[其他]在列管式固定床反应器中进行催化反应的方法及装置

说明书

一种在列管式固定床反应器中进行催化反应的方法及装置，属于高温列管式固定床反应器中新换热方式领域。本发明的特征在于固定床反应器列管间进行气固流化换热的固体颗粒为球形硅胶，金属铝粉或砂粒，颗粒平均直径为８０～１２０μ，颗粒球形度＞０．９５，且气体分布器压降为床层压降的０．５～０．８倍。本发明提供的装置的特征在于气体分布器具有最佳开孔率、孔间距和列管间距。本发明可延长催化剂寿命，节约投资，提高产品收率、转化率和质量。

本发明涉及高温列管式固定床反应器中新的换热方式。

热效应较大的催化反应一般在列管式反应器中进行，有效的换热方式可使释放的大量反应热及时移出催化床层，避免发生催化剂烧结事故。

国内外一般采用熔盐作为高温下的列管式固定床反应器的换热介质（基本有机化学工程，天津大学编，1978，人民教育出版社）。通过熔盐在列管束间的强制流动达到移热目的。熔盐流动性差。给热系数小，往往造成反应器内较大的轴径向温差。熔盐在高温下具有强腐蚀性，因腐蚀造成泄漏时，将导致恶性爆炸事故，熔盐泵价值昂贵，采用熔盐体系换热时，需要较高的投资费用。

后来金涌等人提出了一种在列管式固定床反应器中进行流化换热的方法及装置〈见“采用流化床换热的固定床反应器”，化学工程1979年第1期，金涌等人〉。该方法是在列管式固定床反应器的管内装有催化剂并进行催化反应，在管间采用气固流化床进行换热，由流化气及部分循环的固体颗粒带走热量以控制反应器温度。该方法的具体结构由附图1、2、3、给出。图1为反应器及附属设备的工艺流程，图2为多管式气体分布器在反应器内的布置形式，图3为多管式气体分布器的结构形式。图1中〔2〕为列管式固定床反应器的主体部分，在列管〔10〕内充填催化剂，用来催化化学反应。反应气体（原料气）经反应器顶部文丘里形的进口气体分布器〔6〕由上至下流经列管，进行催化反应，最后从出口〔12〕引出反应器。在管束间充填固体颗粒，用于流化换热，其用量由工艺计算确定。反应器中列管束以花板〔9〕固定，流化所用气体（如空气）经流化气体分布器〔8〕由下至上进入管束间进行换热，然后经废热锅炉〔1〕回收热量，再经旋风分离器〔4〕回收夹带的固体颗粒后放空，所回收的固体颗粒可储存于中间储槽〔5〕，或再经加料装置〔7〕加入反应器。本发明可根据工艺要求设计为不循环式或部分循环式。为此，在反应器下部侧面设有固体颗粒循环用储槽〔3〕，循环颗粒由反应器流出后，用空气提升，经旋风分离器〔4〕收尘后存于中间储槽〔5〕，再经加料装置〔7〕后进入反应器，完成部分循环。循环用储槽〔3〕亦可供停车时卸出换热固体介质使用。

流化气体分布器〔8〕是该装置的主要部件，承担着均匀布气，提供良好的初始流化条件的任务，为满足正常流化操作要求，必须合理选择和设计流化气体分布器。考虑到列管式固定床反应器内具有大量列管的特点，所以采用了多管式气体分布器。图2中列出多管式气体分布器在反应器内与列管的布置形成，流化气体由反应器两测进入集气管〔13〕再分别进入气体分布器支管〔16〕，向下喷出。气体分布器支管部分的结构如图3所示，其特征在于气体出气口设在支管的下方，将气体向上喷入流化床层，在穿透一定床层厚度后，返回改为向下鼓泡穿过颗粒床层，为了防止停车时颗粒进入气体分布管道造成堵塞，气体分布器的支管出气口为短管〔14〕。

上述在列管式固定床反应器中进行流化换热的方法和装置，既保留了固定床反应器转化率和收率较高的优点，又避免了熔盐换热的缺点，但由于该方法没有对气体分布器的设计数据做出具体的规定，因而还不能很好地实施。

本发明的目的是要进一步完善上述方法和装置，进一步发挥其优点并使其能在工业实践中很好地实施。

本发明为一种在列管式固定床反应器中进行催化反应的方法，其中列管内部装有催化剂，列管间采用气固流化床换热，由流化气或部分循环的颗粒带走热量以控制反应温度，其特征在于列管间的固体颗粒为球形硅胶，金属铝粉或砂粒，颗粒平均直径为80～120μ，颗粒球形度＞0.95，且气体分布器压降为床层压降的0.5～0.8倍。

采用上述种类和规格的固体颗粒，可以保证良好的流化质量，提高流化换热的效率。为确保布气均匀，气体分布器必须具有一定压降，选用合适的分布气压降，是分布器设计的重量一环。上述气体分布器压降的选用，依据如下：