一种固定床-流化床反应器及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种化工领域的反应器及其应用，更具体地说，涉及一种用于化工过 程的固定-流化床反应器及其应用。 技术背景
[0002] 过程强化是指在生产及加工过程中运用新技术和新设备，实现反应过程与传热、 传质及浓度等过程因素之间的最优匹配，从而提高能量效率，增大设备生产能力，减少废物 排放。化工过程强化是国内外化工界长期奋斗的目标，近年来更加引起了人们的重视。在 美国等许多发达国家，化工过程强化被列为当前化学工程优先发展的三大领域之一。
[0003] 在化工反应过程中涉及多种复杂反应，而且有些反应为可逆反应，产物浓度影响 着平衡反应，为强化反应过程，需要引入物理或化学手段来降低某些反应物浓度，以此强化 目的产物收率。在实现这些过程强化手段时，需要相应的反应器相配合实施。
[0004] US7501111B2提出了一种用于SOjP H2S转化为硫和水的管式克劳斯催化反应装 置（径向流反应器），包含硫分离器、至少一个同心管式反应器（径向反应器）和环形冷凝 区（热交换介质流动区域）。硫分离器包含反应气、过程气通道和至少一个液硫入口。过程 气通道设有出口，温度控制区包含热交换介质的出入口。反应器位于过程气通道和反应气 通道之间。反应器包含环状催化反应区，紧邻反应气通道和冷凝区。反应器将冷凝器和径 向流反应器耦合起来，强化了反应过程。
[0005] CN1150331C提出一种移动床径向反应器，包括一个壳体，壳体由圆形侧壁、上封头 和底部封头组成，壳体内设有沿壳体轴向由内到外依次布置的内网和外网，内网和外网之 间形成环形空间，壳体上设有反应物入口、反应物出口，上部封头上设有催化剂导入管，底 部封头设有催化剂排出管，催化剂导入管和排出管与环隙空间相连，催化剂排出管在底部 封头的内表面上形成开口，其特征在于：在内网的下部设有裙座，裙座的外表面有上到下沿 内部网向外网的方向倾斜，其上缘与内网相连，下缘的径向位置位于所述催化剂排出管的 径向位置的内侧。
[0006] US7125529B2提出了一种具有两种催化剂床层的径向流动反应器。反应器包括出 口、入口、三个同轴的中心管、第一催化剂床层、第二催化剂床层。反应器外壁和最外中心管 构成的环隙为流体出料通道，并和反应器进口相连；最外中心管和居中的中心管构成的环 隙区为第一床层区，居中的中心管和最内的中心管构成的环隙区为第二床层区，中心管围 成的区域为流体通道，并与反应器出口相连。各中心管允许流体通过，并阻止催化剂通过。 这种反应器只适应催化剂活性不变的过程。
[0007] US8101133B2提出了一种径向流反应器，反应器的催化剂床层为两层催化剂床层， 每层催化剂的物性不同。这种径向流反应只能适应反应过程中催化剂活性不变的反应过 程，不能适应催化剂缓慢失活的反应过程。
[0008] 在一些复杂的反应过程中，反应需要不同种类的催化剂，部分反应对催化剂活性 没有影响，部分反应会造成催化剂失活，失活的催化剂需要再生。如果这些反应过程分开进 行，则未失活的催化剂就不需要再生。一旦将这些反应过程耦合在一起进行，传统的反应器 满足不了这种反应过程，势必造成所有催化剂都进行再生，造成能源的浪费。
【发明内容】
[0009] 本发明要解决的技术问题是提供一种过程强化的固定床_流化床反应器，可装填 两种不同性质的催化剂。本发明要解决的技术问题之二是提供这种固定流化床反应器的应 用方法。
[0010] -种固定床-流化床反应器，反应器自上而下分为颗粒沉降区、反应区和气体缓 冲区，所述的反应区沿径向由外向内或者由内向外分为固定床层和流化床层；所述的固定 床层下部经所述的气体缓冲区与所述的流化床层相通，固定床层、流化床层与气体缓冲区 之间设置气体可通过、催化剂颗粒不可通过的隔离板，所述的固定床层上部与所述的颗粒 沉降区之间封闭，所述的流化床层上部与所述的颗粒沉降区相通，所述的固定床层上部设 置流体进料口，所述的颗粒沉降区内设置气固分离器，所述的气固分离器的气相出口为反 应器的流体出料口，所述的流化床层还设置流化催化剂进口和出口。
[0011] -种固定床-流化床反应器的应用方法，采用两种具有协同作用的催化剂，所述 的固定床层内装填不易失活的第一种催化剂，易失活的第二种催化剂经流化催化剂进口进 入流化床层，反应原料由流体进料口进入固定床层，与第一种催化剂接触反应生成反应产 物，反应产物油气流出固定床层进入气体缓冲区，由气体缓冲区进入流化床层，反应产物在 第二种催化剂上继续反应后经过流化床层进入颗粒沉降区，经气固分离器进行气固分离， 分离出的反应油气流出反应器，得到产品；分离出的第二种催化剂返回流化床层，流化床层 中的第二种催化剂逐渐失活，经流化催化剂出口移出反应器，进入再生器中再生后返回循 环利用。
[0012] 本发明所提供的固定床-流化床反应器及其应用方法的有益效果为：
[0013] 本发明提供的固定床_流化床耦合的反应器，可以装填两种具有协同作用，失活 速度不同的催化剂。固定床层装填不易失活的第一种催化剂，流化床层装填较易失活的第 二种催化剂，使得第一种催化剂不随第二种催化剂再生而再生、还原。可减少催化剂的磨损 并节省能耗，简化了装置建设及操作过程，并有利于实现生产的连续化反应、再生。另外，本 发明提供的反应装置结构简单，生产效率高。
【附图说明】
[0014] 图1为本发明提供的第一种固定床-流化床反应器结构示意图；
[0015] 图2为本发明提供的第二种固定床-流化床反应器结构示意图；
[0016] 图3为本发明提供的固定床-流化床反应装置流程示意图。
【具体实施方式】
[0017] 本发明提供的固定床-流化床反应器是这样具体实施的：
[0018] -种固定床-流化床反应器，反应器由上至下分为颗粒沉降区、反应区和气体缓 冲区，所述的反应区沿径向由外向内或者由内向外分为固定床层和流化床层；所述的固定 床层下部经所述的气体缓冲区与所述的流化床层相通，固定床层、流化床层与气体缓冲区 之间设置气体可通过、催化剂颗粒不可通过的隔离板，所述的固定床层上部与所述的颗粒 沉降区之间封闭，所述的流化床层上部与所述的颗粒沉降区相通，所述的固定床层上部设 置流体进料口，所述的颗粒沉降区内设置气固分离器，所述的气固分离器的气相出口为反 应器的流体出料口，所述的流化床层还设置流化催化剂进口和出口。
[0019] 优选地，所述的流固定床-流化床反应器中，所述的的颗粒沉降区、反应区和气体 缓冲区的高度比范围为（〇· 1-0. 6) :1 : (0· 1-0. 6)，更优选（0· 2-0. 4) :1 : (0· 2-0. 4)。
[0020] 优选地，所述的固定床-流化床反应器中，所述的的固定床层与所述的流化床层 的截面积之比为1 : (0. 4-1. 5)，更优选1 : (0. 8-1. 2)。
[0021] 所述的颗粒沉降空间的横截面积大于所述的流化床层的横截面积，所述的颗粒沉 降空间与所述的流化床层的横截面积之比为：（1~16) :1，优选为（1.2~9) :1。
[0022] 优选地，所述的固定床-流化床反应器中，所述的流化