CN85100040A

CN85100040A - 流化床反应器新型复合内构件

Info

Publication number: CN85100040A
Application number: CN 85100040
Authority: CN
Inventors: 金涌; 张礼; 汪展文; 俞芷青
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University; Qinghua University
Priority date: 1985-04-01
Filing date: 1985-04-01
Publication date: 1986-07-16
Also published as: CN85100040B

Abstract

流化床反应器新型复合内构件属流化床反应器(特别是流化床催化反应器)中用以改善流化质量的内构件。发明为档板与垂直构件有机溶合在一起的复合型构件，并通过构件在床内的合理分布以及构件上设置狭缝、吹气孔及隔板的方法，避免了流化床内“气垫”“气节”的出现，改善了流化质量，并保留了垂直构件便于放大设计的特点。

本发明包括I型和II型二类复合构件，适用于各种水进汽出和水进水出的气——固流化床反应器。

Description

本发明涉及在流化床反应器（特别是流化床催化反应器）中用以改善流化质量的内构件。

流化质量是流化床反应器性能优劣的主要标志，直接影响到生产强度和产品质量，流化床中设置内构件，可以达到抑制气泡聚并长大或破碎更新气泡的目的。

国外一般采用兼作换热管用的垂直管束为内构件，并推荐以当量直径为放大控制指标。（国井大藏、列文斯比尔著“流态化工程”）

国内刊物上先后发表文章（“化学工程”1973，1及1974，1中日流态化1982年会议论文集），介绍了百叶窗型水平档板构件，它与换热管束配合使用，可理解为将水平档板与垂直管束简单加和组成的复合构件，正在国内广为应用。

常用的上述构件各有特色，水平档板构件具有破碎气泡的功能，垂直管束构件放大效应小。两种构件的共同缺点是只能在较低空床表观气速下操作，当气速提高超过一定数值时，在水平档板下面出现含有少量颗粒的“气垫”，而在垂直管束间相应出现“气节”。“气垫”及“气节”的存在，造成流化质量及相间传热传质的严重恶化，从而限制了流化床反应器的生产强度，此外，水平档板还具有严重的放大效应，障碍了在新工艺中的开发应用。

本发明的目的是要提供一种新型的复合内构件，它不仅具有水平档板破碎更新气泡的能力，同时具有垂直管束利用当量直径等指标放大的性能，在结构设计上将水平型与垂直型构件有机地溶合在一起，避免了“气垫”“气节”的出现，达到改善流化质量的目的。

本发明的特征在于取消水平档板构件，改用纵断面呈倒置漏头形的档

板与垂直部件组成构件的整体，整个构件在流化床内交错排列，均匀分布，避免了在床层中出现空隙，保证气泡的均布。利用构件上设置狭缝、吹气孔及隔板的方法，可达到更好地破碎气泡的效果。

本发明通过以下三种部件实现构思：具备有垂直管束作用的部件、破碎更新气泡的部件、以及用以收集气泡的倒置漏头形部件。气泡在上升过程中，被收集到构件中，随即被破碎更新，使流化床内不再出现恶化流化质量的“气垫”“气节”和大气泡，并可按当量直径等指标放大。

针对不同的换热体系，本专利介绍的新型复合内构件又分为两种类型：Ⅰ型构件与水进汽出的换热系统相匹配（汽化率90%以上）;Ⅱ型构件则是专为水进水出（汽化率为10%左右）的U形管换热装置开发设计的。两种类型构件均可达到同样效果，无明显放大效应，易于放大。

本发明的具体结构由附图1，2给出。

图1是Ⅰ型构件的立体示意图。该构件的垂直部件是留有缝隙〔7〕的筛管〔5〕，筛管形式可为园形或方形。筛管上设有纵断面呈倒置漏斗形的档板，称作檐帽〔2〕，筛管内有斜形档板〔6〕。这三种部件相互配合，起到收集气泡、破碎更新以及作为工程放大过程中的基本单元作用。箭头〔3〕表示从构件内喷出的固体颗粒运动方向，箭头〔4〕表示上升气泡的运动方向，〔8〕为气泡及其下部的尾涡，其中携带了部分颗粒随气泡上升。该图表明了气泡在上升过程中被檐帽阻挡收集，通过板间狭缝进入构件内，破碎后形成小气泡继续上升，而固体颗粒则由吹气孔〔1〕喷射而出。构件的存在增加了流化床层的湍动程度。Ⅰ型构件需与换热管束配合使用，在床内按均匀方案布置。

图2是Ⅱ型构件的立体示意图。该构件以换热用垂直管束〔5〕作为构件的垂直部件，它不仅承担着使气泡的空间分布均匀，减少气泡向床中心集中的任务，同时也作为构件其余部分的支撑。气泡在上升过程

中，被纵断面呈倒置漏斗形的档板-屋脊形板〔2〕所收集，在吸入过程中被屋脊形板的齿形边缘及留有的狭缝〔7〕所破碎。气泡尾涡中夹带的固体颗粒则由狭缝〔7〕及板上的吹气孔〔1〕向构件两侧喷出，返回乳相。隔板〔6〕的作用在于将屋脊形板下的空间隔成小室，防止因屋脊形板水平度不够形成的气泡向一侧集中现象。图中箭头〔3〕表示固体颗粒喷射方向，箭头〔4〕则表示气泡上升运动方向。由图2可见，Ⅱ型构件采用每一对屋脊形板构成一组，各组之间相互交错配置，上下两组构成一个单元，在床内亦按均匀方案布置。Ⅰ、Ⅱ型构件均可采取在反应器外组装，然后一次吊装的安装方案。本发明介绍的构件特别是Ⅱ型构件还具有结构简单、易于加工和安装、不易变形等优点。

以上各种部件的相互配置作用，完全符合予期的设想。对冷模试验的大量数据进行了整理归纳，表明本构件用于气-固流化床反应器后，可使流化床由鼓泡流化提前转为湍动流化，这一结论为工业应用中获得的显著效果提供了理论上的解释和依据。

工程放大中，上述三类部件的尺寸放大及相互配合关系遵循给定的放大控制指标，即可消除或减小放大效应。

1.当量直径D_e

Ⅰ型构件

D_e1＝ (4×构件所占有的空间)/(构件所具有的浸润面积) ＝100～200mm

Ⅱ型构件

D_e2＝ (4×单元床高的体积)/(每个重复单元床高内构件总浸润面积) ＝100～200mm

2.开孔率α

Ⅰ型构件

α₁＝ (檐板下缝隙及吹气孔面积总和)/(檐板下截面积-多孔管内截面积) ＝15～25%

Ⅱ型构件：

α₂＝ (单元长度构件上缝隙及吹气孔面积总和)/(单元长度构件的底面积) ＝15～25%

3.压缩比或复盖率β

Ⅰ型构件：檐板压缩比

β₁＝ (多孔筛管内截面积)/(檐板下截面积) ＝2.5～4

Ⅱ型构件：床截面的构件复盖率

β₂＝ (单层构件底面积的总和)/(流化床截面积) ＝40～60%

以上给出各控制指标的可用范围，具体值应根据具体工艺条件选定。

本发明涉及的Ⅰ型复合构件用于φ2m萘氧化制苯酐流化床反应器中，主要生产指标与国内外同类流化床反应器先进指标相比：（表见下页）

由上述对比数据可见，Ⅰ型构件流化床反应器“催化剂原料负荷”及“单位反应器面积投萘量”两项主要生产指标已达国际先进水平，“苯酐克分子收率”居国内先进水平。改造后，每年创收利润100万元以上，产量可实现翻番。

本发明所涉及的新型复合构件，可用于各种气-固相流化床反应器，特别适用于催化反应器，如丙烯、丁烯氧化脱氢、二甲苯制苯酐等流化床催化反应器中，不仅可用于旧有设备的改造挖潜，亦可用于新工艺的开发，可获得强化生产、提高产量及产品收率的显著效果。

Claims

1、流化床反应器复合内构件，该构件由档板[2]与垂直部件[5]组成，其特征在于档板[2]的纵断面呈倒置漏斗型，整个构件在反应器内交错均匀分布。

2、根据权利要求1所述的复合内构件，其特征在于档板〔2〕为屋脊形结构。

3、根据权利要求2所述的复合内构件，其特征在于屋脊形结构档板〔2〕上设有狭缝〔7〕、吹气孔〔1〕和隔板〔6〕。

4、根据权利要求2、3所述的复合内构件，其特征在于工程放大指标为：当量直径100～200mm，开孔率15～25%，复盖率为40～60%。

5、根据权利要求1所述的复合内构件，其特征在于工程放大指标为：当量直径100～200mm，开孔率15～25%，压缩比为2.5～4。