专利名称：移动床径向反应器冷模装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种并排放置的多级串联移动床冷模实验装置，该实验装置用于为实验室规模和中试规模的移动床反应装置的优化设计提供基础数据。
背景技术：
移动床径向反应器是在反应器顶部连续加入颗粒状催化剂或块状固体反应物，随着反应的进行，固体物料在重力的作用下逐渐下移，最后自底部连续卸出，气相反应物从侧面径向通过床层进行反应，气相物料汇集在中心管中排出。由于固体颗粒之间基本上没有相对运动，但却有固体颗粒层的下移运动，因此，也可将其看成是一种移动的固定床反应器。与固定床反应器及流化床反应器相比，移动床反应器的主要优点是固体和流体的停留时间可以在较大范围内改变，返混较小(与固定床反应器相近)，对催化剂活性或固体反应物性状以中等速度(以小时计)变化的反应过程也能适用。与此相比，固定床反应器和流化床反应器分别仅适用于催化剂活性或固体反应物性状变化很慢(以月计)和很快(以分、秒计)的反应过程。目前，应用移动床径向反应器的重要化工生产过程有连续重整和二甲苯异构化等催化反应过程。连续催化重整是石化领域第二大石化加工过程，而移动床径向反应器是其关键设备，但该技术一直被美国UOP和法国IFP两大公司垄断，因此，开发连续重整工艺的移动床径向反应器技术，打破国外的技术垄断，对于促进我国石化行业的技术进步具有极其重要的意义，正吸引越来越多的科研机构和高等院校的高度关注。开展移动床径向反应器的研究，离不开实验室规模和中试规模的试验装置。虽然工业规模移动床径向反应器有较成熟的技术借鉴，但较小规模，尤其是实验室规模的试验装置相对缺乏，特别是小尺寸固定床反应器的设计和固体物料的流量控制是技术难点和重点。
发明内容本实用新型的目的是提供一种移动床冷模实验装置，用于研究固体颗粒催化剂在移动床径向反应器中的流动状态及催化剂在两反应器间转移的流量控制及气力输送的条件，为实验室规模和中试规模的移动床反应装置的优化设计提供基础数据。为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供了一种移动床径向反应器冷模装置，其特征在于包括至少两级串联的移动床径向反应器单元，其中，移动床径向反应器单元包括一反应器，在反应器的上方设有一加料斗，加料斗通过加料管向反应器加料，反应器底部通过出料管连接一固体物料卸料流量控制装置，前级移动床径向反应器单元的固体物料卸料流量控制装置连接后级移动床径向反应器单元的加料斗，最后一级的移动床径向反应器单元的固体物料卸料流量控制装置连接一固体物料收集桶，在反应器上连接有气相物料进料计量装置及排放气体计量装置，气相物料通过气相物料进料计量装置进料，在除最后一级外的每级移动床径向反应器单元的固体物料卸料流量控制装置的出口端连接有流量计量装置。[0006]进一步，所述反应器包括外管及嵌套在外管内的中间管，在中间管内设有内管，气相物料进料口设于外管上，在中间管的顶部设有固体物料加料管，固体物料加料管位于内管的左右两侧，在中间管的底部形成有固体物料出料口，在内管的顶部形成有气体物料出料口。除第一级外其他各级移动床径向反应器单元的加料斗的容积不超过固体物料半小时内流过的体积，第一级移动床径向反应器单元的加料斗的容积至少为m，m=2*n*a，其中，η为单个移动床反应器固体物料藏量，a为移动床径向反应器单元的总级数。所述加料斗及所述反应器均采用玻璃或有机玻璃透明材料加工而成。本实用新型提出的移动床径向反应器冷模装置，流程简单、材料透明、控制方便、 投资少，可直观观测固体物料在移动床和提升管中的流动过程，为移动床反应器流体力学研究、床层气固物料流量比的模型建立及提升气流量的确定提供实验数据。通过固体物料流量控制方案的验证，使得固体物料在径向反应器中相对勻速地向下流动，并相对勻速地在反应器间流动，为实验室规模或中试规模的移动床反应装置的优化设计提供基础方法。 对于连续重整和二甲苯异构化等领域的催化剂开发及新工艺路线的探索等科学研究，具有极大的应用价值。
图1为实施例所公开的一种移动床径向反应器冷模装置示意图；图2为反应器结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型更明显易懂，兹以一优选实施例，并配合附图作详细说明如下。在图1中，实线表示催化剂管线，虚线表示工艺物料管线，而点线则表示提升气管线，催化剂管线采用Teflon材质或其他透明软管。如该图所示，本实施例所公开的一种移动床径向反应器冷模装置包括四级串联的移动床径向反应器单元，每一级的移动床径向反应器单元包括一反应器，即图中的第一级反应器2、第二级反应器8、第三级反应器14及第四级反应器20。在每个反应器的上方都设有一加料斗，即第一级加料斗1、第二级加料斗7、 第三级加料斗13及第四级加料斗19，加料斗通过加料管向反应器加料，加料的速度由最后一级移动床径向反应器单元的卸料速度决定，且第一级移动床径向反应器单元至倒数第二级移动床径向反应器单元的卸料速度与之一致。每个反应器底部通过出料管连接一固体物料卸料流量控制装置，即第一固体物料卸料流量控制装置5、第二级固体物料卸料流量控制装置11、第三级固体物料卸料流量控制装置17及第四级固体物料卸料流量控制装置23，第一固体物料卸料流量控制装置5、第二级固体物料卸料流量控制装置11、第三级固体物料卸料流量控制装置17及第四级固体物料卸料流量控制装置23中的物料流量一致。前级移动床径向反应器单元的固体物料卸料流量控制装置连接后级移动床径向反应器单元的加料斗，最后一级的移动床径向反应器单元的固体物料卸料流量控制装置，即第四级固体物料卸料流量控制装置23，连接一固体物料收集桶M，实验的固体物料收集在固体物料收集桶M中，从中取样可以检测固体物料经过多级移动床反应器后的形状变化。为了模拟气固相反应过程，测定移动床中的“贴壁”和“空穴”对应的气体流量，在每个反应器上连接有一个气相物料进料计量装置及一个排放气体计量装置，气相物料通过气相物料进料计量装置进料，如图1所示，分别为第一级气相物料进料计量装置3、第二级气相物料进料计量装置 9、第三级气相物料进料计量装置15及第四级气相物料进料计量装置21，第一级排放气体计量装置4、第二级排放气体计量装置10、第三级排放气体计量装置16及第四级排放气体计量装置22。为了测定不同流量的固体颗粒在两个反应器单元中的输送气体流量，在除最后一级外的每级移动床径向反应器单元的固体物料卸料流量控制装置的出口端连接有流量计量装置，即第一级流量计量装置6、第二级流量计量装置12及第三级流量计量装置18。本实用新型提供的一种移动床径向反应器冷模装置在常压下操作，加料斗及反应器均采用玻璃或有机玻璃透明材料加工而成。除第一级外其他各级移动床径向反应器单元的加料斗的容积不超过固体物料半小时内流过的体积，第一级移动床径向反应器单元的加料斗的容积至少为m，m=2*n*a，其中，η为单个移动床反应器固体物料藏量，a为移动床径向反应器单元的总级数。气相物料进料计量装置和提升气流量计量装置的计量部件为气体质量流量控制器。排放气体计量装置的计量部件为湿式气表、干式气表、气体质量流量计或其他可远传信号的流量计。固体物料卸料流量控制装置的核心部件为一端密封的半球阀，在执行机构的驱动下旋转180°，将上游的物料一腔接一腔地转移至下游。阀球内腔的大小和阀的动作频率决定了固体物料的流量。自半球阀卸放的固体物料立即被提升气输送到下一个移动床反应器单元或直接排放到固体物料收集桶M中。如图2所示，所述反应器包括外管27及嵌套在外管27内的中间管观，在中间管 28内设有内管四，气相物料进料口沈设于外管27上，在中间管观的顶部设有固体物料加料管30，固体物料加料管30位于内管四的左右两侧，在中间管观的底部形成有固体物料出料口 35，在内管四的顶部形成有气体物料出料口 31。外管27与中间管观构成气相物料分配区域34，为了保证气体物料均勻通过床层，中间管观开孔或开槽，孔的直径或槽的宽度小于固体颗粒外径，孔的个数或槽的条数尽可能多。中间管观和内管四构成移动床的床层区域33，固体颗粒自对称分布的两根加料管落入床层，在重力的作用下向下移动，气相物料自上而下从四周径向进入床层，与固体物料接触，通过内管四上的孔道和缝隙从气体物料出料口 31排出。
权利要求1.一种移动床径向反应器冷模装置，其特征在于包括至少两级串联的移动床径向反应器单元，其中，移动床径向反应器单元包括一反应器，在反应器的上方设有一加料斗，加料斗通过加料管向反应器加料，反应器底部通过出料管连接一固体物料卸料流量控制装置，前级移动床径向反应器单元的固体物料卸料流量控制装置连接后级移动床径向反应器单元的加料斗，最后一级的移动床径向反应器单元的固体物料卸料流量控制装置连接一固体物料收集桶，在反应器上连接有气相物料进料计量装置及排放气体计量装置，气相物料通过气相物料进料计量装置进料，在除最后一级外的每级移动床径向反应器单元的固体物料卸料流量控制装置的出口端连接有流量计量装置。
2.如权利要求1所述的一种移动床径向反应器冷模装置，其特征在于所述反应器包括外管(27)及嵌套在外管(27)内的中间管(28)，在中间管(28)内设有内管(29)，气相物料进料口(26)设于外管(27)上，在中间管(28)的顶部设有固体物料加料管(30)，固体物料加料管(30)位于内管(29)的左右两侧，在中间管(28)的底部形成有固体物料出料口(35)， 在内管(29 )的顶部形成有气体物料出料口( 31)。
3.如权利要求1所述的一种移动床径向反应器冷模装置，其特征在于除第一级外其他各级移动床径向反应器单元的加料斗的容积不超过固体物料半小时内流过的体积，第一级移动床径向反应器单元的加料斗的容积至少为m，m=2*n*a，其中，η为单个移动床反应器固体物料藏量，a为移动床径向反应器单元的总级数。
4.如权利要求1所述的一种移动床径向反应器冷模装置，其特征在于所述加料斗及所述反应器均采用玻璃或有机玻璃透明材料加工而成。
专利摘要本实用新型涉及一种移动床径向反应器冷模装置，其特征在于包括至少两级串联的移动床径向反应器单元，其中，移动床径向反应器单元包括一反应器，在反应器的上方设有一加料斗，加料斗通过加料管向反应器加料，反应器底部通过出料管连接一固体物料卸料流量控制装置，在反应器上连接有气相物料进料计量装置及排放气体计量装置。本实用新型提出的移动床径向反应器冷模装置，流程简单、材料透明、控制方便、投资少，可直观观测固体物料在移动床和提升管中的流动过程，为移动床反应器流体力学研究、床层气固物料流量比的模型建立及提升气流量的确定提供实验数据。
文档编号B01J8/12GK202146773SQ20112024646
公开日2012年2月22日 申请日期2011年7月13日 优先权日2011年7月13日
发明者程俊 申请人:迈瑞尔实验设备(上海)有限公司