[其他]在列管式固定床反應器中進行催化反應的方法及裝置

在審

• 申請號: 101985000000111
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN1003353B
• 公開（公告）日: 1989-02-22
• 發明（設計）人: 金涌;姚文虎
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 代理公司: 清華大學專利事務所
• 代理人: 王兵

一種在列管式固定床反應器中進行催化反應的方法及裝置，屬于高溫列管式固定床反應器中新換熱方式領域。本發明的特征在于固定床反應器列管間進行氣固流化換熱的固體顆粒為球形硅膠，金屬鋁粉或砂粒，顆粒平均直徑為８０～１２０μ，顆粒球形度＞０．９５，且氣體分布器壓降為床層壓降的０．５～０．８倍。本發明提供的裝置的特征在于氣體分布器具有最佳開孔率、孔間距和列管間距。本發明可延長催化劑壽命，節約投資，提高產品收率、轉化率和質量。

本發明涉及高溫列管式固定床反應器中新的換熱方式。

熱效應較大的催化反應一般在列管式反應器中進行，有效的換熱方式可使釋放的大量反應熱及時移出催化床層，避免發生催化劑燒結事故。

國內外一般采用熔鹽作為高溫下的列管式固定床反應器的換熱介質（基本有機化學工程，天津大學編，1978，人民教育出版社）。通過熔鹽在列管束間的強制流動達到移熱目的。熔鹽流動性差。給熱系數小，往往造成反應器內較大的軸徑向溫差。熔鹽在高溫下具有強腐蝕性，因腐蝕造成泄漏時，將導致惡性爆炸事故，熔鹽泵價值昂貴，采用熔鹽體系換熱時，需要較高的投資費用。

后來金涌等人提出了一種在列管式固定床反應器中進行流化換熱的方法及裝置〈見“采用流化床換熱的固定床反應器”，化學工程1979年第1期，金涌等人〉。該方法是在列管式固定床反應器的管內裝有催化劑并進行催化反應，在管間采用氣固流化床進行換熱，由流化氣及部分循環的固體顆粒帶走熱量以控制反應器溫度。該方法的具體結構由附圖1、2、3、給出。圖1為反應器及附屬設備的工藝流程，圖2為多管式氣體分布器在反應器內的布置形式，圖3為多管式氣體分布器的結構形式。圖1中〔2〕為列管式固定床反應器的主體部分，在列管〔10〕內充填催化劑，用來催化化學反應。反應氣體（原料氣）經反應器頂部文丘里形的進口氣體分布器〔6〕由上至下流經列管，進行催化反應，最后從出口〔12〕引出反應器。在管束間充填固體顆粒，用于流化換熱，其用量由工藝計算確定。反應器中列管束以花板〔9〕固定，流化所用氣體（如空氣）經流化氣體分布器〔8〕由下至上進入管束間進行換熱，然后經廢熱鍋爐〔1〕回收熱量，再經旋風分離器〔4〕回收夾帶的固體顆粒后放空，所回收的固體顆粒可儲存于中間儲槽〔5〕，或再經加料裝置〔7〕加入反應器。本發明可根據工藝要求設計為不循環式或部分循環式。為此，在反應器下部側面設有固體顆粒循環用儲槽〔3〕，循環顆粒由反應器流出后，用空氣提升，經旋風分離器〔4〕收塵后存于中間儲槽〔5〕，再經加料裝置〔7〕后進入反應器，完成部分循環。循環用儲槽〔3〕亦可供停車時卸出換熱固體介質使用。

流化氣體分布器〔8〕是該裝置的主要部件，承擔著均勻布氣，提供良好的初始流化條件的任務，為滿足正常流化操作要求，必須合理選擇和設計流化氣體分布器。考慮到列管式固定床反應器內具有大量列管的特點，所以采用了多管式氣體分布器。圖2中列出多管式氣體分布器在反應器內與列管的布置形成，流化氣體由反應器兩測進入集氣管〔13〕再分別進入氣體分布器支管〔16〕，向下噴出。氣體分布器支管部分的結構如圖3所示，其特征在于氣體出氣口設在支管的下方，將氣體向上噴入流化床層，在穿透一定床層厚度后，返回改為向下鼓泡穿過顆粒床層，為了防止停車時顆粒進入氣體分布管道造成堵塞，氣體分布器的支管出氣口為短管〔14〕。

上述在列管式固定床反應器中進行流化換熱的方法和裝置，既保留了固定床反應器轉化率和收率較高的優點，又避免了熔鹽換熱的缺點，但由于該方法沒有對氣體分布器的設計數據做出具體的規定，因而還不能很好地實施。

本發明的目的是要進一步完善上述方法和裝置，進一步發揮其優點并使其能在工業實踐中很好地實施。

本發明為一種在列管式固定床反應器中進行催化反應的方法，其中列管內部裝有催化劑，列管間采用氣固流化床換熱，由流化氣或部分循環的顆粒帶走熱量以控制反應溫度，其特征在于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80～120μ，顆粒球形度＞0.95，且氣體分布器壓降為床層壓降的0.5～0.8倍。

采用上述種類和規格的固體顆粒，可以保證良好的流化質量，提高流化換熱的效率。為確保布氣均勻，氣體分布器必須具有一定壓降，選用合適的分布氣壓降，是分布器設計的重量一環。上述氣體分布器壓降的選用，依據如下：