[发明专利]用于向微通道反应器中加载微粒的系统和方法

说明书

本发明涉及微通道反应器技术领域，公开了一种用于向微通道反应器中加载微粒的系统和方法。所述系统包括输送气控制单元、微粒储罐、除尘装置、输送管道、分配器和微通道反应器；输送气控制单元用于分阶段控制进入所述微粒储罐的气体速度，使初始阶段的气流小于微粒初始流化速度，其它阶段气流不小于初始流化速度；分配器包括与输送管道连接的通道部分以及扩径部分，扩径部分的下端面与微通道反应器的上端面相配合，以使分配后的流化微粒进入微通道反应器的反应微通道中。本发明的方法结合所述系统可以均匀地将固体微粒加载到微通道反应器中的各个反应通道，避免因装填不均造成反应过程中流体分布存在偏流使反应恶化的结果。

技术领域

本发明涉及微通道反应技术领域，具体涉及一种用于向微通道反应器中加载微粒的系统和方法。

背景技术

微通道反应技术是二十一世纪化学工程学科的新技术之一，具有常规反应器不可比拟的优势，具体表现在：反应通道为微米级别，表面积大，反应器具有很高的传质和传热速率；传热系数高，使化学反应可在等温条件下发生，避免了“飞温”现象；使高活性、低强度催化剂应用成为现实；模块化的形式使工程放大简单；单位体积反应器反应负荷高，实现大反应器的小型化。然而，将固体颗粒(例如催化剂)均匀地填充到微通道反应器中是限制微通道反应器在多相催化领域应用的难题之一。微通道反应器尺寸小(微米级别)、通道数量多(通常在数百至数千个)，将微粒材料填充到通道中，需要保证各个通道均匀装填，且某些条件下需将不同种类的微粒装填到需要的位置，在实际情况中经常会出现装填后微通道中存在空隙或者不同通道的颗粒装填密度不同，对反应器压降和流体分布产生影响，继而造成反应器功能的损失。

CN1607032A公开了一种使催化剂下落到固定床多管反应器的反应管内而装填催化剂的方法，该方法是在装填过程中，在反应管内插入一种链式物质，使得链式物质的低端位置高于催化剂层的上端，其在很大程度上避免催化剂在装填过程中“架桥”以及催化剂下落的物理冲击对催化剂的损坏。

CN1143537A公开了一种均匀地将固体颗粒催化剂装填到列管反应器中的方法，该方法在装填催化剂时，催化剂被分成流量相同的若干细流，以相同的速度被装填到反应器中。该方法是应用于列管式反应器的催化剂装填，其反应器由多根直径为15～50mm的管组成，催化剂颗粒的尺寸在1～5mm，反应器体积大，具有良好的操作空间，可以使用导流链、分配器等设备辅助装填。然而微通道反应器的反应通道和催化剂尺寸均比常规反应小一个数量级，致使导流链、分配器等设备无法使用。

CN101918128A公开了一种向微通道反应器中加载和卸载微粒的方法，该方法将一个超声波发生器放置在微通道反应器的上端，在装填时利用超声波产生震动，使催化剂颗粒从反应器上端逐步加入，可以较为密集的填充到微通道中。该方法还提出在微通道反应器上端设置一个储存器，在储存器内填入微粒；所述储存器包括滑动门，滑动门可以移动以形成开口，可以从微通道反应器下端通入气体，将颗粒吹出微通道，然后减小气体的流速，使微粒重新填充所述微通道，几次流化循环后，得到均匀填充的微通道。尽管该方法实现了颗粒的均匀填充，但操作复杂，需要多次流化循环。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种用于向微通道反应器中加载微粒的系统和方法，本发明不仅能实现微粒的均匀填充，而且具有操作简单等特点。

根据本发明的第一方面，本发明提供了一种用于向微通道反应器中加载微粒的系统，该系统包括输送气控制单元、微粒储罐、微粒储罐、除尘装置、输送管道、分配器和微通道反应器；其中，所述微粒储罐的上部设有用于加入微粒的加料口、下部设有用于通入气体的气体入口，罐内设有气体分布器；

所述输送气控制单元可分阶段控制进入所述微粒储罐的气体速度，使初始阶段的气流小于所述微粒的初始流化速度，其它阶段的气流大于所述微粒的初始流化速度以实现对微粒的流化，得到流化微粒；

所述除尘装置用于除去所述初始阶段的气体与所述微粒接触所得罐顶气，以除去微粒中的较轻部分；