CN201454508U - 一种设有降尘器的流化床反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种设有降尘器的流化床反应器，属于石油化工领域。本装置在反应器中设置有自动反冲洗过滤器、降尘器、催化剂床层、防倒流分布器和防冲分布器，反应器外接有还原器和接收器。利用本装置可以及时、自动、高效地恢复过滤器的过滤性能，减少劳动强度；避免催化剂颗粒倒流到反应器下方，从而使气体在整个反应器横截面均匀分布；有效减少气体的含尘量，从而大幅减少自动反冲洗过滤器的负荷，有效地延长自动反冲洗过滤器操作周期，减少设备投资和维护费用；避免流入的气体冲击防倒流分布器，促进气体均匀分布，提高反应器的效益；另外，反应气体和催化剂经过不同的路径进入反应段后又从不同的路径流出，实现了大处理量连续操作。
Description
技术领域
本实用新型属于石油化工领域，具体涉及一种设有降尘器的流化床反应器。
背景技术
目前汽油脱硫主要采用固定床加氢反应器，催化剂在反应器中处于密实装填状态。石化装置中最为典型的流化床反应器是催化裂化装置提升管反应器，其上部设置快分构件，强化气体与催化剂的气固分离效果；提升管反应器内的气体与催化剂自下向上流动，流速一般在12-20m/s，是一种高速流化状态。
现有技术中，公开号为CN1824378A的申请公开了用于费托合成的流化床反应器，此流化床反应器用于费托合成，其存在的问题是：(1)其上的过滤器为连续运行，如果过滤器发生压降超标等问题，过滤器将被迫停止运行，进而整个反应器将停止工作；(2)过滤器整体安装在反应器内部，不利于检修。
另外，公开号为CN2216860的现有技术公开了一种流化反应装置，其存在的问题是：(1)其底部的分布器采用具有磁性的球体与可产生交变磁场的磁铁组成，产生的气体只能在球体与锥段结合部位附近分布，不能使气体在整个反应器横截面均匀分布，由此导致其反应器空间利用率低，反应器的处理量难以扩大；(2)其过滤器手动清洗效率低且人力劳动强度大，并且依赖于人的主观判断，难以保证及时的高效清洗；(3)由于没有降尘设施，气体的含尘量高，过滤器清洗频繁，进一步增大了操作工的劳动强度；(4)只能实现间歇式操作，当出料接收器接收的粉末达到上限时必须更换接收器，在更换期间只能停止操作；(5)只能实现小于40微米颗粒的流化，这是由于其分布器采用磁性球体与锥形连接处的方式，如果颗粒直径更大，将难以下落到接收器甚至卡住磁性球体。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种设有降尘器的流化床反应器，实现过滤器的自动清洗，保证过滤器长周期稳定运行且方便检修，促进气体均匀分布进而提高反应器的空间利用率并实现大处理量连续操作。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种设有降尘器的流化床反应器，其从上至下依次包括分离段4、扩张段3、反应段1，在所述反应段1中装有催化剂床层2。在所述扩张段3和分离段4内设有降尘器9，用于降低气体含尘量。
在具体实施中，所述降尘器9的固定位置可以根据催化剂床层的气体流速具体确定，当催化剂床层的气体流速设计值大于0.35m/s时，降尘器的下沿可高于扩张段的上沿；所述降尘器9可以采用阻挡式降尘器20或者旋流式降尘器21；所述阻挡式降尘器20可以采用圆锥形结构，其圆锥形结构的斜边与水平线的夹角必须大于催化剂的休止角，所谓的催化剂休止角是指在重力场中，催化剂堆积体的自由表面处于平衡的极限状态时自由表面与水平面之间的角度.所述旋流式降尘器21可以采用扭曲叶片结构，叶片数目可以为3至8个.从效果来说，阻挡式降尘器20能够在低速流化床情况下降低气体携带的催化剂含量约30％，旋流式降尘器21在较高速流化床的情况下能降低含尘量约22％.
在具体实施中，在所述分离段4的顶部可以设置有自动反冲洗过滤器5，所述自动反冲洗过滤器5与所述分离段4顶部的反应器出口法兰22配对设置；所述自动反冲洗过滤器5上部设有气体出口10，下部设有滤芯23，所述滤芯23伸入所述分离段4的内部。在工作过程中，催化剂粉尘在滤芯23表面形成厚度逐渐增大的滤饼导致压降升高，当压降升高到设定值或时间间隔达到设定值时，自动反冲洗过滤器将自动启动反冲洗程序，采用高压气体对滤芯实行脉冲反吹，使滤芯23表面的滤饼破碎脱落，进而恢复过滤性能。
在具体实施中，在所述反应段1的下部可以设有防倒流分布器8，用于防止催化剂颗粒倒流到所述防倒流分布器8的下方；所述防倒流分布器8包括分布板19、一组泡帽15和一组中心管16；所述分布板19上均匀开有一组孔，每个开孔中安装一个所述中心管16；每个所述中心管16上端与一个泡帽15相通，每个所述中心管16下端开有流通孔18；所述泡帽15的下端面采用齿形结构17。通过控制流通孔、中心管、泡帽的大小，特别是中心管16的内径保证各种工况下中心管内的气体流速超过5m/s，从而避免催化剂颗粒倒流到分布器下方，得到在整个反应器横截面均匀分布的气体。另外，采用防倒流分布器8可以实现较大颗粒的流化，实际应用中颗粒直径达到110微米。
在具体实施中，在所述反应段1的底部设有气体入口6，在所述反应段1内气体入口6的上方设有防冲分布器7；所述防冲分布器7采用圆形遮板结构，圆形遮板的直径是所述气体入口6直径的1.3-1.9倍。
在具体实施中，在所述反应段1上部向外接有接收器14；所述接收器14通过再生剂横管12与所述反应段1相连通，所述再生剂横管12的入口设置在低于催化剂床层2上端面的位置。
在具体实施中，在所述反应段1下部向外接有还原器13；所述还原器13通过还原剂斜管11与所述反应段1相连通，所述还原剂斜管11斜插入所述反应段1内，还原剂斜管11的出口位于防倒流分布器8上方。
活性降低的催化剂从再生剂横管12进入接收器14，最终从接收器14底部去再生系统。所述还原器13通过还原剂斜管11与所述反应段1相连通，所述还原剂斜管11的出口斜插入所述反应段1内。催化剂从还原器13经还原剂斜管11进入反应器下部。因此，可以实现流化床的连续操作，能够实现大处理量连续操作。
在具体实施中，为了满足低速流化的要求，所述反应段1内的气体流速控制在0.2-0.6m/s的范围内。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1.自动判断并启动反冲洗过程，及时、自动、高效地恢复了过滤器的过滤性能，减少了劳动强度；实现了方便地将过滤器整体吊出实现反应器外检修；2.有效减少气体的含尘量，从而大幅减少自动反冲洗过滤器的负荷，有效地延长了自动反冲洗过滤器操作周期，减少了设备投资和维护费用；3.避免了催化剂颗粒倒流到分布器下方，使气体在整个反应器横截面均匀分布，并且避免了从气体入口流入的气体冲击防倒流分布器，进一步促进了气体均匀分布，提高了反应器的空间利用率和效率；4.实现了较大颗粒的流化，实际应用中颗粒直径达到110微米；5.反应气体和催化剂经过不同的路径进入反应段后又从不同的路径流出，实现了大处理量连续操作。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述：
图1是本实用新型的流化床反应器的结构图
图2是本实用新型中降尘器的两种结构图
图3是本实用新型中防倒流分布器的结构图
具体实施方式
如图1所示，一种设有降尘器的流化床反应器，其从上至下依次包括分离段4、扩张段3、反应段1，在所述反应段1中装有催化剂床层2，在所述反应段1上部向外接有接收器14，在所述反应段1下部向外接有还原器13。其中，催化剂床层2是依靠上升气体托住的，其高度是由气体流速和床层的催化剂藏量共同决定。在气体流速稳定的情况下可以通过添加或卸出催化剂来增加或减少藏量，从而调节催化剂床层2的高度。
在所述分离段4的顶部设置有自动反冲洗过滤器5，所述自动反冲洗过滤器5与所述分离段4顶部的反应器出口法兰22配对设置；所述自动反冲洗过滤器5上部设有气体出口10，下部设有滤芯23，所述滤芯23伸入所述分离段4的内部。在工作过程中，通常每隔10至100分钟自动反冲洗过滤器5会进行一次自动反冲洗，使滤芯的过滤性得到恢复。
在所述扩张段3和分离段4内设有降尘器9，用于降低向上流动气体的含尘量，减小自动反冲洗过滤器5的过滤负荷。具体来说，降尘器9的结构如图2所示，所述降尘器9采用阻挡式降尘器20或者旋流式降尘器21；所述阻挡式降尘器20采用圆锥形结构，其圆锥形结构的斜边与水平线的夹角必须大于催化剂的休止角。阻挡式降尘器20与气体向上流动时携带的催化剂颗粒发生碰撞，降低催化剂颗粒流速甚至改变其运动方向，阻止催化剂颗粒继续向上流动达到减小气体含尘量的目的。所述旋流式降尘器21采用扭曲叶片结构，叶片数目为3至8个，扭曲叶片结构可以引导向上流动的气体及催化剂颗粒产生周向旋转动量，进而产生离心力，利用催化剂颗粒远大于气体的离心力将催化剂颗粒甩到反应器边壁实现降低气体含尘量的目的。
在所述反应段1的下部设有防倒流分布器8，用于防止催化剂颗粒倒流到所述防倒流分布器8的下方。具体来说，其结构如图3所示，所述防倒流分布器8包括分布板19、一组泡帽15和一组中心管16；所述分布板19上均匀开有一组孔，每个开孔中安装一个所述中心管16；每个所述中心管16上端与一个泡帽15相通，每个所述中心管16下端开有流通孔18；所述泡帽15的下端面采用齿形结构17。工作过程中，气体通过流通孔18进入中心管16，然后从泡帽15下端面的齿型结构17进入反应段1内。通过控制泡帽15的排列间距来保证气体流出齿形结构17的流速，从而保证气体在整个反应器横截面上分布均匀。通过控制流通孔、中心管、泡帽的大小，特别是中心管16的内径来保证各种工况下在中心管内的气体流速超过5m/s，从而避免催化剂颗粒倒流到分布器下方，并保证气体在整个反应器横截面上分布均匀。这样，通过气体流速的大小反算出中心管16的尺寸。
所述接收器14通过再生剂横管12与所述反应段1相连通，所述再生剂横管12的入口设置在低于催化剂床层2上端面的位置。活性降低的催化剂从再生剂横管12进入接收器14，最终从接收器14底部去再生系统。
所述还原器13通过还原剂斜管11与所述反应段1相连通，所述还原剂斜管11斜插入所述反应段1内，所述还原剂斜管11出口位于所述防倒流分布器8的上方。催化剂从还原剂13经还原剂斜管11进入反应器下部。
在所述反应段1的底部设有气体入口6；在所述反应段1内，气体入口6的上方、防倒流分布器8的下方设有防冲分布器7。所述防冲分布器7采用圆形遮板结构，圆形遮板的直径是气体入口6直径的1.3-1.9倍。
为了满足低速流化的要求，所述反应段1内的气体流速控制在0.2-0.6m/s的范围内。
上述技术方案只是本实用新型的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本实用新型公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本实用新型上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选地，而并不具有限制性的意义。
Claims (9)
1.一种设有降尘器的流化床反应器，其从上至下依次包括分离段(4)、扩张段(3)、反应段(1)，在所述反应段(1)中装有催化剂床层(2)，其特征在于：
在所述扩张段(3)和分离段(4)内设有降尘器(9)。
2.根据权利要求1所述的设有降尘器的流化床反应器，其特征在于：
所述降尘器(9)采用阻挡式降尘器(20)或者旋流式降尘器(21)；所述阻挡式降尘器(20)采用圆锥形结构，其圆锥形结构的斜边与水平线的夹角必须大于催化剂的休止角；所述旋流式降尘器(21)采用扭曲叶片结构，叶片数目为3至8个。
3.根据权利要求1所述的设有降尘器的流化床反应器，其特征在于：
在所述分离段(4)的顶部设置有自动反冲洗过滤器(5)，所述自动反冲洗过滤器(5)与所述分离段(4)顶部的反应器出口法兰(22)配对设置；所述自动反冲洗过滤器(5)上部设有气体出口(10)，下部设有滤芯(23)，所述滤芯(23)伸入所述分离段(4)的内部。
4.根据权利要求1所述的设有降尘器的流化床反应器，其特征在于：
在所述反应段(1)的下部设有防倒流分布器(8)，用于防止催化剂颗粒倒流到所述防倒流分布器(8)的下方；所述防倒流分布器(8)包括分布板(19)、一组泡帽(15)和一组中心管(16)；所述分布板(19)上均匀开有一组孔，每个开孔中安装一个所述中心管(16)；每个所述中心管(16)上端与一个泡帽(15)相通，每个所述中心管(16)下端开有流通孔(18)；所述泡帽(15)的下端面采用齿形结构(17)。
5.根据权利要求1或2所述的设有降尘器的流化床反应器，其特征在于：
在所述分离段(4)的顶部设置有自动反冲洗过滤器(5)，所述自动反冲洗过滤器(5)与所述分离段(4)顶部的反应器出口法兰(22)配对设置；所述自动反冲洗过滤器(5)上部设有气体出口(10)，下部设有滤芯(23)，所述滤芯(23)伸入所述分离段(4)的内部；
在所述反应段(1)的下部设有防倒流分布器(8)，用于防止催化剂颗粒倒流到所述防倒流分布器(8)的下方；所述防倒流分布器(8)包括分布板(19)、一组泡帽(15)和一组中心管(16)；所述分布板(19)上均匀开有一组孔，每个开孔中安装一个所述中心管(16)；每个所述中心管(16)上端与一个泡帽(15)相通，每个所述中心管(16)下端开有流通孔(18)；所述泡帽(15)的下端面采用齿形结构(17)。
6.根据权利要求5所述的设有降尘器的流化床反应器，其特征在于：
在所述反应段(1)的底部设有气体入口(6)，在所述反应段(1)内气体入口(6)的上方设有防冲分布器(7)；所述防冲分布器(7)采用圆形遮板结构，圆形遮板的直径是所述气体入口(6)直径的1.3-1.9倍。
7.根据权利要求5所述的设有降尘器的流化床反应器，其特征在于：
在所述反应段(1)上部向外接有接收器(14)；所述接收器(14)通过再生剂横管(12)与所述反应段(1)相连通，所述再生剂横管(12)的入口设置在低于催化剂床层(2)上端面的位置。
8.根据权利要求5所述的设有降尘器的流化床反应器，其特征在于，
在所述反应段(1)下部向外接有还原器(13)；所述还原器(13)通过还原剂斜管(11)与所述反应段(1)相连通，所述还原剂斜管(11)的出口斜插入所述反应段(1)内。
9.根据权利要求6所述的设有降尘器的流化床反应器，其特征在于：
在所述反应段(1)上部向外接有接收器(14)；所述接收器(14)通过再生剂横管(12)与所述反应段(1)相连通，所述再生剂横管(12)的入口设置在低于催化剂床层(2)上端面的位置；
在所述反应段(1)下部向外接有还原器(13)；所述还原器(13)通过还原剂斜管(11)与所述反应段(1)相连通，所述还原剂斜管(11)的出口斜插入所述反应段(1)内。
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