CN204447967U - 一种流化催化反应器 - Google Patents
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Abstract
一种流化催化反应器，其是反应室(1)底部设有第一气体分布器(13),反应室(1)轴向高度中部设有第二气体分布器(17)，第二气体分布器(17)将反应室(1)分为上下两个催化剂密相区(15、19)，其中设有在第一催化剂密相区中的换热器(14)、在第二催化剂密相区中的换热器(18)，反应室(1)内部设有催化剂溢流装置(22)，分别与上下两个催化剂密相区相连，溢流装置(22)的底部设有一个防止气体倒窜的构件(23)。本实用新型由于限制了上下两个催化剂密相区(15、19)间的气体轴向返混，使气体流动更接近于平推流形式，有效提高反应单体转化率；同时设置在不同催化剂密相区的换热器可控制不同催化剂密相区采用不同的反应温度进行操作。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种反应器，特别是一种流化床反应器。
背景技术
目前国内的气相聚合反应器主要有固定床反应器和流化床反应器。固定床反应器形式大多采用列管式，其优点是催化剂磨损小，返混低，催化剂生产能力较高，缺点是传热能力较差。固定床中催化剂颗粒较大，与换热管的接触效率不高，反应生成的热量不易移出，对于强放热反应存在“热点温度”，极易造成反应温度的骤升，因此，反应器中的温度容易分布不均，催化剂易失活，更危险的是降低了操作的安全系数，并且列管式反应器催化剂的装卸、反应器的清洗等等都是工业生产中要面临的问题。与固定床反应器相比，流化床反应器的主要优点一是可以使用小颗粒的催化剂，因而内扩散的影响完全可以忽略，从而提高了催化剂的利用率。二是温度均匀，完全可以实现等温操作。这对于温度范围要求很窄的催化反应过程是十分适宜的。当然，流化床反应器也有其缺点，一是由于磨损和气体夹带造成催化剂损失大，二是轴向返混严重，三是气体以气泡形式通过床层造成气固接触不良。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有固定床和流化床反应器的不足，提出了一种采用两段流化床的新型反应器，可以限制两催化剂密相区间的气体轴向返混，提高反应单体的转化率。
为达上述目的，本实用新型提供一种流化催化反应器，其包括：
(a)一提供反应空间的反应室1；
(b)一设置在所述反应室1底部的反应原料气体入口2以及设置在该入口上部的第一气体分布器13；
(c)一设置在所述反应室1轴向高度中部的第二气体分布器17，所述第二 气体分布器17将所述反应室1分为第一催化剂密相区15，第二催化剂密相区19两段；
(d)一设置在所述第一催化剂密相区中的换热器14、一设置在所述第二催化剂密相区中的换热器18，设置在所述第一催化剂密相区中的换热器14的冷却水进口9、冷却水出口10及设置在所述第二催化剂密相区中的换热器18的冷却水进口11、冷却水出口12分别设置在所述反应室1的外部；
(e)一设置在所述反应室1内部的催化剂溢流装置22，所述催化剂溢流装置22分别与所述第一催化剂密相区和第二催化剂密相区相连，所述催化剂溢流装置22的底部设有一个防止气体倒窜的构件23，所述构件23为倒锥体结构或翼阀结构，所述催化剂溢流装置22的入口6设在所述第二分布器17的上方，所述催化剂溢流装置22的出口4设在所述第一分布器13的上方；
(f)一设置在所述第二催化剂密相区19上方的催化剂入口5和一设置在所述反应室1底部的失活催化剂出口3；
(g)一气固分离装置，包括：设置在所述反应室1的上端的扩大段20和固定在所述扩大段20中的旋风分离器21；在所述扩大段的顶部设有气体及催化剂进入旋风分离器的入口7和反应气体出口8；所述旋风分离器21的料腿16分别与所述第一催化剂密相区和第二催化剂密相区相连。
上述的流化催化反应器，其中，所述第一气体分布器13为多孔板式分布器、浮阀式分布器或管式分布器。
上述的流化催化反应器，其中，所述的第二气体分布器17为多孔板式分布器或浮阀式分布器。
上述的流化催化反应器，其中，所述第一气体分布器13与第二气体分布器17间的距离为所述反应室1的直径的1.5～10倍。
上述的流化催化反应器，其中，所述催化剂溢流装置22的入口6距所述第二分布器17的距离为所述反应室1的直径的0.2～3倍，所述催化剂溢流装置22的出口4距所述第一分布器的距离为所述反应室1的直径的0.05～0.70倍。
本实用新型由于采用了两段流化床的结构设计，具有反应器操作弹性大，可以限制两催化剂密相区间的气体轴向返混，单体转化率高，催化剂用量少，催化剂寿命长的特点。
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。
附图说明
图1为本实用新型流化催化反应器的结构示意图。
其中，附图标记
1-反应室
2-反应原料气体入口
3-失活催化剂出口
4-溢流装置出口
5-催化剂入口
6-溢流装置入口
7-气体及催化剂进入旋风分离器的入口
8-反应气体出口
9-冷却水进入设在第一催化剂密相区的换热器的入口
10-水汽混合物流出设在第一催化剂密相区的换热器的出口
11-冷却水进入设在第二催化剂密相区的换热器的入口
12-水汽混合物流出设在第二催化剂密相区的换热器的出口
13-第一气体分布器
14-设在第一催化剂密相区的换热器
15-第一催化剂密相区
16-旋风分离器的料腿
17-第二气体分布器
18-设在第二催化剂密相区的换热器
19-第二催化剂密相区
20-反应器扩大段
21-旋风分离器
22-催化剂的溢流装置
23-内溢流装置底部的构件。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作具体的描述：
在图1所示的具体实施方式中，本实用新型揭示一种流化催化反应器，其包括：
(a)一个提供反应空间的反应室1；
(b)一个设置在所述反应室1底部的反应原料气体入口2以及设置在该入口上部的第一气体分布器13；
(c)一个设置在所述反应室1轴向高度中部的第二气体分布器17，所述第二气体分布器17将反应室1分为两段，下段为第一催化剂密相区15，上段为第二催化剂密相区19；
(d)两个分别设置在反应室内两个催化剂密相区中的换热器14、18，换热器14的冷却水进口9、冷却水出口10及换热器18的冷却水进口11、冷却水出口12分别设置在反应室1的外部；
(e)一个设置在所述反应室1内部的催化剂溢流装置22，所述催化剂溢流装置22分别与上下两个催化剂密相区相连；
(f)一个设置在反应室1第二催化剂密相区19上方的催化剂入口5和一个设置在反应室1底部的失活催化剂出口3；
(g)一个气固分离装置，包括设置在反应室1上端的扩大段20和固定在扩大段20中的旋风分离器21；在反应室1扩大段的顶部设有气体及催化剂进入旋风分离器的入口7和反应气体出口8；旋风分离器21的料腿16分别与两个催化剂密相区相连。
本实用新型流化催化反应器所述的第一气体分布器13可以是多孔板式分布器、浮阀式分布器或管式分布器。
本实用新型流化催化反应器所述的第二气体分布器17可以是多孔板式分布器或浮阀式分布器。
为了保证第一催化剂密相区15有较多的催化剂存在，第一气体分布器13与第二气体分布器17间的距离为反应室1直径的1.5～10倍，优选4～8倍。
为了防止第二催化剂密相区19的催化剂过多或过少，造成不稳定的操作或转化率降低。本实用新型流化催化反应器所述催化剂溢流装置22入口6设 在反应室1的第二分布器17的上方，距第二分布器17的距离为反应室1直径的0.2～3倍。
为了防止固体颗粒从溢流装置22返回第一催化剂密相区15的同时造成气体从催化剂溢流装置22中短路，而导致单体转化率降低，本实用新型流化催化反应器所述催化剂溢流装置22出口4设在反应器的第一分布器13的上方，距第一分布器13的距离为反应室1直径的0.05～0.70倍，使第一催化剂密相区15直接充当料封作用。
所述的催化剂溢流装置22的底部设有一个防止气体倒窜的构件23，该构件23为倒锥体结构或翼阀结构。该构件23可造成局部气体绕流，避免上升的气体直接与下落的固体相撞而影响溢流装置的操作。
下面结合附图说明本实用新型的工作过程：
1)将催化剂装入反应室1；
2)经第一气体分布器13向反应器1中通入反应单体的气化物，同时向设置在两个催化剂密相区内的换热器14、18中分别通入冷却水，控制第一催化剂密相区15和第二催化剂密相区19的温度在合适的反应温度区间，反应产物经过反应器扩大段20和旋风分离器21排出。
3)当催化剂失活后，在反应器底部的出口3可根据需要进行回收、再生，同时从催化剂入口连续补充催化剂，保证过程连续运行。
本发明提供的具有两段流化床反应器的设计是在流化床轴向高度的中部设置第二气体分布器17，从而在轴向将反应器1分成为上下两段的流化床反应器。该反应器轴向高度上存在两个催化剂密相区，由于限制了第一催化剂密相区15与第二催化剂密相区19间的气体轴向返混，使气体的流动更接近于平推流形式，对于提高反应单体的转化率有较好的效果；同时设置在不同催化剂密相区的换热器，可控制不同催化剂密相区采用不同的反应温度进行操作。
当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
Claims (5)
1.一种流化催化反应器，其特征在于，包括：
(a)一提供反应空间的反应室(1)；
(b)一设置在所述反应室(1)底部的反应原料气体入口(2)以及设置在该入口上部的第一气体分布器(13)；
(c)一设置在所述反应室(1)轴向高度中部的第二气体分布器(17)，所述第二气体分布器(17)将所述反应室(1)分为第一催化剂密相区(15)，第二催化剂密相区(19)两段；
(d)一设置在所述第一催化剂密相区中的换热器(14)、一设置在所述第二催化剂密相区中的换热器(18)，设置在所述第一催化剂密相区中的换热器(14)的冷却水进口(9)、冷却水出口(10)及设置在所述第二催化剂密相区中的换热器(18)的冷却水进口(11)、冷却水出口(12)分别设置在所述反应室(1)的外部；
(e)一设置在所述反应室(1)内部的催化剂溢流装置(22)，所述催化剂溢流装置(22)分别与所述第一催化剂密相区和第二催化剂密相区相连，所述催化剂溢流装置(22)的底部设有一个防止气体倒窜的构件(23)，所述构件(23)为倒锥体结构或翼阀结构，所述催化剂溢流装置(22)的入口(6)设在所述第二分布器(17)的上方，所述催化剂溢流装置(22)的出口(4)设在所述第一分布器(13)的上方；
(f)一设置在所述第二催化剂密相区(19)上方的催化剂入口(5)和一设置在所述反应室(1)底部的失活催化剂出口(3)；
(g)一气固分离装置，包括：设置在所述反应室(1)的上端的扩大段(20)和固定在所述扩大段(20)中的旋风分离器(21)；在所述扩大段的顶部设有气体及催化剂进入旋风分离器的入口(7)和反应气体出口(8)；所述旋风分离器(21)的料腿(16)分别与所述第一催化剂密相区和第二催化剂密相区相连。
2.根据权利要求1所述的流化催化反应器，其特征在于，所述第一气体分布器(13)为多孔板式分布器、浮阀式分布器或管式分布器。
3.根据权利要求1所述的流化催化反应器，其特征在于，所述的第二气 体分布器(17)为多孔板式分布器或浮阀式分布器。
4.根据权利要求1所述的流化催化反应器，其特征在于，所述第一气体分布器(13)与第二气体分布器(17)间的距离为所述反应室(1)的直径的1.5～10倍。
5.根据权利要求1所述的流化催化反应器，其特征在于，所述催化剂溢流装置(22)的入口(6)距所述第二分布器(17)的距离为所述反应室(1)的直径的0.2～3倍，所述催化剂溢流装置(22)的出口(4)距所述第一分布器的距离为所述反应室(1)的直径的0.05～0.70倍。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20150708 |