CN214681643U

CN214681643U - 换热介质均布的列管式有机硅流化床反应器

Info

Publication number: CN214681643U
Application number: CN202022943037.1U
Authority: CN
Inventors: 董纪鹏; 陈光辉; 周艳霞; 李建隆
Original assignee: Qingdao Keda Longteng Technology Development Co ltd
Current assignee: Qingdao Keda Longteng Technology Development Co ltd
Priority date: 2020-12-10
Filing date: 2020-12-10
Publication date: 2021-11-12
Anticipated expiration: 2030-12-10

Abstract

换热介质均布的列管式有机硅流化床反应器，包括带有硅粉进口、粗单体气相出口、氯甲烷气体进口、换热介质进口和换热介质出口的筒体，所述筒体部安装有夹套预分布器，筒体内设置有多套列管式换热组件；每套所述列管式换热组件包括次级分布管、次级汇集管和多组换热管，每组所述换热管进口、出口分别与次级分布管、次级汇集管连通；所述换热介质夹套预分布器包括进口分布段和出口分布段，进口分布段分别与换热介质进口、次级分布管连通，出口分布段分别与换热介质出口、次级汇集管连通。本实用新型能将换热介质均布，保证流化床内温度分布的稳定和均衡；结构合理、工作性能稳定，方便设备、管路布置和检修，操作使用安全。

Description

换热介质均布的列管式有机硅流化床反应器

技术领域

本实用新型属于化学反应设备领域，涉及换热结构的性能改进，具体为一种换热介质均布的列管式有机硅流化床反应器。

背景技术

流化床是依靠气体或液体的流动带动固体颗粒像流体一样运动并同时在粒子与流体之间进行反应的装置，其特点是内部的颗粒处于运动状态且容器内床层又具有明显的界面，具有传热、传质和化学反应速率高、操作弹性大、生产能力大、结构简单、紧凑等一系列优点。特别是由于气泡的搅动和颗粒的快速流动，床层与内浸换热表面间的传热系数高，对强换热反应的热交换极为有利。

有机硅单体合成过程中，氯甲烷气体与硅粉在催化剂作用下发生剧烈反应，并放出大量热量，反应热的及时、均匀取出，以及保持流化床内温度分布的稳定和均衡，对于提高有机硅单体收率、抑制副反应具有重要作用。

目前使用的有机硅流化床反应器换热管束主要为单管式和套管式两种结构。如发明专利201010610050.3公开的“一种有机硅流化床反应器”，换热管束采用指形套管，但其导热油分部装置设置不合理，导致反应器稀相段过高，不利于反应进行；发明专利201310319627.9公开的一种“一种流化床反应器及其在生产有机硅单体中的应用”，其换热管束采也是采用指形套管，该反应器可实现导热油的均匀布置，但其气相出口设置在反应器壳体侧面，导致气体偏流对于散式流态化不利；发明专利200710145747.6公开的“一种均热直回式有机硅流化床反应器”，其换热管束采也是采用指形套管换热，并可实现导热油均布和气体的直流。套管结构利于散式流态化，但由于内外套管结构，换热管外管直径相应增大，导致换热面积小。

单管结构的换热管主要采用U型管，如实用新型专利201420388526.7公开的“一种采用U型管换热的有机硅流化床反应器”，为防止结块，将气体分两层进入反应器，以提高散式流态化效果，但该技术对于导热油分布采用器外分布，大型设备需设置20多个甚至更多的导热油进出口，对于管路布置、操作和设备检修难度大；实用新型专利201821792172.7开发的“一种新型有机硅流化床反应器”，强化了气体分布和导热油的分布，但换热液箱设置在设备顶部，加之有机硅操作为间歇操作，设备间歇操作和检修时换热液排放难度大，一方面增加设备重量，另一方面存在安全隐患。同时U型管流化床反应器在U型弯密集的部位，容易造成固体颗粒的聚集，产生结块，对反应选择性和长周期运行均产生不利影响。

实用新型内容

本实用新型提供了一种换热介质均布的列管式有机硅流化床反应器，用于解决现有技术中存在的指形管换热面积偏小、U型管散式流态化效果差、投资和操作费用高等问题。

为了实现本实用新型的目的，采用以下技术方案：

换热介质均布的列管式有机硅流化床反应器，包括筒体，所述筒体的底部开设有硅粉进口、顶部开设有粗单体气相出口、下部开设有氯甲烷气体进口和换热介质出口、上部开设有换热介质进口，换热介质出口位于氯甲烷气体进口上方，所述筒体上安装有夹套预分布器，筒体内设有多套列管式换热组件；每套所述列管式换热组件包括次级分布管、次级汇集管和多组换热管，每组所述换热管进口、出口分别与次级分布管、次级汇集管连通；所述夹套预分布器包括进口分布段和出口分布段，进口分布段分别与换热介质进口、次级分布管连通，出口分布段分别与换热介质出口、次级汇集管连通。

为了进一步实现本实用新型的目的，还可以采用以下技术方案：

如上所述的换热介质均布的列管式有机硅流化床反应器，所述夹套预分布器安装在筒体外侧；所述进口分布段和出口分布段均为环状腔体，分别设在换热介质进口、换热介质出口的筒体部位。

如上所述的换热介质均布的列管式有机硅流化床反应器，每套所述列管式换热组件包括次级分布管、次级汇集管平行设置，所述次级分布管、次级汇集管的一端分别与进口分布段、出口分布段连接固定，次级分布管、次级汇集管的另一端封闭。

如上所述的换热介质均布的列管式有机硅流化床反应器，所述筒体内的列管式换热组件设置有3套以上。

如上所述的换热介质均布的列管式有机硅流化床反应器，所述次级分布管、次级汇集管的底部和/或侧面开有介质流通口，介质流通口与换热管的进口、出口适配。

如上所述的换热介质均布的列管式有机硅流化床反应器，所述氯甲烷气体进口与列管式换热组件底部之间设置有固定在筒体内壁上的氯甲烷气体分布器，所述硅粉进口安装内延伸管，内延伸管的上端穿过氯甲烷气体分布器。

如上所述的换热介质均布的列管式有机硅流化床反应器，所述氯甲烷气体分布器为倒锥形分布器，其锥度为60°～180°之间。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型能保证换热介质被均匀布置，利用列管式换热组件结合逆流换热方式，增加换热面积和换热温差，有利于反应热及时、均匀取出，保证流化床内温度分布的稳定和均衡，提高有机硅单体收率、抑制副反应。

本实用新型结构合理、工作性能稳定，方便设备、管路布置和检修，操作使用安全。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中所述出口分布段和换热组件结构示意图；

图3是图1中所述进口分布段和换热组件结构示意图。

附图标记：1-筒体，11-硅粉进口，12-氯甲烷气体进口，13-换热介质出口， 14-换热介质进口，15-粗单体气相出口，16-氯甲烷气体分布器；21-进口分布段，22-出口分布段；3-次级汇集管；4-次级分布管；5-换热管。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1-图3所示，本实施例公开的一种换热介质均布的列管式有机硅流化床反应器，该反应器的形状为一内部带空腔的密封筒体1，在筒体1的底部开设有硅粉进口11、顶部开设有粗单体气相出口15、下部开设有氯甲烷气体进口12，筒体的换热介质进口14和换热介质出口13分布位于上部、下部；筒体1外侧安装夹套预分布器，筒体1内设置有多套列管式换热组件。

本实施例中的列管式换热组件设置有5套，设置多套换热组件增加换热面积同时也能更好的将换热介质进行均匀分布，吸收氯甲烷气体与硅反应时释放的热量，将反应热及时、均匀取出，以及保持流化床内温度分布的稳定和均衡。

如图2、图3所示，本实施例中的每套列管式换热组件包括次级分布管4、次级汇集管3和多组换热管，每组换热管5的进口、出口分别与次级分布管4、次级汇集管3连通。

次级分布管4、次级汇集管3平行分布，一是作为支撑梁承担列管式换热组件的固定和支撑；二是实现换热介质在列管式换热组件的均布。由于筒体1多为圆形结构，为实现换热管5数量的最大化和合理布置，次级分布管4、次级汇集管3数量相应，同时多套换热组件中各次级分布管4、次级汇集管3采用错开布置，以保证换热介质的吸热效果。

每套列管式换热组件中的次级分布管4、次级汇集管3在筒体1截面平行设置，次级分布管4、次级汇集管3的一端分别与进口分布段21、出口分布段22 连接固定，次级分布管4、次级汇集管3的另一端封闭。次级分布管4、次级汇集管3之间的间距可以调节。次级分布管4、次级汇集管3的底部和/或侧面开有介质流通口，介质流通口与换热管5的进口、出口适配。

继续参见图2、图3所示，本实施例的夹套预分布器安装在筒体1外侧，包括进口分布段21和出口分布段22，进口分布段21分别与换热介质进口14、次级分布管4连通，出口分布段22分别与换热介质出口13、次级汇集管3连通；进口分布段21和出口分布段22为环状腔体，分别设在换热介质进口14、换热介质出口13的筒体1的对应部位。

为了对进入筒体1内的氯甲烷气体进行调节和控制，在氯甲烷气体进口12 与换热组件底部之间设置有固定在筒体1内壁上的氯甲烷气体分布器16，同时，在硅粉进口11安装内延伸管17，内延伸管17的上端穿过氯甲烷气体分布器16。

如图1所示，本实施例中的氯甲烷气体分布器16采用倒锥形分布器，锥度为120°，根据需要以及氯甲烷气体流量该锥度可在60°～180°之间选配。

本实用新型工作时，硅粉由硅粉进口11或者增加内延伸管后进入筒体1，氯甲烷气体从氯甲烷气体进口12经氯甲烷气体分布器16进入筒体1，在催化剂作用下与硅粉发生反应生成有机硅粗单体，并放出大量热量，反应生成的有机硅粗单体和未反应的氯甲烷气体穿过上部的换热组件，由粗单体气相出口15离开筒体1；换热介质由换热介质进口14进入夹套预分布器的进口分布段21，再被分配至次级分布管4进行分布，然后进入换热管5，换热后汇聚到次级汇集管 3，再进入另一侧的出口分布段22，经换热介质出口13离开筒体1。其中，换热介质由换热管5顶部向底部流动，此时介质流动方向和换热管5外的气流为逆流方式，介质流动过程中吸热效果好，从而将反应热及时、均匀取出，以及保持流化床内温度分布的稳定和均衡。

本实用新型未详尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims

1.换热介质均布的列管式有机硅流化床反应器，包括筒体，其特征在于，所述筒体的底部开设有硅粉进口、顶部开设有粗单体气相出口、下部开设有氯甲烷气体进口和换热介质出口、上部开设有换热介质进口，换热介质出口位于氯甲烷气体进口上方，所述筒体上安装有夹套预分布器，筒体内设有多套列管式换热组件；每套所述列管式换热组件包括次级分布管、次级汇集管和多组换热管，每组所述换热管进口、出口分别与次级分布管、次级汇集管连通；所述介质夹套预分布器包括进口分布段和出口分布段，进口分布段分别与换热介质进口、次级分布管连通，出口分布段分别与换热介质出口、次级汇集管连通。

2.根据权利要求1所述的换热介质均布的列管式有机硅流化床反应器，其特征在于，所述夹套预分布器安装在筒体外侧；所述进口分布段和出口分布段均为环状腔体，分别设在换热介质进口、换热介质出口的筒体部位。

3.根据权利要求1所述的换热介质均布的列管式有机硅流化床反应器，其特征在于，每套所述列管式换热组件包括次级分布管、次级汇集管平行设置，所述次级分布管、次级汇集管的一端分别与进口分布段、出口分布段连接固定，次级分布管、次级汇集管的另一端封闭。

4.根据权利要求3所述的换热介质均布的列管式有机硅流化床反应器，其特征在于，所述筒体内的列管式换热组件设置有3套以上。

5.根据权利要求1所述的换热介质均布的列管式有机硅流化床反应器，其特征在于，所述次级分布管、次级汇集管的底部和/或侧面开有介质流通口，介质流通口与换热管的进口、出口适配。

6.根据权利要求1所述的换热介质均布的列管式有机硅流化床反应器，其特征在于，所述氯甲烷气体进口与列管式换热组件底部之间设置有固定在筒体内壁上的氯甲烷气体分布器，所述硅粉进口安装内延伸管，内延伸管的上端穿过氯甲烷气体分布器。

7.据权利要求6所述的换热介质均布的列管式有机硅流化床反应器，其特征在于，所述氯甲烷气体分布器为倒锥形分布器，其锥度为60°~180°之间。