專利名稱：流化撤熱的固定床反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種流化撤熱的固定床反應(yīng)器，特別是關(guān)于氣固流化換熱的列管式固定床反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
熱效應(yīng)較大的催化反應(yīng)常在列管反應(yīng)器中進行，有效的換熱方式可使反應(yīng)釋放的大量反應(yīng)熱及時移出催化床層，避免發(fā)生催化劑燒結(jié)事故。
國內(nèi)外一般采用熔鹽作為高溫下的列管式固定床反應(yīng)器的換熱介質(zhì)。通過熔鹽在列管間的強制流動達到移熱目的。但熔鹽流動性差，撤熱效果不良往往造成反應(yīng)管內(nèi)較大的軸徑向溫差；另外熔鹽在高溫下具有強滲透性和腐蝕性，因腐蝕造成泄漏時，將導(dǎo)致惡性爆炸事故。為保證反應(yīng)器質(zhì)量，對設(shè)備的制造加工要求嚴格，增加了設(shè)備的投資費用。另外通常在反應(yīng)器停車時，熔鹽必須保溫或排出體系，操作費用高，工序復(fù)雜。因此在涉及反應(yīng)器的熱載體時，都盡量避免使用熔鹽體系。
文獻中國專利ZL85100111中介紹了一種在列管式固定床反應(yīng)器中進行催化反應(yīng)的方法及裝置。該文獻中反應(yīng)器的列管內(nèi)部裝有催化劑，列管間采用氣固流化床換熱，由流化氣或部分循環(huán)的顆粒帶走熱量以控制反應(yīng)溫度，其中列管間的固體顆粒為球形硅膠、金屬鋁粉或砂粒，顆粒平均直徑為80～120微米，顆粒球形度大于0.95。該文獻的方法取代了常用的熔鹽換熱，節(jié)約了大量投資，操作簡便。由于采用流化床換熱，使反應(yīng)器內(nèi)的大量反應(yīng)熱能被帶走，防止了催化劑的受熱不均、局部過熱情況，但其反應(yīng)器空載狀態(tài)仍約有5℃溫差，效果仍不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是上述文獻中列管式流化換熱的固定床反應(yīng)器的軸徑向仍有約5℃溫差，對反應(yīng)效果造成負面影響的問題，提供一種新的流化撤熱的固定床反應(yīng)器。該反應(yīng)器具有反應(yīng)器軸徑向溫差小，從而能改善反應(yīng)效果的特點。
為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案如下一種流化撤熱的固定床反應(yīng)器，包括反應(yīng)器殼體、反應(yīng)管、氣體分布板、40～200微米的固體顆粒以及固體顆粒回收裝置，其中反應(yīng)管置于反應(yīng)器殼體內(nèi)，反應(yīng)管內(nèi)可裝載催化劑，氣體分布板位于反應(yīng)器殼體下部，由氣體分布板、反應(yīng)管和反應(yīng)器殼體形成的反應(yīng)器腔體內(nèi)裝載固體顆粒，在反應(yīng)器腔體上部安裝有固體顆?；厥昭b置，在反應(yīng)器腔體內(nèi)設(shè)置至少一個水平內(nèi)構(gòu)件，水平內(nèi)構(gòu)件選自填料、擋板、百葉窗式板或檔網(wǎng)。
上述技術(shù)方案中，固體顆粒尺寸優(yōu)選范圍為80～120微米，固體顆粒優(yōu)選方案為選自微球硅膠、微球氧化鋁或金屬顆粒。水平內(nèi)構(gòu)件數(shù)量優(yōu)選范圍為1～100個，相鄰兩個水平內(nèi)構(gòu)件之間的間距L與反應(yīng)器殼體直徑D的比值為0.2～20。填料優(yōu)選方案為選自開孔率為20～80％的多孔板或10目以上的篩網(wǎng)，形狀為圓形或筒形，多孔板開孔率優(yōu)選范圍為35～60％。擋板或檔網(wǎng)優(yōu)選方案為多孔板或柵格板，形狀為圓形或方形，開孔率為20～80％，優(yōu)選范圍為35～60％；固體顆粒回收裝置可用多孔過濾器，優(yōu)選方案為旋風(fēng)分離器。
本實用新型由于采用流化撤熱的固定床工藝，保持了固定床反應(yīng)器原有的優(yōu)點，可使反應(yīng)達到較高的轉(zhuǎn)化率和收率，同時可節(jié)約大量投資，操作簡便。另外由于所選的固體顆粒具有較高的傳熱系數(shù)，有利于高溫反應(yīng)熱的撤出。在反應(yīng)器腔體內(nèi)設(shè)置至少一個水平內(nèi)構(gòu)件，能起到破碎流化氣泡，攪拌氣體及填充物的功能，從而有利于流化床返混，使反應(yīng)器列管內(nèi)床層及流化床層內(nèi)的溫度更均勻。選擇本實用新型的流化撤熱固定床反應(yīng)器可使床層內(nèi)的溫度保持小于2℃，取得了較好的技術(shù)效果。


圖1為本實用新型的流化撤熱固定床反應(yīng)器。
圖1中1為熱電偶套管，2為固體顆?；厥昭b置，3為水平內(nèi)構(gòu)件，4為催化劑，5為固體顆粒，6為氣體分布板，7為反應(yīng)管，8為流化氣，9為反應(yīng)器殼體，10為反應(yīng)器腔體。
具體的工作原理如下反應(yīng)原料通過反應(yīng)管7中的催化劑4進行催化反應(yīng)，反應(yīng)熱由反應(yīng)器腔體中的流化氣8帶走。流化氣從反應(yīng)器底部進入，通過氣體分布板6后進入反應(yīng)器腔體中的流化床，流化氣8通過與固體顆粒5的傳熱將熱量帶走，大的流化氣泡被水平內(nèi)構(gòu)件破碎，另外使流化床層形成返混，達到均勻傳熱的效果。
下面通過實施例對本實用新型作進一步的闡述。
具體實施方式
實施例1使用圖1的流化撤熱固定床反應(yīng)器，流化空氣線速為0.7米/秒，壓強為0.1MPa，控制流化空氣溫度為420℃時，其流化床層中溫差小于2℃，反應(yīng)器內(nèi)溫度分布情況為

其中夾套反應(yīng)器殼體φ57×3.5毫米，內(nèi)裝微球硅膠40～80目，空氣流量4升/分鐘。反應(yīng)管為φ25×2毫米、長600毫米的不銹鋼管，內(nèi)裝催化劑100毫升，控制流化空氣溫度420℃，進行2-甲基吡嗪氨氧化反應(yīng)。
工藝條件2-甲基吡嗪∶氨∶空氣∶水＝1∶10∶25∶5(摩爾)，HLSV0.3小時-1反應(yīng)結(jié)果2-甲基吡嗪轉(zhuǎn)化率～100％，2-氰基吡嗪收率80％，熱點溫度465℃。比較例1反應(yīng)管及內(nèi)裝催化劑與實施例1相同，熱介質(zhì)為熔鹽?？刂迫埯}溫度420℃，進行2-甲基吡嗪氨氧化反應(yīng)。工藝條件同實施例1。
反應(yīng)結(jié)果2-甲基吡嗪轉(zhuǎn)化率～100％，2-氰基吡嗪收率78％，熱點溫度475℃。
權(quán)利要求1.一種流化撤熱的固定床反應(yīng)器，包括反應(yīng)器殼體、反應(yīng)管、氣體分布板、40～200微米的固體顆粒以及固體顆?；厥昭b置，其中反應(yīng)管置于反應(yīng)器殼體內(nèi)，反應(yīng)管內(nèi)可裝載催化劑，氣體分布板位于反應(yīng)器殼體下部，由氣體分布板、反應(yīng)管和反應(yīng)器殼體形成的反應(yīng)器腔體內(nèi)裝載固體顆粒，在反應(yīng)器腔體上部安裝有固體顆?；厥昭b置，其特征在于在反應(yīng)器腔體內(nèi)設(shè)置至少一個水平內(nèi)構(gòu)件，水平內(nèi)構(gòu)件選自填料、擋板、百葉窗式板或檔網(wǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述流化撤熱的固定床反應(yīng)器，其特征在于固體顆粒尺寸為80～120微米，固體顆粒選自微球硅膠、微球氧化鋁或金屬顆粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述流化撤熱的固定床反應(yīng)器，其特征在于水平內(nèi)構(gòu)件數(shù)量為1～100個，相鄰兩個水平內(nèi)構(gòu)件之間的間距L與反應(yīng)器殼體直徑D的比值為0.2～20。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述流化撤熱的固定床反應(yīng)器，其特征在于填料選自開孔率為20～80％的多孔板或10目以上的篩網(wǎng)，形狀為圓形或筒形。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述流化撤熱的固定床反應(yīng)器，其特征在于多孔板開孔率為35～60％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述流化撤熱的固定床反應(yīng)器，其特征在于擋板或檔網(wǎng)為多孔板或柵格板，形狀為圓形或方形，開孔率為20～80％。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述流化撤熱的固定床反應(yīng)器，其特征在于擋板或檔網(wǎng)開孔率為35～60％。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述流化撤熱的固定床反應(yīng)器，其特征在于固體顆?；厥昭b置為旋風(fēng)分離器。
專利摘要本實用新型涉及一種流化撤熱的固定床反應(yīng)器，特別是關(guān)于一種氣固流化換熱的固定床反應(yīng)器，主要解決以往技術(shù)中存在列管式流化換熱的固定床反應(yīng)器的軸徑向仍有約5℃溫差，對反應(yīng)效果造成負面影響的問題。本實用新型通過采用反應(yīng)管置于反應(yīng)器殼體內(nèi)形成固定床反應(yīng)器，在反應(yīng)管與反應(yīng)器殼體形成的腔體中以流化氣與固體顆粒形成氣固流化床換熱體系，且在流化床層中設(shè)置至少一個水平內(nèi)構(gòu)件的技術(shù)方案較好地解決了該問題，可用于高溫強放熱反應(yīng)的工業(yè)生產(chǎn)中。
文檔編號B01J8/06GK2577946SQ0226151
公開日2003年10月8日 申請日期2002年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月13日
發(fā)明者金文清, 陳金華 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院