[发明专利]用于强放热反应过程密相循环流化床反应器

说明书

本发明涉及一种用于强放热反应过程密相循环流化床反应器，属化工设备技术领域。

已有的快速循环流化床反应器，其结构原理如图1所示，图1中，1是反应器，2是旋风分离器，3是气固快分器，4是再生器，5是提升管反应器，6是二次风进口，7是一次风进口，8是再生风进口。这种结构在能源、石油化工等领域已有广泛的应用，典型的工业应用过程有催化裂解、流化裂化、丙烯腈合成[魏飞等，石油化工，27(1998)4，pp.276-280]等。快速循环流化床操作气速远大于湍动流化床的操作气速，固体颗粒及反应气流在床内的停留时间较短。另外，床层密度较小，一般床层固含率低于10％。因而，快速循环流化床反应器仅适用于某些特定的反应体系。通常，该类反应器多应用于催化剂快速失活且反应速度较快的气相催化反应过程。但是，快速循环流化床反应器不能满足强放热气固反应过程的工艺要求。

本发明的目的是设计一种用于强放热反应过程密相循环流化床反应器，通过催化剂或引入惰性颗粒在反应器内大量循环，实现对催化或非催化气固强放热反应过程的反应速率及反应温度的有效控制，避免反应温度波动及“飞温”现象，解决反应器选材、防腐、防爆及产品稳定性等一系列问题。

本发明设计的是用于强放热反应过程密相循环流化床反应器，其反应器由上、下二部分组成，上部为扩大段，下部为主床和伴床，主床和伴床之间在下端通过连接管相连，扩大段的上部设有旋风分离器，下部设有冷却风分布器，主床和伴床的下部均设有气体分布器，伴床的上部为固相反应物入口，下部为冷却风入口。其扩大段中的冷却风分布器由内、外两个环管组成，该环管与冷却风入口相通，环管上分布有布气孔管。

本发明设计的用于强放热反应过程密相循环流化床反应器，新型反应器在鼓泡或湍动流化区域内操作，操作气速一般低于0.5米/秒；床层密度较大，床层固含率一般在40％以上。通过催化剂或引入惰性颗粒在反应器内大量循环，实现对催化或非催化气固强放热反应过程的反应速率及反应温度的有效控制，避免了反应温度波动及“飞温”现象，很好地解决了反应器选材、防腐、防爆及产品稳定性等一系列问题。本发明的反应器适用于强放热气相或气固两相反应过程，可实现对反应过程的反应温度及反应速率的有效控制，因而能满足对反应温度、反应速率稳定性要求较高的工艺过程。

附图说明：

图1是已有技术结构示意图。

图2是本发明设计的反应器的结构示意图。

图3是本发明的一个实施例。

图4是图3的A-A剖视图。

图5是图3的B-B剖视图。

下面结合附图，详细介绍本发明的内容。

图2～图5中，11是主床，12是伴床，13是气体分布器，14是扩大段，15是冷却风分布器，16是旋风分离器，17是一次风入口，18是二次风入口，19是伴床风入口，20是冷却风入口，21是产物出口，22是固相反应物入口，23是主床和伴床之间的连接器，24是冷风分布器环管，25是布气孔管。

如图2所示，其反应器的主床11由上、下二部分组成，上部为扩大段14，下部为主床11和伴床12，主床和伴床之间有连接管23相连，扩大段的上部设有旋风分离器16，下部设有冷却风分布器15，主床和伴床的下部都设有气体分布器13，伴床的上部为固相反应物入口22，下部为冷却风入口19。其扩大段中的冷却风分布器由内、外两个环管24组成，该环管与冷却风入口20相通，环管上分布有布气孔管25。

本发明设计的反应器的工作原理如下：

反应器内主床区域11由气相反应物和少量惰性气体进行流化，并在鼓泡或湍动流化区域操作。由于在流化过程中床层膨胀，床层密度减小，使主床区域的床层压降小于伴床12区域。主床11与伴床12之间的这种压力差形成巨大的颗粒循环驱动力，从而反应器内的颗粒可以主床与伴床之间实现高速循环。固体颗粒的高速循环，一方面可以改善床层的混合特性；另一方面亦可使体系温度在整个反应器内趋于均一，有效控制反应器的热点温度。