TWI329531B - Device for introducing gas into a fluidized bed, and process therefor - Google Patents

Description

1329531 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種將氣體輸入流化床之裝置及一種設有該裝 置之流化床反應爐。此外，本發明尚有關一種以該流化床反應 爐使乙烯氣氧化成1，2—二氯乙烷之方法。 【先前技術】 流化床反應爐中通常放置有一堆細顆粒固體，以作為欲進

行反應之催化劑。輸入反應爐以進行反應的物質大部分為氣 體’由反應爐頂部離開的反應產物亦是氣體。反應物質的輸入 及混合在反應爐下部進行’尤其是在流化床上方及/或下方。 使反應完美之一重要關鍵在於氣體輸入及分佈系統，該系統使 反應物質混合及與催化劑接觸。流化床由於輸入的氣體而被保 持為漂洋狀態，故具近似液體之特性。如此使得發熱反應時冷 媒的排熱較為容易，該冷媒以適合此處之結構，如管路，而^ 反應爐中循環。發熱反應可以特殊的加熱裝置支援，例如加熱 板。 ”’、

氣態反應物質通過流化床後，離開流化床的氣流帶走流化 床顆粒。由於經濟及生態考量’該被走之顆粒需被沉積，缺後 化床。回收流化床顆粒之適當裝置例如為離心分離 L 但其大部分無法分離出所有的流化床顆粒，特別 如催化劑塵），而使其被失去。由於流化床顆粒 貝失而導致的催化_朗此職置之轉雜為不利。此 離出來==毒性或會破壞環境，故將其由反應產物中分 3 1329531 由於上述理由，故最好儘量避免生成細顆粒。 田顆粒的生成主要係由於流化床内部、冷卻管及反應爐壁 ^研磨及摩擦’或者是氣體輸入管。細顆粒的生成增加可能是 流化床顆粒㈣磨性所致，—攜帶材料攜帶的催化劑之财磨 性-，由攜帶材料決定。但使㈣磨（硬）的流化床顆粒會使 冷卻管及氣體輸人管醜損增強，故修理成本及修理所造成的 生產停頓時間增加。 【發明内容】 本發明係有關-種將氣體輸入流化床之褒置及一設有該裝 置之抓化床反應爐。此外，本發明尚有關—種以本發明流化床 反應爐使乙蝉氣氧化成1，2_二氯乙貌之方法。 本發明之目的因此在於提供一種流化床反應爐氣體輸入裝 置之改良’其可以最低花費降低由於催化劑被研磨及隨氣流排 出所造成的催化劑損失。 本目的由本發明將氣體輸入流化床之裝置而達成，其包括 至夕位在化床下方及/或上方的氣體輸人管，其特徵為， 氣體輸入管在管口前方及/絲口處設有渦流產生件。 ^發明之有利設計參射請專利範圍附屬項。流化床尤其 可疋-流化床反紐之献床，尤其特別是—垂直流化床反應 爐。反應爐可設作壓力承載，以容置氣體及至少一由 顆粒狀固體構成的流化床。 本發明將氣體輸入流化床之裝置的特徵為，氣體輸入管可 使被輸送的氣流產生渦流。 4 本發明意外的發現，催化劑的磨碎可藉簡單地修改一般 使用的氣體輸入管使得氣體輸入管輪送的氣流產生渦流而被 減^。因此種渦流會使得由氣體輸人管流出之氣流的速度分佈 口 B壁附近的體積流增大而改變。例如可使產生渦流的氣流以 在氣體輸人管截面上接近蚊的速度分佈流出氣體輸入管。 如氣體輸入管設在流化床下方，則藉氣流形成渦流而改 良體積流速度分佈可進—步甚至完全防止紐輸人管緣的流 化床顆粒掉人氣體輸人管巾而被磨成細顆粒及排出反應爐。亦 即可有利地減少排塵。 、氣體輸入管設在流化床上方時，塵的生成及排出同樣被 2。此處尤其可減少氣體輸人f及冷卻f的磨損。其原因可 能是氣流流出時的氣泡不被直接向上引導。 本發明一有利貫施例中使氣體輸入管輸送的氣流產生渦 流^方法為，將渦流產生件（尤其是在流出口端）設作管體一 狹乍處或擴大處。此狹窄處可例如由—至少部纽在氣體輸入 管内壁的環形凸起構成。管體狹窄處或擴大處亦可由一設在内 壁上的螺紋構成。特別有利的是使狹窄處具—邊緣，尤其是一 鋒利邊緣’因如此有利於渦流的形成。此外，渦流產錄可另 具至少- f_及/或至少—渦流柵及/或至少—孔板。渦流產 生件可設在氣體輸入管管口及/或氣流方向之管口前方。 為使能更進一步暸解本發明之特徵及技術内容，請參閱 以下有關本發明之詳細綱與關，然而所關式僅提供參考 與說明用，並非用來對本發明加以限制者。 【實施方式】 以下將依據附圖所示之實施例詳細說明本發明。 1329531 首先參閱圖1。圖1顯示一流化床反應爐，其具一耐壓 外殼1、一位於該耐壓外殼1之流化床4，以及一將氣體輸入 5亥流化床4中之裝置。該將氣體輸入反應爐中之裝置包括複數 條設在流化床4上方將氣流由上方輸入流化床4的氣體輸入 官3，以及複數條設在流化床4下方將氣流由下方輸入流化床 4的的氣體輸入管2。如設在流化床4上方及下方之氣體輸入 管的兩放大示意圖所示，習知技術一般所用氣體輸入管戴面會 出現一基本上為拋物線形的氣流速度分佈5。圖1所示反應爐 直徑為28cm，高度為2.3m。 接著參閱圖2。圖2顯示設有本發明氣體輪入管之流化 床反應爐，其與圖1所示反應爐之差別在於，圖2之本發明氣 流輸入袋置的氣體輸入管管體設有一狹窄處，以使氣流形成滿 流。氣體輸入管2 ’ 3為此而在流出口端内面具一環形凸起 6。如设在流化床4上方及下方之氣體輸入管的兩放大示意圖 所示’環形凸起6由於使管邊緣附近的氣流速度增加，故使得 習知技術中的拋物線形氣流速度分佈5變平。尤其可使氣體輸 入官流出氣流的速度分佈5在氣體輸入管戴面上基本上呈穩 定狀態。 圖2之流化床反應爐特別適用於乙烯的氣氧化，以下將 以其為例而說明。 氯氧化一般係指一烯，此處為乙稀，與氣化氫及氧或一 含氧氣體，如空氣，反應而生成一飽和氣化烧，此處為1，2 —二氯乙烷，以下稱做E D C，其反應式為： C2H4 + 2 HCL + 1/2 02 - > C1-CH2-CH2-C1 + H20 該反應使用一催化劑，其由塗佈於氧化鋁顆粒上的氣化銅（j 6 1329531 I )構成。催化劑顆粒的平均顆粒直徑約為50 m m，顆粒範圍 為20-120 m m。顆粒密度约為I600kg/m3。催化劑顆粒由於循 環氣體及反應氣體的流入而形成一流化床。 圖2所示本發明流化床反應爐中被輸入加熱至15〇。〇的氣 態反應物質。此處為63Nm3/h氣化氫與l7Nm3/h氧的混合物， 其由流化床4上方的氣體輸入管3被輸入催化劑流化床4。一 32Nm3/h乙烯與60Nm3/h循環氣體構成的混合物則由下方的 氣體輸入管2在溫度1 5 CTC及壓力4.7 bar下流入催化劑流 化床4。氣體輸入管2中的平均流速為L3 m/s，氣體輸入管 3 _的平均流速為1.〇 m/s。 为佈於反應爐截面的反應物質在流化床4下部所謂的混合 區混合，而與催化劑發熱反應。反應出現的反應熱為238 5 KJ/mol，其經冷卻官(未示出）而被—熱撝帶體帶走。反應溫度為 2321： ’反應壓力為4.2 bar。 由反應則後流化床顆粒數量的測量得知，因催化劑顆粒被 磨碎及卩过軋體而排出所造成的催化劑損失為每t 約 g ° 對照例 · 為進行:比較’而以圖！所示習知流化床反應爐在相同條 下使乙烯氣氧化為EDC。由流化床顆粒數量的測量得知，催 日=貝失為每t EDC約48 g，亦即為本發明流化床反應爐損失 置的大約7倍。 【圖式簡單說明】 圖1係-種流化床之示意圖，其設習知 輸入流化 之氣體輸入管。 7 1329531 圖2係一種流化床之示意圖，其設本發明將氣體輸入流化 床之氣體輸入管。 【主要元件符號說明】 耐壓外殼 1 氣體輸入管 2 氣體輸入管 3 催化劑流化床 4 氣流速度分佈 5 環形凸起 6

Claims (1)

1329531 • 秦 .· 申請^利範^ :- 七 -V- y, 一種將氣體輪人航权裝置，蘇_—位在流 或上方的氣體輸人管，其特徵為，氣體輸人管在管口 二方及管讀設有麻產生件，射職產生件 =體-狹窄處或擴大處，且顺產生件至少部分由二 構成。 '、 2 =申請專利範㈣1項所述之裝置，其中狹窄處具至少一邊 3、 如中請專利範圍第項所述之衫，其中献產 至少一凸起。 4、 如1請專利範圍第3項所述之裝置，其中渦流產生件具至少 一篩網及/或至少一渦流柵及/或至少一孔板。 5、 如中請專利翻第4項所述之裝置，其中氣體輸人管具使管 截面上速度分佈恆定之渦流產生件。 6、 如中請專利範圍第5項所述之裳置，其中氣體是乙烯、氧及 /或氯化氫。 7、 一種流化床反應爐，其設有如申請專利範圍第丄至6項中之 任一項所述之裝置，該流化床反應爐係具有一耐壓外殼、一 位於該耐壓外殼内之流化床及一將氣體輸入該流化床中之裝 置。 8、 一種使用一流化床反應爐製備2，2—二氯乙烷之方法，該 流化床反應爐設有申請專利範圍第2至6項中任一項所述之 裝置，其將乙婦、氧及/或氯化氫輸入一催化劑流化床。 9、 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中設在流化床下方的氣 體輸入管以0.5至10 m/s的平均流出速度流出。 10、 如申請專利範圍第8項所述之方法，其令設在流化床下方的 9 1329531 氣體輸入管以3至6m/s的平均流出速度流出。 11、如申請專利範圍第8項所述之方法，其中設在流化床上方的 氣體輸入管以0.7至10 m/s的平均流出速度流出。 1 2、如申請專利範圍第8項所述之方法，其中設在流化床上方的 氣體輸入管以2至5 m/s的平均流出速度流出。