[发明专利]一种双层流化床反应器

说明书

技术领域

本发明涉及化工设备领域，涉及一种双层流化床反应器。

背景技术

流化床是利用流体通过颗粒状固体床层，流体流过床层的阻力大于床层颗粒的重量时，固体颗粒处于悬浮运动状态，可以像流体一样可以流动起来的床层形式。与其对应的反应器就是流化床反应器。结构形式上流化床反应器有循环流化床反应器和固定流化床反应器。循环流化床有固体物料连续进料和出料，用在固相加工和催化剂易失活的反应过程。固定流化床无固体物料连续进料和出料，固体颗粒长时间内不发生明显变化。

与固定床反应器相比，流化床反应器中的颗粒与流体一样能自由地流动，有以下主要优点：床层具有高效的传热性能，床层内部温度均匀，易于控制，特别适用于强放热反应体系；可实现催化剂的连续反应和再生循环操作，适用于催化剂失活较快的反应；通过分离体系可以实现固体物料的连续输入和输出。基于以上优点，流化床反应器在石油化工领域有较快的发展，特别是石油催化裂化方面有较成熟的应用。

由于流态化技术的特性，流化床反应过程受到的影响因素很多。催化剂的物理性能、反应停留时间分布、两相分离、气体分布等都影响到流化床稳定运行。可以通过对流化床反应器进行改进，如加入大孔分布板形成双层或多层反应器，设计分布效果更好的气体分布器和高效的旋风分离装置等提高流化床的反应性能，扩大流化床反应器的应用范围。专利CN200610113710.0利用多段流化床反应器制备氯乙烯，在流化床的不用轴向高度处设置带孔气体分布板，将流化床分隔成两个或多个催化剂堆积区，以提高氯乙烯的选择性。专利ZL200610114092.1利用多级流化床反应器由丙烯氧化制备丙烯酸，采用分布效果更佳的气体分布器和活性较好的催化剂，增强气固的接触效果，丙烯转化率较好。专利CN200920234619.3利用双层流化床制取氢气，通过中间布风板将反应器分成上下两层，外侧由溢流管连接。

以上双层或多层流化床反应器通过在反应器中加入气体分布板实现双层或多层结构，但这种结构对控制上层催化剂藏量，稳定催化剂流化状态存在缺陷，并且反应器结构复杂，不能根据反应情况对反应器实现单层双层或多层反应器的切换。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供了一种双层流化床反应器，解决现有技术中不能根据反应情况对反应器实现单层双层或多层反应器的切换的问题。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种双层流化床反应器，包括反应器壳体，所述反应器壳体由反应段和扩大段两部分组成，所述反应段包括反应器上层和反应器下层，反应器下层由气体入口连接的气体分布器以及气体分布器上面的下层密相区和下层稀相区组成；反应器上层由大孔分布板以及大孔分布板之上的上层密相区和上层稀相区组成；反应器上层和反应器下层各有一个催化剂入口，由一条管道分支为两条管道分别连接两个催化剂入口，管道设有阀门；上层密相区和下层密相区通过外部溢流管连接，催化剂可通过外部溢流管实现催化剂从上层向下层的流动，实现两层催化剂藏量的平衡，溢流管中部安装有阀门可以对流通量进行调节。

所述扩大段的气体出口连接旋风分离器或过滤器，分离气固两相，将较细颗粒分离下来，防止随气相带出反应器。

所述管道和溢流管上的阀门为滑阀或调节阀，可以通过自动或手动实现对管道中催化剂流通量的控制和调节。

所述气体分布器位于反应器底部，为泡帽式分布器、管式分布器、多孔板式分布器和浮阀式分布器中的任何一种。

所述大孔分布板的开孔率为1％-10％，开孔数量为20-50个。

所述旋风分离器与反应器壳体的顶端连接，旋风分离器的出口即为反应器的出口，旋风分离器采用一级或多级结构形式。

在催化剂输送管道、反应器下层和上层装有压力变送器、压差变送器和热电偶。

所述反应器感应器材料为碳钢或不锈钢等，并添加耐磨衬里。

一种双层流化床反应器的操作方法，气相通过气体入口进入反应器，将催化剂从管道通入，调节管道和溢流管上的阀门，催化剂为造粒成型后的圆球形催化剂，催化剂的平均粒径为60-150μm，并且具有一定的耐磨性能，以减少催化剂的跑损。催化剂的活性成分为Y型或SAPO-34分子筛或负载型催化剂，催化剂在循环流化床的循环量为催化剂总藏量的0.1-3倍。

所述气相入口可以是氮气等惰性气体，空气或经气化后反应物等，以及他们部分的混合物，反应器中气速为0.01-2.0m/s。

反应器的各个结构位置设置压力温度测量仪表，操作温度为室温-600℃，反应压力为0MPa-0.4MPa。