩大管箱，2冷却介质进口总管，3反应区筒体，4 U形换热管，5氯甲烷喷射管，6氯甲烷总管，7气体分布板，8下部管箱，9氯甲烷辅助进口，10固体物料进出口，11冷却介质出口总管，12一号硅粉回床口，13成品气出口，14二号硅粉回床口， 15一号管道，16一号调节阀，17一号气固分离器进气口，18一号气固分离器出气口，19一号气固分离器，20一号气固分离器的固体硅粉出口，21二号管道，22二号调节阀，23三号调节阀，24二号气固分离器进气口，25二号气固分离器出气口，26二号气固分离器，27二号气固分离器的固体硅粉出口，28三号管道，29四号调节阀，30一号硅粉回床口在反应器内的一号延伸段，31二号硅粉回床口在反应器内的二号延伸段。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的技术解决方案。
如图1所示，该带硅粉回床管的U形管有机硅流化床反应器，它包括反应器和一号气固分离器19和二号气固分离器26；反应器包括反应区筒体3、上部扩大管箱1和下部管箱8，在反应区筒体3的顶部和底部分别安装上部扩大管箱1和下部管箱6，上部扩大管箱1上设成品气出口13、一号硅粉回床口12、二号硅粉回床口14，一号硅粉回床口12和二号硅粉回床口14在床内分别有一号延伸段30和二号延伸段31 ，一号延伸段30和二号延伸段31的下端不低于氯甲烷喷射管5，下部管箱8上设固体物料进出口10；其特征是：在反应区筒体3内安装若干U形换热管4，上部扩大管箱1上设冷却介质进口总管2和冷却介质出口总管11，U形换热管4内走冷却介质，U形换热管4之间装填硅粉；在反应区筒体3上设有若干氯甲烷喷射管5，氯甲烷喷射管5与筒体安装点的切线形成一定的角度，氯甲烷气体在反应器内形成上升和旋转状态，氯甲烷喷射管5在筒体外部的延伸段全部连接在一个环绕筒体的氯甲烷总管6上；在氯甲烷喷射管5下方的筒体内安装气体分布板7，气体分布板7上设有若干气体分布孔，在下部管箱8上设有氯甲烷辅助进口9。
其中，上部扩大管箱1直径明显大于反应区筒体3直径。
其中，成品气出口13通过一号管道15分别与一号气固分离器进气口17和二号气固分离器进气口24连接，在一号管道15上安装一号调节阀16和二号调节阀23。
其中，在一号气固分离器19的顶部设置一号气固分离器出气口18，二号气固分离器26的顶部设置二号气固分离器出气口25，在一号气固分离器19下部设置固体硅粉出口20，二号气固分离器26的下部设置固体硅粉出口27，一号固体硅粉出口20、二号固体硅粉出口27分别通过二号管道21和三号28与反应器上的一号硅粉回床口12和二号硅粉回床口14连接，在二号管道21、三号管道28上分别设置二号调节阀22、四号调节阀29。
使用时，原料氯甲烷气体经过氯甲烷总管6进入各个氯甲烷喷射管5，在反应器内与硅粉反应，反应生成的有机硅气体由成品气出口13去一号气固分离器19或二号气固分离器26进行气固分离；分离硅粉后的成品气由一号气固分离器出气口18或二号气固分离器出气口25去后续工段，固体硅粉由一号固体硅粉出口20或二号固体硅粉出口27通过一号硅粉回床口12或二号硅粉回床口14返回反应器；一号气固分离器19、二号气固分离器26分别通过一号调节阀16、二号调节阀23切换交替使用；反应生成的热量由U形换热管4中的冷却介质带走；当反应器内的硅粉数量减少时，硅粉由下部管箱8固体物料进出口10进入反应器并参与反应。
应理解，本发明中的示意图是为了对本发明作出的说明，而非以任何方式限制本发明的范围，工程技术人员对本发明中具体设备尺寸和管口位置的调整，也可以根据工程技术规范增加常规的仪表接口、调节阀旁路和手动阀门，这些变更和增加也属于本发明的延伸。

Claims (5)

1.一种带硅粉回床口的 U形管有机硅流化床反应器，其特征是：它包括反应器和一号气固分离器（19）和二号气固分离器（26）；反应器包括反应区筒体（3）、上部扩大管箱（1）和下部管箱（8），在反应区筒体（3）的顶部和底部分别安装上部扩大管箱（1）和下部管箱（6），上部扩大管箱（1）上设成品气出口（13）、一号硅粉回床口（12）、二号硅粉回床口（14），一号硅粉回床口（12）和二号硅粉回床口（14）在床内分别有一号延伸段（30）和二号延伸段（31），一号延伸段（30）和二号延伸段（31）的下端不低于氯甲烷喷射管（5），下部管箱（8）上设固体物料进出口（10）；在反应区筒体（3）内安装若干U形换热管（4），上部扩大管箱（1）上设冷却介质进口总管（2）和冷却介质出口总管（11），U形换热管（4）内走冷却介质，U形换热管（4）之间装填硅粉；在反应区筒体（3）上设有若干氯甲烷喷射管（5），氯甲烷喷射管（5）与筒体安装点的切线形成一定的角度，氯甲烷气体在反应器内形成上升和旋转状态，氯甲烷喷射管（5）在筒体外部的延伸段全部连接在一个环绕筒体的氯甲烷总管（6）上；在氯甲烷喷射管（5）下方的筒体内安装气体分布板（7），气体分布板（7）上设有若干气体分布孔，在下部管箱（8）上设有氯甲烷辅助进口（9）。
2.根据权利要求1所述的一种带硅粉回床口的 U形管有机硅流化床反应器，其特征是：上部扩大管箱（1）直径明显大于反应区筒体（3）直径。
3.根据权利要求1所述的一种带硅粉回床口的 U形管有机硅流化床反应器，其特征是：成品气出口（13）通过一号管道（15）分别与一号气固分离器进气口（17）和二号气固分离器进气口（24）连接，在一号管道（15）上安装一号调节阀（16）和二号调节阀（23）。
4.根据权利要求1所述的一种带硅粉回床口的 U形管有机硅流化床反应器，其特征是：在一号气固分离器（19）的顶部设置一号气固分离器出气口（18），二号气固分离器（26）的顶部设置二号气固分离器出气口（25），在一号气固分离器（19）下部设置固体硅粉出口（20），二号气固分离器（26）的下部设置固体硅粉出口（27），一号固体硅粉出口（20）、二号固体硅粉出口（27）分别通过二号管道（21）和三号（28）与反应器上的一号硅粉回床口（12）和二号硅粉回床口（14）连接，在二号管道（21）、三号管道（28）上分别设置二号调节阀（22）、四号调节阀（29）。
5.根据权利要求1所述的一种带硅粉回床口的 U形管有机硅流化床反应器，其特征是：气固分离器的数量和硅粉回床口的数量相同，不少于2个。
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