CN1438066A

CN1438066A - 流化床反应器

Info

Publication number: CN1438066A
Application number: CN 02154480
Authority: CN
Inventors: 阳永荣; 侯琳熙; 胡晓萍; 王靖岱; 陈纪忠; 吴文清
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Zhejiang University ZJU
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Zhejiang University ZJU
Priority date: 2002-12-17
Filing date: 2002-12-17
Publication date: 2003-08-27
Anticipated expiration: 2022-12-17
Also published as: CN1181910C

Abstract

本发明公开了一种流化床反应器。它包括反应器上端的扩大段、反应器直筒反应部分、气体分布板、气体混合室，在气体分布板上方，反应器直筒反应部分底部设有一个或多个侧面切圆进气管道，或在分布板上方沿其外径布置的进气环管，与中心区域开孔率大，边沿区域开孔率小的分布板共同按一定的比例进气使床内物料流化。本发明的优点：1)侧面切圆进气或内置进气环管加强了流化床内部的横向扰动，使床内气固混合在轴向和纵向更加均匀。2)通过横向剪切使气泡的尺寸减少，破坏气泡的合并长大，稳定床层，避免喷涌，提高了装置的安全性和稳定性。3)侧面切圆进气或内置进气环管在流化床内产生局部旋涡，而分布板中心区域的大进气量防止了大固体颗粒的沉积，强化了反应过程中的传热、传质，提高了反应的产率。

Description

流化床反应器

技术领域

本发明涉及一种流化床反应器。

背景技术

分布板是工业流化床设备的一个重要组成部分。虽然它对整个流化床地直接作用范围仅0.2～0.3米，然而它对整个流化床的流化态质量以及反应器的操作性能都具有决定性的影响。具体的说，流化床分布板所起的作用包括：

1)均匀分布流体，同时使流体通过分布板的能耗最小。这可以通过调节分布板的开孔率或者板压降与床压降之比，以及选择适当的预分布手段实现。

2)保证在分布板附近形成良好的气固接触条件，以使所有粒子都处于运动状态，从而消除死区。这可以通过选择分布板的结构和操作参数给予调节。

3)分布板不被堵塞和腐蚀，可操作的周期长，特别使在操作过程中或在突然停止操作之后，固体粒子不会返流入分布板之下的气室之中

现有技术中流化床使用的分布板结构较为简单，主要的部分是一块多孔钢板，板上根据实际生产钻有多个小孔，并按等边三角形排列，每个小孔上水平的罩有一段角钢，于是板上有多块角钢交叉排布，使气流沿分布板水平喷出以消除板上可能出现的死区，并防止颗粒落入板下。

然而通过我们对普遍采用这种分布板的流化床反应器的多年操作实践，发现这种分布板在实际生产时，有以下不足：

1)由于气量一定，风帽水平喷射口太大，导致喷射气速不够，每一个风帽在分布板上的作用范围是有限的，这就很难保证大颗粒不在板上沉积，抗沉积能力是不强的，无法在分布板表面上形成一层气膜，无法让流化物料在气膜进行反应，影响反应产率的提高。

2)一般流化床中，采用传统的分布板，床体内固体物料的横向混合差，传热传质能力差，影响流化质量，容易导致流化床内局部过热，导致团聚的产生。

3)一般流化床中，采用传统的分布板，床体边沿区域由于分布板设计结构问题以及边缘效应，边沿区域的物料流化质量较差。

4)现有技术中对于分布板而言，生产灵活性较差。

为此，本发明对分布板的结构进行了改造，实际使用情况证明本发明的侧面切圆进气管道/内置进气环管完全克服了现有技术分布板的上述不足，提高了分布板的抗沉积能力，克服了一般流化床中横向混合差的不足，加强了床内横向扰动，稳定了床层，使流化床在“冷凝模式”和“超冷凝模式”操作方法下稳定高产量的运行，增加了装置的安全性。

发明内容

本发明的目的是提供一种流化床反应器。

它包括反应器上端的扩大段、反应器直筒反应部分、气体分布板、气体混合室，在气体分布板上方，反应器直筒反应部分底部设有一个或多个侧面切圆进气管道，或在分布板上方沿其外径布置的进气环管，与中心区域开孔率大，边沿区域开孔率小的分布板共同按一定的比例进气使床内物料流化。

本发明的导流器与现有技术的导流器相比有如下一些优点：

1)侧面切圆进气或内置进气环管加强了流化床内部的横向扰动，克服了一般流化床固体颗粒横向混合差的不足，使床内气固混合在轴向和纵向更加均匀。

2)通过横向剪切使气泡的尺寸减少，破坏气泡的合并长大，稳定床层，避免喷涌，提高了装置的安全性和稳定性。

3)侧面切圆进气或内置进气环管在流化床内产生局部旋涡，而分布板中心区域的大进气量防止了大固体颗粒的沉积，强化了反应过程中的传热、传质，提高了反应的产率。

4)现有技术中对于分布板而言，生产灵活性较差，而本发明可以通过调节分布板与侧面切圆进气或内置进气环管的气量比控制反应过程中的传热、传质，达到灵活性、柔性化生产。

附图说明

图1是流化床截面立视图和俯视图；

图2是流化床反应器分布板剖面图和俯视图。

具体实施方式

流化床反应器包括反应器上端的扩大段1、反应器直筒反应部分2、气体分布板3、气体混合室4，在气体分布板3上方，反应器直筒反应部分2底部设有两个或两个以上侧面切圆进气管道6，或在分布板3上方沿其外径布置的进气环管7，与分布板3共同进气使床内物料流化。

侧面切圆进气管道6沿圆周等距伸入流化床内，进气管道形状可以为圆形、方形，进气管道的管口当量直径D_i与分布板3直径D₀的尺寸关系为：D_i/D₀＝0.05～0.2，其中以D_i/D₀＝0.1为佳；进气管道的喷入高度H_i与反应器直筒反应部分2高度H₀的尺寸关系为：H_i/H₀＝0.05～0.4，其中以H_i/H₀＝0.08为佳；进气管道与其所在的切线的夹角α＝15°～60°，其中以α＝30°为佳。

沿着分布板3外径布置的进气环管7的上方和内侧开四个和四个以上的圆孔、方孔，孔径D_j与分布板3直径D₀的尺寸关系为：D_j/D₀＝0.005～0.2。

分布板3开孔率为1％～5％，分布板3中心区域的开孔率高于分布板边沿区域。

侧面切圆进气管道或环形管道的进气量占总进气量的10％～70％，其中以占总气量的30％为佳；通过分布板3的气量占总进气量的30％～90％，其中以占总气量的70％为佳。

侧面切圆进气管道或者环形管道的气流进入流化床内改变了流化床内的流场，在分布板进气的共同作用下，固体颗粒沿着流化床近壁区螺旋上升，而在分布板影响区域内，固体颗粒是清晰的螺旋流动，水平速度增加，很少见到气泡。在流化床中心区域，由于旋转作用大的固体颗粒在中部下沉，因此分布板中部的高开孔率，高进气量防止了固体颗粒的沉降，在中心区域形成了一个内部旋转上升的区域，分布板上的整个反应器空间内的任何物料实现更完美的混合，而不留任何的死角，从而提高反应产率。

本发明所用的侧面切圆进气或环管进气方式适用于气固流化床、气液流化床、气液固流化床。

本发明所用的催化剂包括：配位阴离子催化剂、阳离子催化剂、自由基催化剂。并包括过滤组分或金属茂以及双峰产品催化剂。

实施例

采用从联碳引进的Unipol流化床烯烃聚合反应器，其底部安装如图1和2所示的本发明的侧面切圆进气管道或环形进气管道。在冷凝模式下操作，生产低密度聚乙烯。1.低密度聚乙烯产品运行数据反应原料：乙烯、1-丁烯、氢气循环物流量：1.5*10⁶Kg/hr时空收率：134.8kgPE/m³*hr2.连续运行6个月的情况：循环物流流量稳定，无波动现象，反应器运行稳定。通过声波检测的方法，在分布板上仅有少数反应物料碰撞信号，流化床壁面上有周期性稳定信号，表明在流化床底部形成一层气膜，气膜上的物料全部处于周期性旋转上升运动状态，树脂床层流化状态良好。3.连续运行12个月后的检查情况。

分布板上和环形进气管道上无热合粉末及结片、无粉末沉积、粘附等情况，非常清洁，达到金属光泽水平。

分布板上2077个φ16mm的孔无堵塞。

反应器参数：直筒段高度14.3m，沿圆周等距开六个切向喷口，喷口直径为0.5m，进气管道与其所在的切线的夹角α＝30°，进气管道的喷入高度在高于分布板上方0.3m处，分布板是一块直径为5.2m的多孔钢板，厚度为12.5mm，开2077个φ16mm的孔，开孔率为2.73％，不均匀开孔，中心区域略密。

结果表明使用本发明的流化床装置未观测到生产运行的操作问题和对产品的不利影响，在保证循环气量不变的条件下均可以安全稳定运行，在流化床分布板上形成一层气膜，消除了死孔、死区，流化床稳定生产的周期提高，气泡的尺寸减少，破坏气泡的合并长大，稳定床层，避免喷涌，提高了装置的安全性和稳定性，防止了大固体颗粒的沉积，强化了反应过程中的传热、传质，提高了反应的产率，达到灵活化、柔性化生产的目的。

Claims

1.一种流化床反应器，它包括反应器上端的扩大段(1)、反应器直筒反应部分(2)、气体分布板(3)、气体混合室(4)，其特征在于在所说的气体分布板(3)上方，反应器直筒反应部分(2)底部设有两个或两个以上侧面切圆进气管道(6)，或在气体分布板(3)上方沿其外径布置的进气环管(7)，与分布板(3)共同进气使床内物料流化。

2.根据权利要求1所述的一种流化床反应器，其特征在于所说的侧面切圆进气管道(6)沿圆周等距伸入流化床内，进气管道形状为圆形、方形，进气管道的管口当量直径D_i与分布板(3)直径D₀的尺寸关系为：D_i/D₀＝0.05～0.2，进气管道的喷入高度H_i与反应器直筒反应部分(2)高度H₀的尺寸关系为：H_i/H₀＝0.05～0.4，进气管道与其所在的切线的夹角α＝15°～60°。

3.根据权利要求2所述的一种流化床反应器，其特征在于所说的侧面切圆进气管道的管口当量直径D_i与分布板(3)直径D₀的尺寸关系为：D_i/D₀＝0.1，进气管道的喷入高度H_i与反应器直筒反应部分(2)高度H₀的尺寸关系为：H_i/H₀＝0.08，进气管道与其所在的切线的夹角α＝30°。

4.根据权利要求1所述的一种流化床反应器，其特征在于在所说的进气环管(7)的上方和内侧开四个和四个以上的圆孔、方孔，孔径D_j与分布板(3)直径D₀的尺寸关系为：D_j/D₀＝0.005～0.2。

5.根据权利要求1所述的一种流化床反应器，其特征在于所说的分布板(3)开孔率为1％～5％，分布板(3)中心区域的开孔率高于分布板边沿区域。

6.根据权利要求1所述的一种流化床反应器，其特征在于所说的侧面切圆进气管道或环形管道的进气量占总进气量的10％～70％，通过分布板(3)的气量占总进气量的30％～90％。

7.根据权利要求1所述的一种流化床反应器，其特征在于所说的侧面切圆进气管道或环形管道的进气量占总进气量的30％，通过分布板(3)的气量占总进气量的70％。