专利名称：细颗粒流化床反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种细颗粒流化床反应器。
背景技术：
氨氧化法合成烃类化工产品是一种简单、经济的工业方法，现已被广泛应用。细颗粒流化床反应器正是氨氧化法的关键设备，它合理地利用反应气体与催化剂的有效接触，不仅有效地撤除了反应热，而且使反应器阻力降满足要求。因此，细颗粒流化床反应器的流化质量，将直接影响原料的转化率和产品的收率；其次，氨氧化法的主付反应一般为强放热反应，必须及时撤除反应热，否则将导致反应区域温度急骤升高，从而降低目的产物的选择性，并且容易造成结焦和失活。
目前，烃类氨氧化法装置细颗粒流化床反应器内部的换热管一般采用U形管或指形套管。两者的优点是结构简单、易固定、易布置，缺点是U形管在反应器内部焊接点较多，U形管底部易磨损，而且水管弯道多；指形套管的蒸汽通道相对较狭窄，易产生水击现象。故这两种换热结构易发生强烈的振动，影响换热管的使用寿命。而一旦换热管泄漏，将直接影响价格昂贵的催化剂，使之失活，造成巨大的经济损失。其次，流化床反应器内部的换热管使用一定时间后，需要维修或更换，这时不得不在筒体上开孔，操作十分不便。
中国专利CN2494698Y中公开了一种流化床反应器，该反应器的换热结构由设置在筒体内上端的导热油分配箱，与导热油分配箱连接且均匀分布的下垂式悬挂形套管束，以及对套管束进行弹性固定的箍管盘组成，解决了换热管束安装、检修的不便。但对于内置式旋风分离器的细颗粒流化床反应器而言，旋风分离器的料腿直接插入流化床层的浓相区，故不适合设置导热油分配箱。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是现有技术中细颗粒流化床反应器的换热构件振动剧烈，严重影响其使用寿命，从而影响反应温度的控制，及安装、维修不便的缺点，提供一种新的细颗粒流化床反应器。它具有换热效果好，操作平稳，流化质量好，维修方便的特点。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下一种细颗粒流化床反应器，包括反应器筒体、上封头、下封头、原料入口和反应物出口，反应器筒体内设置有二级或三级旋风分离器、换热构件、气体分布器和空气分布板，其中旋风分离器的上端位于流化床层之上且与反应产物出口相连，旋风分离器的下端位于流化床层的浓相区中气体分布器之上；空气分布板位于气体分布器之下、下封头之上；换热构件的上端位于流化床层之上，换热构件的下端位于流化床层的浓相区中、气体分布器之上，换热构件为上端带补偿圈的直通型换热管，换热构件两端与反应器筒体的连接处采用整体套管过渡。
上述技术方案中，优选方案为换热构件根据反应器内撤热的需要均匀分布；换热管优选方案为用支架固定。补偿圈的半径为换热管公称直径的1.5～10.0倍，补偿圈的圈数为1/4～2圈。气体分布器优选方案为多管式结构；空气分布板优选方案为带导流管式的气体分布板。
上述技术方案中，换热构件的优选方案为根据反应器内撤热的需要在筒体内呈均匀分布，换热构件两端与反应器筒体的连接处采用整体套管过渡。该换热构件在反应器中有两个作用一是撤去反应所产生的热量，维持适当的反应温度；二是作为反应器的垂直内构件，达到强化流化质量，优化反应的作用。该换热构件以一根较细的无缝钢管从反应器下部进入，通过一异径管放大成计算所需的换热管，在换热管上端同样驳成较细的管子，并将该管设计成一个补偿圈，该补偿圈的半径为换热管公称直径的1.5～10.0倍；补偿圈的圈数为1/4～2。由于换热管的壁厚δt往往和反应器筒体壁厚δs相差较大，一般δt＜1/2δs，其次，换热管内与反应器筒体内的温差也较大，可达到350℃左右。所以，换热管的进出口接管与简体的连接处存在应力集中现象，该连接处是换热管最薄弱的环节，我们采用了整体套管过渡的技术方案，较好地解决了该问题。具体方法是在反应器筒体上焊接一段长约120～200mm的短管，短管一端和筒体内壁平齐，另一端驳成管径比换热管大约2mm的较小接管，并与换热管焊接。该套管可以用整体冲压的方法制成，制造成本低，即使是旧装置的改造也能施行该方法。固定换热构件的支架分为上下两组，每根换热管下端焊接一支撑板，并通过U形螺栓和支架固定，换热管上端直接采用U形螺栓和支架固定，该U形螺栓的两侧分别连接一螺母，使管子与螺栓之间有一定的间隙，以保证换热管有一定的自由度，使上端的补偿圈充分发挥作用。该支架优先采用角钢制做，角钢的顶部为一扁钢焊成的伞形盖，能有效防止催化剂的堆积。
本实用新型中，由于采用该换热构件后，蒸汽通道畅通，水击现象也消除了，同时换热构件两端与反应器筒体的连接处的应力集中现象得到较大的缓解。因而大大减少了换热构件的振动现象，使反应器运行平稳，延长了换热构件的使用寿命，取得了较好的技术效果。
图1为细颗粒流化床反应器结构示意图。
图2为换热管布置图。
图3为换热管结构示意图。
图4为换热管与反应器筒壁连接示意图。
在图1中，1为放清口，2为下锥体封头，3为空气进口，4为支架，5为反应器筒体，6为换热管，7为加料口，8为反应产物出口，9为上封头，10为防爆口，11为测量口，12为旋风分离器，13为吹扫口，14为混合气进口，15为多管式分布器，16为带导流管式空气分布板。
下面通过实施例对本实用新型作进一步的阐述。
具体实施方式
实施例12000吨/年间苯二甲腈装置，采用图1所示的细颗粒流化床反应器，反应器筒体直径为2400毫米，高度19000毫米，换热管外径108毫米，共32根，在筒体内呈同心圆均匀分布，其细管直径为45毫米、补偿圈半径为175毫米、圈数为11/2，换热构件两端与反应器筒体连接处的整体套管外径为76毫米。设备运行平稳，没有剧烈振动现象。连续开车半年后，检查未出现泄漏。
比较例1某间苯二甲腈装置的工艺条件和反应器结构参数均与实施例1相同，不同之处是换热管结构采用指形套管形式，换热管进出口管口直接与筒体焊接。设备运行时，发出连续的金属碰撞声，运行不到两个月，出现泄漏，检查发现有4根出现微细裂纹，对反应器内催化剂的品质造成了一定的影响。
实施例22000吨/年苯甲腈装置，采用图1所示的细颗粒流化床反应器，反应器筒体直径为2400毫米，高度19000毫米，换热管外径108毫米，共32根，在筒体内呈同心圆均匀分布，其细管直径为45毫米、补偿圈半径为175毫米、圈数为1，换热构件两端与反应器筒体连接处的整体套管外径为76毫米。设备运行平稳，没有剧烈振动现象。
实施例31000吨/年腈基砒碇装置，采用图1所示的细颗粒流化床反应器，反应器筒体直径为1600毫米，高度20300毫米，换热管外径89毫米，共17根，在筒体内呈矩阵均匀分布，其细管直径为32毫米、补偿圈半径为200毫米、圈数为1和11/2两种，换热构件两端与反应器筒体连接处的整体套管外径为57毫米。设备运行平稳，没有剧烈振动现象。
权利要求1.一种细颗粒流化床反应器，包括反应器筒体、上封头、下封头、原料入口和反应物出口，反应器筒体内设置有二级或三级旋风分离器、换热构件、气体分布器和空气分布板，其中旋风分离器的上端位于流化床层之上且与反应产物出口相连，旋风分离器的下端位于流化床层的浓相区中气体分布器之上；空气分布板位于气体分布器之下、下封头之上；换热构件的上端位于流化床层之上，换热构件的下端位于流化床层的浓相区中、气体分布器之上，其特征在于换热构件为上端带补偿圈的直通型换热管，换热构件两端与反应器筒体的连接处采用整体套管过渡。
2.根据权利要求1所述细颗粒流化床反应器，其特征在于换热构件根据反应器内撤热的需要均匀分布。
3.根据权利要求1所述细颗粒流化床反应器，其特征在于换热管用支架固定。
4.根据权利要求1所述细颗粒流化床反应器，其特征在于补偿圈的半径为换热管公称直径的1.5～10.0倍，补偿圈的圈数为1/4～2圈。
5.根据权利要求1所述细颗粒流化床反应器，其特征在于气体分布器为多管式结构。
6.根据权利要求1所述细颗粒流化床反应器，其特征在于空气分布板为带导流管式的气体分布板。
专利摘要本实用新型涉及一种细颗粒流化床反应器，主要解决现有技术中细颗粒流化床反应器的换热构件振动剧烈，严重影响其使用寿命的技术问题。本实用新型通过采用反应器筒体内设置有二级或三级旋风分离器、换热构件、气体分布器和空气分布板，换热构件为上端带补偿圈的直通型换热管，换热构件两端与反应器筒体的连接处采用整体套管过渡的技术方案较好地解决了该问题，可用于氨氧化等工业生产中。
文档编号B01J8/24GK2901210SQ20062004052
公开日2007年5月16日 申请日期2006年3月27日 优先权日2006年3月27日
发明者黄云群, 胡力智, 吴一鸣, 李向勇, 顾龙勤 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院