专利名称：用于催化反应的流化床反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于催化反应的流化床反应器。
背景技术：
在石油化工领域中，反应器是工艺流程中的主要单元设备。工业上目前主要采用两种 类型反应器，即固定床和流化床。固定床反应器一般应用于催化剂装载量少，反应放热小 的试验装置。随着工业技术的发展，为了适应催化剂扩散、床层传热和温度控制等影响因 素，在工业上采用流化床技术来应对这些影响因素对反应的影响。流化床技术使催化合成 反应在传热、传质方面与固定床有了很大的不同。因此在相应的流化床催化剂研究开发阶 段，反应工艺流程上必须模拟工业装置的工艺流程，使催化剂在流化状态下表现其反应活 性，这可以使催化剂的放大和相应工艺研究能适应工业装置的需要，使催化剂研究开发更 具有实用性。试验用流化床反应器工艺流程中，反应器是核心。目前使用的流化床反应器，加热方 式单一，由于反应器床层内反应放热不均，并且缺乏温度调节的手段，致使反应器轴向温 度差异很大，催化剂的反应温度确定存在较大的偏差，合成反应的数据和温度的对应关系 无法正确定位。文献CN1150057C公开了一种流化床反应器及温度控制方法，其中温度控 制方式为在反应器反应区域引入冷却介质来达到控温目的。但是其温度控制没有考虑到反 应器轴向温度分布的问题。流化床反应器的进口气体分布是保证反应器床层流化状态的重要因素。现有技术中往 往采用多孔板加高温玻璃布的形式，气体分布不易在长期操作过程中保持稳定的气流分 布，从而影响流化反应的结果。文献CN1198962A公开了一种超细颗粒气固相加工的流化床反应器，反应器上下封头 采用平板法兰连接，使用这种连接方式操作人员劳动强度大，并且垫片以及螺栓安装不当 容易造成反应器密封性能下降。可见，现有技术的流化床反应器存在气流分布不稳定、床层温度不均和密封性能不好 的问题。 '本实用新型所要解决的技术问题是以往技术中存在气流分布不稳定、轴向温度分布调 节不易和反应器拆卸不方便、密封性能不好的问题，提供一种新的用于催化反应的流化床 反应器。该反应器具有轴向温度调节、流化状态稳定和反应器拆装方便、密封性能好的特点。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下 一种用于催化反应的流化床 反应器，包括反应器壳体1和加热部件4，反应器壳体1内从下至上依次包括锥形原料进 口2、分布板5、内构件7、气固分离设备6和产品出口 3，气固分离设备6固定于反应器 出口 3上，其中加热部件4将反应器壳体1完全包住，加热部件4的高度大于或等于反应 器壳体l的高度；分布板5上开有小孔，其孔径小于20微米；锥形原料进口2和产品出 口 3与反应器壳体1的连接都采用石墨垫片和锥形卡环紧固密封；内构件7与分布板5之 间的距离L1为5~30厘米，内构件7的高度为反应器壳体高度的30~85%，内构件7内有 7 17块挡板，每块挡板间距2 6厘米，挡板开孔率为20~50%，孔径为0.5~3毫米。上述技术方案中，反应器壳体1外的加热部件4优选方案为设置有2 10个加热点。 内构件7优选方案为内有10~15块挡板，每块挡板间距2.5 4.5厘米，挡板开孔率为30~45%， 孔径为0.8 2.5毫米。分布板5优选方案为与石墨垫片放置于同一平面。锥形原料进口 2 的锥形体的上下底边直径D1和D2的比值优选范围为D1: D2=2~5: 1，锥形体的高度L2 与上底边的比值优选范围为L2: Dl=0.5~5: 1。反应器壳体1优选方案为其上部有一放大 段，放大段处的反应器管径D3与锥形原料进口 2的锥形体的上底边直径D2的比值为D3: D2=2~3: 1，放大段高度占反应器壳体1高度的20~35%。本实用新型中，由于原料入口气体分布板为烧结金属，孔径小于20微米，气体分布 形式不会因长期压差作用而改变气体分布。采用石墨垫片和锥形卡环紧固可以达到易操 作、易达到密封效果的目标。在反应器内构件中垂直设置的挡板可以在流化床内减少大气 泡生成的同时，减少对催化剂颗粒运动的阻碍，改善反应器内的传热和传质。反应器外壳 采用2-7个加热点加热，可以使反应器轴向实现无缝加热和适应反应热尽快散去的要求。 现有技术中，反应器上下封头采用平板法兰连接，势必使反应器进出口部分露在加热部件 之外，从而导致保温不足，反应产物易结焦堵塞出口管道。本实用新型反应器的进出口的 连接都采用石墨垫片和锥形卡环紧固密封，加热部件可将反应器壳体完全包住，减少了保 温部位的体积，使整个出口部分都能进行加热保温，同时这种密封方式容易做到密封，反 应器拆装的劳动强度也大大降低了，取得了较好的技术效果。
图1为现有技术中的流化床反应器。图2为本实用新型用于催化反应的流化床反应器。图1中和图2中，l为反应器壳体，2为锥形原料进口， 3为产品出口， 4为加热部件， 5为分布板，6为气固分离设备，7为内构件，8为法兰，9、 10、 11、 12为石墨垫片，13、 14、 15、 16为锥形卡环。反应原料进入锥形原料进口 2，经分布板5形成良好的气流进入反应器内，在一定的 工艺条件下发生反应，反应产物经产品出口 3离开反应器。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
比较例1采用图l所示反应器，采用法兰连接，反应器二段加热，进口和出口部位用玻璃布保 温，分布板采用多孔板，反应器内构件的挡板需要根据反应情况不断调整与反应器壁的环 隙。装置运行过程中，反应器轴向温度差有7'C 8'C，多次出现多孔板气体分布异常，经 处理后才恢复正常。法兰连接安装要求高，不易达到密封效果。保温效果不好，出口及出口管道易堵塞。实施例1在丙烯氨氧化反应中采用图2所示反应器，加热部件4将反应器壳体1完全包住；分 布板上开有小孔，其孔径为12微米；锥形原料进口 2和产品出口 3与反应器壳体1的连 接都采用石墨垫片和锥形卡环紧固密封；内构件7内有13块挡板，每块挡板间距3厘米， 挡板开孔率为35%，孔径为1.8毫米。反应器壳体1外的加热部件4设置有7个加热点。 分布板5与石墨垫片放置于同一平面。锥形原料进口 2的锥形体的上下底边直径Dl和D2的比值为D1: D2=3: 1，锥形体的高度L与上底边的比值为L: Dl=2: 1。反应器轴向温度差可以控制在rC以内，气流分布稳定。丙烯转化率从96%上升到98%，丙烯腈收率从 78. 4%上升到79. 7%，反应副产物的生成在反应器内得到控制。采用的密封和连接方式安装 方便，反应器密封性能大大提高。出口保温性能良好。
权利要求1、一种用于催化反应的流化床反应器，包括反应器壳体(1)和加热部件(4)，反应器壳体(1)内从下至上依次包括锥形原料进口(2)、分布板(5)、内构件(7)、气固分离设备(6)和产品出口(3)，气固分离设备(6)固定于反应器出口(3)上，其特征在于加热部件(4)将反应器壳体(1)完全包住，加热部件(4)的高度大于或等于反应器壳体(1)的高度；分布板(5)上开有小孔，其孔径小于20微米；锥形原料进口(2)和产品出口(3)与反应器壳体(1)的连接都采用石墨垫片和锥形卡环紧固密封；内构件(7)与分布板(5)之间的距离L1为5～30厘米，内构件(7)的高度为反应器壳体高度的30～85％，内构件(7)内有7～17块挡板，每块挡板间距2～6厘米，挡板开孔率为20～50％，孔径为0.5～3毫米。
2、 根据权利要求1所述用于催化反应的流化床反应器，其特征在于反应器壳体(1) 外的加热部件(4)设置有2 10个加热点。
3、 根据权利要求l所述用于催化反应的流化床反应器，其特征在于内构件(7)内有 10~15块挡板，每块挡板间距2.5~4.5厘米，挡板开孔率为30~45%，孔径为0.8 2.5毫米。
4、 根据权利要求1所述用于催化反应的流化床反应器，其特征在于分布板(5)与石 墨垫片放置于同一平面。
5、 根据权利要求1所述用于催化反应的流化床反应器，其特征在于锥形原料进口 (2) 的锥形体的上下底边直径D1和D2的比值为D1: D2=2 5: 1，锥形体的高度L2与上底 边的比值为L2: Dl=0.5~5: 1。
6、 根据权利要求1所述用于催化反应的流化床反应器，其特征在于反应器壳体(1) 的上部有一放大段，放大段处的反应器管径D3与锥形原料进口 (2)的锥形体的上底边直 径D2的比值为D3: D2=2~3: 1，放大段高度占反应器壳体(1)高度的20 35%。
专利摘要本实用新型涉及一种用于催化反应的流化床反应器，主要解决以往技术中存在气流分布不稳定、轴向温度分布调节不易和反应器拆卸不方便、密封性能不好的问题。本实用新型通过采用加热部件(4)将反应器壳体(1)完全包住，加热部件(4)的高度大于或等于反应器壳体(1)的高度；分布板(5)上开有小孔，其孔径小于20微米；锥形原料进口(2)和产品出口(3)与反应器壳体(1)的连接都采用石墨垫片和锥形卡环紧固密封；内构件(7)与分布板(5)之间的距离L1为5～30厘米，内构件(7)的高度为反应器壳体高度的30～85％，内构件(7)内有7～17块挡板，每块挡板间距2～6厘米，挡板开孔率为20～50％，孔径为0.5～3毫米的技术方案较好地解决了该问题，可用于催化剂的工业评价中。
文档编号B01J8/24GK201168596SQ200820054990
公开日2008年12月24日 申请日期2008年1月23日 优先权日2008年1月23日
发明者吴粮华, 宋曙光, 薛微波, 清 计 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