CN1935350A - 有机硅流化床反应器 - Google Patents
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Abstract
一种有机硅流化床反应器，包括锥形筒和上部筒体构成的流化床体，在床体顶部固定有上封头，锥形筒底部固定有下封头，床体内悬吊有指形换热管，指形换热管上部与导热油分配器相连，其中所述的导热油分配器为管式双层结构，下层管为进油腔，上层管为回油腔，进油腔的两端连通导热油进口，回油腔的两端连通导热油出口，指形换热管的进油套管与下层进油腔连通，中心油管与上层回油腔连通。本发明的有机硅流化床反应器，导热介质的流动阻力，传热效率。硅粉及触体流出量少，回收工作量小。进入床体的原料气分布均匀，进气速度高，没有原料气进气死角，减少了底部落料现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种气固相物料混合反应装置，尤其指一种气体与固体微粒在流态化条件下的反应装置。
背景技术
现有技术中，采用直接法合成甲基氯硅烷单体所用的流化床反应器在导热油分配器的设置上大致分为两种形式，一种是在筒体上端设置单一的导热油分配箱，与导热油分配箱连接且均匀分布的下垂式悬挂指形套管束，两者共同构成一个流化床反应器的换热系统。导热油从导热油分配箱均匀地流入每根指形套管夹管内，经换热后从指形套管中心孔汇入导热油分配箱，再流出流化床。这种床体结构的导热油分配箱占据筒体上部，合成气出口设置在油箱下部筒体的侧壁。合成反应气在流出床体时，将大量催化剂触体带出反应器，再由回收装置将其回收后返回床内，为此，需要增加触体回收设备，而且催化剂触体利用率也比较低。另一种导热油分配器的结构形式采用了多腔式结构，其将所有的换热管分成相等数量的几组，每组对应一个油腔，相邻油腔和油腔之间通过开孔连通。导热油首先进入一个油腔，通过该油腔将导热油分配给相应的一组换热管，然后折回到另一油腔，再通过这个油腔将油分配给该油腔对应的一组换热管，如此循环，直至排出。这种串联方式的油腔会导致各油腔或各组换热管间温度不均。此外，这种反应器将合成气出口设置在床顶中心位置，但由于反应气从床体穿过导热油分配器后直接进入反应气出口，因此，同样会带出大量的硅粉及催化剂触体。
另外，现有流化床反应器的原料气进气一般都是直接吹向分布板下部，由于进气口附近气体压力大，而远离进气口部分压力较小，因此，这种气体分布的不均匀容易使周边区域形成死角。
发明内容
本发明针对上述现有技术中存在的不足，设计了一种有机硅流化床反应器。
本发明的有机硅流化床反应器，包括锥形筒和上部筒体构成的流化床体，在床体顶部固定有上封头，锥形筒底部固定有下封头，床体内悬吊有指形换热管，指形换热管上部与导热油分配器相连，其中所述的导热油分配器为管式双层结构，下层管为进油腔，上层管为回油腔，所述进油腔的两端连通导热油进口，回油腔的两端连通导热油出口，指形换热管的进油套管与下层进油腔连通，中心油管与上层回油腔连通。
所述的有机硅流化床反应器，其中双层结构管式导热油分配器至少为三支并且相互平行排列，相邻导热油分配器之间的空隙为反应气上升通道，指形换热管沿导热油分配器轴线方向等距离排列。
所述的有机硅流化床反应器，在床体顶端与上封头之间设置有硅粉沉降段，反应气出口置于硅粉沉降段中央。
所述有机硅流化床反应器的下封头内设置有圆弧形气体分布器，固相进料口置于圆弧底部中心位置。
所述有机硅流化床反应器的下封头采用圆形结构，气相进料口置于下封头圆形内壁的切线位置。
本发明的有机硅流化床反应器，将导热油分配器设计为管式双层结构，并且采用多支管平行设置，每支管的端部均与进油口和出油口独立连通，减少了导热介质的流动阻力，传热效率大大提高。在床体上端设置硅粉沉降段，大大减少了触体及硅粉带出量，减少了后续分离与回床的工作量。采用圆弧形气体分布器，在相对较小的截面上增大了进气面积，使得进入床体的原料气分布更加均匀，进气速度提高，同时消除了原料气进气死角，减少了底部落料。将原料气进气管设置在下封头圆形内壁的切线位置，使得原料气由切线方向进入床体后形成向上的旋转气流，同样有助于克服死角，使气体分布均匀。
附图说明
图1是有机硅流化床反应器结构示意图
图2是管式导热油分配器俯视示意图
图3是指形换热管与导热油分配器连接结构及导热油流向示意图
图4是气相原料进口设置示意图
图5是弧形气体分布器示意图
图中 1-中心进料口 2-下封头 3-气相进料口 4-气体分布器 5-锥形筒 6-筒体 7-固定圈 8-指形换热管 9-半管夹套 12-导热油进口13-导热油出口 14-指形管支架 15-反应气出口 16-硅粉沉降段 17-上封头 19-进油夹套 20-回油腔 21-进油腔 22-进油套管 23-中心油管
具体实施方式
以下结合附图对本发明作详细描述。
参照图1本发明的有机硅流化床反应器由圆柱形筒体6和其下部的锥形筒5组成一个床体，筒体6外部有螺旋状半管夹套9。在床体下部有下封头2，顶部有上封头17。其中下封头2的截面为圆形，中心进料口1位于下封头2的中心位置，中心进料口1的出料端位于气体分布器4的中央，本发明的气体分布器截面为弧形形状(如图5所示)，气相进料口3设在下封头2圆形内壁切线位置(如图4所示)的气体分布器4底部。在床体与上封头17之间设置有硅粉沉降段16，该硅粉沉降段为一节无内件的空床体，反应气出口15设置在顶部的上封头中心。在床体上部与硅粉沉降段之间是导热油分配器，本发明的导热油分配器为管式双层结构。指形换热管8由指形管支架14与固定圈7固定在床体内，其上部与导热油分配器连通。
图2所示本发明采用的管式导热油分配器，其中的管可以采用方管或圆管或半圆管或其它截面形状的管。上述管为双层结构，上层为回油腔20，下层为进油腔21。在管两端对应的床体上固定有进油夹套与回油夹套，图3中显示的为进油夹套19。其中进油腔21的两端分别与对应端的进油夹套19相连，回油腔20的两端同样与对应的回油夹套相连。在进油夹套19上有导热油进口12，回油夹套上有导热油出口13。上述导热油分配器至少由三支管构成，本实施例中的管式导热油分配器共采用了五支管，各管间平行设置，管与管之间的空隙构成合成气上升通道。指形换热管8沿管式导热油分配器的轴线方向等距离排列，其上端部与导热油分配器连通，在床体截面上形成方形排列结构。
图3所示本实施例的导热油分配器由上层回油方管(回油腔)与下层进油方管(输油腔)叠合组成。指形换热管的进油套管22与下层输油腔21连通，中心油管23与上层回油腔20连通。导热油由输油腔21分别进入指形换热器8的进油套管后在床体内进行热交换，然后从套管底部进入中心油管23流入回油腔20内。图中所示为三个相邻指形换热管与导热分配器连通示意图。
工作时，开启导热油循环泵及加热装置，床内温度升至有机硅反应温度时，
本发明的导热油分配器方形管采用2毫米以上普通多属管材焊接而成。其它结构材料与现有技术的反应器材料相同制作。
工作时，开启导热油循环泵及加热装置，床内温度升至有机硅反应温度时，打开气相原料进口与固相原料进口，气固两相进入床内并反应生成气态有机硅，床内形成反应气、原料气、硅粉及催化剂触体的混合物并向上进入硅粉沉降段16内，在此，因气体流动截面积加大，气速大大降低，气固混合物中的硅粉和催化剂触体形成沉降，并重新进入床内进行反应。混合气体及夹带的少量硅粉和触体则由反应气出口15排出。
图5所示的圆弧形气体分布板上进气孔呈正三角形均匀排列。
Claims (6)
1、一种有机硅流化床反应器，包括锥形筒(5)和上部筒体(6)构成的流化床体，在床体顶部固定有上封头(16)，锥形筒底部固定有下封头(2)，床体内悬吊有指形换热管(8)，指形换热管上部与导热油分配器相连，其特征在于所述的导热油分配器为管式双层结构，其中下层管为进油腔(19)，上层管为回油腔(20)，所述进油腔(19)的两端连通导热油进口(12)，回油腔(20)的两端连通导热油出口(13)，指形换热管(8)的进油套管(21)与下层进油腔(19)连通，中心油管(22)与上层回油腔(20)连通。
2、按照权利要求1的有机硅流化床反应器，其特征在于所述的双层结构管式导热油分配器至少为三支并且相互平行排列，相邻导热油分配器之间的空隙为反应气上升通道，指形换热管(8)沿导热油分配器轴线方向等距离排列。
3、按照权利要求1或2的有机硅流化床反应器，其特征在于床体顶端与上封头(16)之间设置有硅粉沉降段(17)，反应气出口(15)置于硅粉沉降段(17)中央。
4、按照权利要求1或2的有机硅流化床反应器，其特征在于下封头(2)内设置有圆弧形气体分布器(4)，固相进料口(1)置于圆弧底部中心位置。
5、按照权利要求3的有机硅流化床反应器，其特征在于下封头(2)内设置有圆弧形气体分布器(4)，固相进料口(1)置于圆弧底部中央位置。
6、按照权利要求5的有机硅流化床反应器，其特征在于所述的下封头(4)采用圆形结构，气相进料口(3)置于下封头圆形内壁的切线位置。
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