CN112495314A - 物料合成系统以及物料合成方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了物料合成系统以及物料合成方法。该物料合成系统包括：汽化器和流化床反应器，其中：汽化器中设置有反应原料入口、反应原料出口和用于排出反应原料中易阻塞物质的排污口；以及，流化床反应器中的反应原料入口与汽化器中的反应原料出口连接。由于流化床反应器连接汽化器，并且汽化器中设置有用于排出反应原料中易阻塞物质的排污口，因此能够通过汽化器将反应原料中的易阻塞物质从排污口排出，从而避免过多的易阻塞物质进入流化床反应器，降低了分布板被易阻塞物质所阻塞的可能性。

Description

物料合成系统以及物料合成方法

技术领域

本申请涉及化工合成领域，尤其涉及物料合成系统以及物料合成方法。

背景技术

在催化合成过程中，通常需要在流化床反应器内增设分布板，从而增加不同反应物之间的接触。比如，在甲基氯硅烷催化合成过程中，需要在流化床反应器内增加分布板，以增加两种反应物氯甲烷和硅粉之间的接触。因此，分布板对催化合成过程是否能够顺利进行具有重要影响，需要避免分布板在催化合成过程中被反应物中的某些组分所阻塞。

发明内容

本申请实施例提供一种物料合成系统以及物料合成方法。

本申请实施例提供了一种物料合成系统，包括：汽化器和流化床反应器，其中：所述汽化器中设置有反应原料入口、反应原料出口和用于排出反应原料中易阻塞物质的排污口；以及，

所述流化床反应器中的反应原料入口与所述汽化器中的反应原料出口连接。

优选的，所述排污口设置于所述汽化器的底部；或，

所述排污口设置于所述汽化器下端的侧壁。

优选的，物料合成系统还包括过热器，其中：

所述过热器设置于所述流化床反应器的反应原料入口，与所述汽化器的反应原料出口之间的连接管道中。

优选的，所述物料合成系统还包括旋风分离器和洗涤塔；

所述流化床反应器的合成产物出口与所述旋风分离器的物料入口连接；以及，所述旋风分离器的气相出口与所述洗涤塔的物料入口连接。

优选的，所述物料合成系统还包括蒸发器；所述洗涤塔中还包括液相物料出口和再回收物料入口；

所述洗涤塔中的液相物料出口与蒸发器的物料入口连接；以及，

所述洗涤塔中的再回收物料入口与蒸发器的气相物料出口连接。

优选的，所述蒸发器中还包括与所述排污口连接的第二物料入口。

优选的，所述排污口与所述第二物料入口之间的连接管道中设置有流量计和调节阀。

优选的，所述旋风分离器的固相出口连接回收装置；以及，

所述洗涤塔的气相物料出口连接合成产物输送管道。

本申请实施例还提供了一种基于本申请实施例所提供的的物料合成系统的物料合成方法，包括：

在利用所述物料合成系统进行物料合成的过程中，利用汽化器中的排污口排出反应原料中易阻塞物质。

优选的，利用汽化器中的排污口排出反应原料中易阻塞物质，具体包括：

周期性地利用汽化器中的排污口排出反应原料中易阻塞物质；或，在检测到所述汽化器内的反应原料中，所含有的易阻塞物质的含量超过预设阈值时，利用所述排污口排出易阻塞物质。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

采用本申请实施例所提供的该物料合成系统，其包括汽化器和流化床反应器，其中：所述汽化器中设置有反应原料入口、反应原料出口和用于排出反应原料中易阻塞物质的排污口；以及，流化床反应器中的反应原料入口与所述汽化器中的反应原料出口连接。由于流化床反应器连接汽化器，并且汽化器中设置有用于排出反应原料中易阻塞物质的排污口，因此能够通过汽化器将反应原料中的易阻塞物质从排污口排出，从而避免过多的易阻塞物质进入流化床反应器，降低了分布板被易阻塞物质所阻塞的可能性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的物料合成系统的具体结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

如前所述，在催化合成过程中，通常需要在流化床反应器内增设分布板，从而增加不同反应物之间的接触。比如，在流化床反应器中合成甲基氯硅烷时，需要利用流化床反应器中所设置的分布板，增加氯甲烷和硅粉之间的接触。因此，需要避免分布板被反应物中的某些组分所阻塞。

基于此，本申请提供一种物料合成系统，能够降低分布板被反应物中的易阻塞物质所阻塞的可能性，从而解决现有技术中的问题。如图1所示为该物料合成系统100的具体结构示意图，该物料合成系统100包括：汽化器1和流化床反应器2。

该汽化器1中设置有反应原料入口11、反应原料出口12和排污口13，其中反应原料入口11用于向汽化器1内导入反应原料，该反应原料通常可以是液态的反应原料，然后利用汽化器1对该反应原料进行加热汽化。反应原料出口12能够将汽化器1内汽化之后的反应原料导出。

在实际应用中，对于物料合成的反应原料，由于反应原料可能由于纯度不足等原因，在其中通常会含有其他物质，这些物质往往会对流化床反应器2中的分布板造成阻塞，而根据物质的特性，这些易阻塞物质的沸点通常相对于反应物较高，即更难以被蒸发成气态。因此在汽化器1中，可以通过对反应原料进行加热汽化，从而将反应原料从汽化器1的反应原料出口12排出，并通过排污口13将易阻塞物质排出，从而避免过多的易阻塞物质进入流化床反应器2，降低了分布板被易阻塞物质所阻塞的可能性。其中，汽化器1中对反应原料进行加热汽化时，考虑到反应原料和易阻塞物质的沸点，通常可以将汽化器1中的温度设置在反应原料的沸点左右，或略低于反应原料的沸点。

比如，在甲基氯硅烷合成过程中，将氯甲烷作为该反应原料导入汽化器1中，可以将汽化器1中的温度设置在23.7摄氏度(一氯甲烷的沸点温度)左右或略低于23.7摄氏度，从而将一氯甲烷蒸发成气态，并从反应原料出口12中导出；而对于其它的组分，例如四氯化碳等，由于沸点相对较高，因此主要以液态的形式存在于汽化器1中，可以从排污口13中排出。

另外，对于汽化器1中的反应原料入口11、反应原料出口12和排污口13所设置的具体位置，可以将反应原料出口12设置于汽化器1的上端，从而易于汽化之后的反应原料导出，而将反应原料入口11和排污口13均设置在汽化器1的下端。

比如，将反应原料出口12设置于汽化器1的顶部，或者上端的侧壁上；也可以将排污口13设置在汽化器1的底部，或者下端的侧壁上，从而易于易阻塞物质的导出；反应原料入口11由于通常所导入的为液态的反应原料，因此也可以设置在汽化器1的底部，或者下端的侧壁上。其中，对于汽化器1的上端和下端，通常上端可以指与汽化器1顶部的距离为汽化器1总高度的0～30％，下端可以指与汽化器1顶部的距离为汽化器1总高度的70～100％，并且后续对于流化床反应器2的上端、下端，旋风分离器4的上端、下端或其他设备的上端、下端等，该上端也可以理解为与相应设备顶部的距离为设备总高度的0～30％的位置，该下端可以理解为与相应设备顶部的距离为设备总高度的70～100％的位置。

该物料合成系统100中的流化床反应器2主要用于多种不同反应原料之间进行化学反应，从而合成所需要的物料。在流化床反应器2中包括反应原料入口21，该反应原料入口21与汽化器1中的反应原料出口12连接，从而将反应原料导入至流化床反应器2的内部。

通常可以将反应原料入口21设置在流化床反应器2的底部，气态的反应原料从该反应原料入口21进入流化床反应器2之后向上流动，并在分布板A处与其他的反应原料(例如硅粉)充分接触。

物料合成系统100中通常还可以包括过热器3，该过热器3设置于流化床反应器2的反应原料入口21，与汽化器1的反应原料出口12之间的连接管道中。通常，汽化器1将液态的反应原料加热汽化之后从反应原料出口12导出，然后通过过热器3中的物料入口进入到过热器3内部，通过该过热器3进一步将反应原料加热到预设温度，然后从过热器3中的物料出口导出，并通过流化床反应器2的反应原料入口21进入到流化床反应器2的内部。对于该预设温度，通常可以根据流化床反应器2中合成反应的反应温度来确定，比如将该预设温度设置为该反应温度或略低于、略高于该反应温度，从而利于后续的合成反应。

在该流化床反应器2中还可以包括合成产物出口22，从而将合成反应所生成的合成产物从该合成产物出口22中导出。

在实际应用中，对于合成产物出口22中所导出的合成产物，其中可能还含有催化剂或其他固态的物质，因此在该物料合成系统100中还可以增设旋风分离器4和洗涤塔5，并将流化床反应器2的合成产物出口22与旋风分离器4的物料入口41连接，从而将合成产物从物料入口41导入至旋风分离器4内部，通过旋风分离器4分离出气相和固相。

对于旋风分离器4分离得到的固相，其通常为催化剂或某些固态的反应原料，因此可以将旋风分离器4的固相出口43连接回收装置B，从而进行回收。对于旋风分离器4分离得到的气相，其中包括较多的合成产物，因此可以将旋风分离器4的气相出口42与洗涤塔5的物料入口51连接，从而将旋风分离器4分离得到的气相导入至洗涤塔5中，并通过该洗涤塔5对其进行净化，从而得到最终净化后的合成产物。

在旋风分离器4中，其物料入口41通常可以设置于下端的侧壁上，气相出口42可以设置于顶部，固相出口43可以设置于底部。

洗涤塔5的物料入口51通常设置于洗涤塔5的底部，从而将旋风分离器4分离得到的气相导入至洗涤塔5的内部，在通过洗涤塔5对其进行净化之后，将净化之后的气相进一步从洗涤塔5中的气相物料出口54导出，从而得到净化后的合成产物，可以将该气相物料出口54连接合成产物输送管道C，从而将净化后的合成产物输送至指定的存储装置。通常可以将该气相物料出口54设置于洗涤塔5的顶部，从而便于净化后的合成产物的导出。

在该洗涤塔5中可以包括液相物料出口52，从而导出其中的液相物料。在实际应用中，由于从该液相物料出口52中所导出的液相物料可能会含有大量的反应原料、合成产物等，因此在该物料合成系统100还可以增设蒸发器6，并将该蒸发器6的物料入口61与该液相物料出口52连接，从而将从液相物料出口52中所导出的液相物料导入至蒸发器6中，通过该蒸发器6对该液相物料进行加热蒸发，并将蒸发得到的气相物料从蒸发器6中的气相物料出口62导出，该气相物料中含有较多的反应原料、合成产物等，可以对其进行回收利用。

另外，对于从蒸发器6的气相物料出口62中所导出的气相物料，可以重新导入至洗涤塔5，从而通过洗涤塔5净化后，从洗涤塔5的气相物料出口54中导出。对于将蒸发器6的气相物料出口62所导出的气相物料，重新导入至洗涤塔5的具体方式，比如可以在洗涤塔5上增设再回收物料入口53，并将该再回收物料入口53与蒸发器6的气相物料出口62连接，从而重新回收气相物料出口62中所导出的气相物料。

通常还可以在蒸发器6中设置第二物料入口63，从而将排污口13通过连接管道与第二物料入口63进行连接，这样从排污口13所排出的易阻塞物质还可以在蒸发器6进一步加热，从而蒸发出其中的反应原料进行回收。为了便于对排污口13中排出的易阻塞物质流入蒸发器6的过程进行控制，还可以在排污口13与第二物料入口63之间的连接管道中设置流量计D和调节阀E，通过该流量计D测量易阻塞物质的流量，并通过调节阀E控制流速的大小或连接管道的导通、截止等。当然，还可以在该连接管道中设置取样点F，从而通过该取样点F进行取样，用于分析连接管道中物质的组分和含量。

对于洗涤塔5中的液相物料出口52和再回收物料入口53的位置，通常可以设置于洗涤塔5下端的侧壁上。而对于蒸发器6的气相物料出口62，可以设置于蒸发器6的上端，比如设置于蒸发器6的顶部，或上端的侧壁；对于蒸发器6中的物料入口61和第二物料入口63，均可设置于蒸发器6的底部或下端的侧壁，也可以设置于蒸发器6的顶部，并通过插入蒸发器6下端的导管导入至蒸发器6的下端。

基于本申请实施例所提供的物料合成系统100，还可以提供一种物料合成方法，该方法包括：在利用该物料合成系统100进行物料合成的过程中，利用汽化器1中的排污口13排出反应原料中易阻塞物质。这样一方面，利用排污口13排出反应原料中易阻塞物质，使进入流化床反应器2中易阻塞物质的量减少；另一方面，在物料合成过程中利用排污口13排出易阻塞物质，可以持续进行连续生产，而不用停车，因此也能够提高生产效率。

当然，利用汽化器1中的排污口13排出反应原料中易阻塞物质的具体方式可以根据实际需要来进行。比如在连续生产过程中，由于反应原料的组分比较稳定，此时可以是周期性地利用汽化器1中的排污口13排出反应原料中易阻塞物质，比如每隔1周、1天、3天、8小时或其他时间周期，利用该排污口13排出反应原料中易阻塞物质；在某些情况下，还可以对汽化器1内的反应原料中易阻塞物质的含量进行检测，当该含量超过预设阈值时，利用该排污口13排出易阻塞物质，比如可以利用取样点F(取样点F可以连接取样管道)进行取样分析，从而检测得到汽化器1内的反应原料中易阻塞物质的含量。对于该预设阈值，通常可以根据实际情况来设定，当该易阻塞物质的含量超过该预设阈值时，说明易阻塞物质的含量过高，会有较多的易阻塞物质进入后续的流化床反应器2中，容易造成分布板A的阻塞；或者，当该易阻塞物质的含量低于该预设阈值时，分布板A被反应原料中的易阻塞物质阻塞的可能性较低。

采用本申请实施例所提供的物料合成方法，由于其基于本申请实施例所提供的取样装置，因此也可以解决现有技术中的问题，这里对此不再赘述。

上述是对本申请实施例所提供的物料合成系统和物料合成方法的具体说明，为了便于理解，下面可以结合具体的示例对该系统和方法的进行说明。在该示例中，具体所合成的物料为甲基氯硅烷，汽化器1中的反应原料入口11所导入的反应原料为氯甲烷；并且采用如图1所示的物料合成系统。

在甲基氯硅烷的合成过程中，氯甲烷中的四氯化碳等高沸点的易阻塞物质容易对流化床反应器2中的分布板A造成阻塞。基于本申请实施例所提供的物料合成系统100，将氯甲烷通过汽化器1中的反应原料入口11导入后，在汽化器1中对氯甲烷进行加热汽化，而四氯化碳等高沸点的易阻塞物质则主要以液态的形式继续留在汽化器1中，因此可以通过排污口13将其排出。

而汽化后的氯甲烷从汽化器1的反应原料出口12中导出，并进入过热器3；在过热器3中将汽化后的氯甲烷加热至接近于合成反应的温度之后，进一步从流化床反应器2的反应原料入口21进入流化床反应器2，气态的氯甲烷上升至分布板A与硅粉充分接触并反应，所生成的产物(甲基氯硅烷)中包括催化剂以及未反应的氯甲烷和硅粉，将该产物从流化床反应器2的合成产物出口22导出，并通过旋风分离器4的物料入口41进入旋风分离器4，然后利用旋风分离器4分离出气相和固相，而气相通过气相出口42导出并进入到洗涤塔5中，固相主要包括催化剂和硅粉，通过固相出口43将固相导出。

进入到洗涤塔5中的气相通过洗涤塔5净化之后，可以将该净化后的气相合成产物从洗涤塔5的气相物料出口54导出至合成产物输送管道C。并且从该洗涤塔5中的液相物料出口52导出液相物料，并将该液相物料通过蒸发器6的物料入口61导入至蒸发器6中，从而蒸发其中的甲基氯硅烷和氯甲烷，并从洗涤塔5的再回收物料入口53导入洗涤塔5内重新回收利用。

另外，对于从排污口13中所导出的四氯化碳等高沸点的易阻塞物质，其中也含有一定量的氯甲烷，可以将该易阻塞物质通过连接管道导入至蒸发器6，进一步蒸发出其中的氯甲烷，并通过再回收物料入口53导入洗涤塔5内。

在该合成过程中，可以在取样点F取样分析，从而确定是否导出易阻塞物质，或者周期性地导出易阻塞物质。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种物料合成系统，其特征在于，包括：汽化器(1)和流化床反应器(2)，其中：

所述汽化器(1)中设置有反应原料入口(11)、反应原料出口(12)和用于排出反应原料中易阻塞物质的排污口(13)；以及，

所述流化床反应器(2)中的反应原料入口(21)与所述汽化器(1)中的反应原料出口(12)连接。

2.如权利要求1所述的物料合成系统，其特征在于，所述排污口(13)设置于所述汽化器(1)的底部；或，

所述排污口(13)设置于所述汽化器(1)下端的侧壁。

3.如权利要求1所述的物料合成系统，其特征在于，物料合成系统还包括过热器(3)，其中：

所述过热器(3)设置于所述流化床反应器(2)的反应原料入口(21)，与所述汽化器(1)的反应原料出口(12)之间的连接管道中。

4.如权利要求1所述的物料合成系统，其特征在于，所述物料合成系统还包括旋风分离器(4)和洗涤塔(5)；

所述流化床反应器(2)的合成产物出口(22)与所述旋风分离器(4)的物料入口(41)连接；以及，

所述旋风分离器(4)的气相出口(42)与所述洗涤塔(5)的物料入口(51)连接。

5.如权利要求4所述的物料合成系统，其特征在于，所述物料合成系统还包括蒸发器(6)；所述洗涤塔(5)中还包括液相物料出口(52)和再回收物料入口(53)；

所述洗涤塔(5)中的液相物料出口(52)与蒸发器(6)的物料入口(61)连接；以及，

所述洗涤塔(5)中的再回收物料入口(53)与蒸发器(6)的气相物料出口(62)连接。

6.如权利要求5所述的物料合成系统，其特征在于，所述蒸发器(6)中还包括与所述排污口(13)连接的第二物料入口(63)。

7.如权利要求6所述的物料合成系统，其特征在于，所述排污口(13)与所述第二物料入口(63)之间的连接管道中设置有流量计和调节阀。

8.如权利要求4所述的物料合成系统，其特征在于，

所述旋风分离器(4)的固相出口(43)连接回收装置；以及，

所述洗涤塔(5)的气相物料出口(54)连接合成产物输送管道。

9.一种基于权利要求1～8任意一项所述的物料合成系统的物料合成方法，其特征在于，包括：

在利用所述物料合成系统进行物料合成的过程中，利用汽化器(1)中的排污口(13)排出反应原料中易阻塞物质。

10.如权利要求9所述的物料合成方法，其特征在于，利用汽化器(1)中的排污口(13)排出反应原料中易阻塞物质，具体包括：

周期性地利用汽化器(1)中的排污口(13)排出反应原料中易阻塞物质；或，在检测到所述汽化器(1)内的反应原料中，所含有的易阻塞物质的含量超过预设阈值时，利用所述排污口(13)排出易阻塞物质。

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