[发明专利]有机硅单体流化床反应器的催化剂直接回收方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于流化床反应器技术领域，更明确地说涉及有机硅单体流化床反应器的催化剂直接回收方法及其装置的设计和创新。

背景技术

有机硅单体流化床反应器一般包括支座、固定在支座上的圆筒体、固定在圆筒体上的顶部圆筒体及其封头、安装在封头上的气体出口、固定在圆筒体上端内部的导热油分布器、连接在导热油分布器上的指形管、将指管连为一体的指管支架、固定在圆筒体下面的下锥体、固定在圆筒体下部内的导流器(内件)以及固定在下锥体下面的进气分布器。

目前国内开发的有机硅单体流化床反应器，在反应器上部的设计(例如扩径等)没能考虑如何减少Si-Cu反应物料和催化剂的带出量、避免反应产物产率及含量等指标的波动等问题。如对于反应器出口气体所带催化剂均采用器外分离集存，集中补加的方式返回反应器，造成反应床层内的催化剂量不恒定，反应工况参数波动较大，从而使操作控制存在难度及产品质量不稳定。因此，反应收率低，能耗及催化剂单耗高。

另外，有机硅单体合成流化床反应器的出气中含尘率较高，一般在500g/m³以上，甚至可达到10kg/m³。因硅粉硬度高，对后续器壁磨损严重。流化床反应器出气所带出的粉尘，若不及时回床，会造成床层催化剂装置与高度波动，严重影响生产。

发明内容

本发明的目的，就在于克服上述缺点和不足，提供一种有机硅单体流化床反应器的催化剂直接回收方法及其装置。它采用高效低阻α型旋风除尘器分离出气中所带粉尘，并实现粗颗粒及时直接回床，中等颗粒间歇回床，需除去的细粉尘(大约2％)能及时排出系统；明显减少Si-Cu反应物料和催化剂的带出量，减少反应工况参数、反应产物产率及含量等指标的波动，减轻对器壁的磨损；进而稳定产品质量，提高反应收率，降低能耗及催化剂单耗。

为了达到上述目的，本发明包括以下步骤：

(1)制作一小锥角长锥体结构的α型旋风除尘器，包括直筒体、内筒体、锥筒体、排灰管、灰仓、顶盖、气体进口和细粉尘出口，气体进口的轴线和水平方向成夹角α，顶盖为带一定倾角α的螺旋板，气体进口按顶盖倾斜角度α与直筒体和顶盖相切，使含催化剂的气体以α角切向进入；

(2)将除尘器的气体进口与流化床反应器封头上的气体出口连接；

(3)以筒形料腿的上端连接灰仓的排灰口，下端连接到流化床反应器的圆筒体下部入口，料腿的中心线和流化床反应器的中心线的夹角为10°～60°，使催化剂粗颗粒能通过料腿直接回到流化床反应器的浓相段；

(4)在灰仓的锥部内设置圆锥形反气风帽，防止料腿串气；

(5)流化床反应器运行时，保持16～24m/s的风速自气体入口进入α型旋风除尘器，保持料腿内的压力差在1500Pa以上，以稳定反应工况和参数，提高收率，降低能耗及催化剂单耗。

按照上述的有机硅单体流化床反应器的催化剂直接回收方法的回收装置包括连接在流化床反应器封头上的气体出口的α型旋风除尘器以及连接在α型旋风除尘器灰仓排灰口的筒形斜料腿。筒形斜料腿的下端连接到流化床反应器的圆筒体下部。

α型旋风除尘器为小锥角长锥体结构，包括直筒体、内筒体、锥筒体、排灰管、灰仓、顶盖、气体进口和携细粉尘的气体出口。气体进口的轴线和水平方向成夹角α，顶盖为带一定倾角α的螺旋板，气体进口按顶盖倾斜角度α与直筒体和顶盖相切。

工作时，含尘气体以16～24m/s的风速，以直切形式进入旋风除尘器。除尘器顶盖为带一定倾角的螺旋板，气体进口按顶盖倾斜角度与直筒和顶盖相切。如此设置的目的是消除上灰环，以提高除尘效率，并减轻上灰环对顶盖的磨损。本旋风除尘器采用小锥角长锥体结构，以防止粉尘在锥体产生二次卷扬。除尘器对15～20μm以上粉尘的除尘效率可达98％以上，用于硅粉除尘的效率为90％以上，由于入口风速低，在常压情况下压降在1000Pa左右，用于硅粉除尘的压降在2000Pa以下。

筒形斜料腿的中心线和流化床反应器的中心线的夹角为10°～60°。这个范围的角度有利于保持物料在料腿上下端的压力差和料封。

α型旋风除尘器灰仓的锥部内设置圆锥形反气风帽。反气风帽一方面可在一定程度上消除灰仓底部负压，同时在一定程度上可阻止料腿串气。

筒形斜料腿的倾斜部分内设置球阀或反吹装置。球阀在开车时关闭，当形成物料的聚集后再打开。操作正常后不需经常开关球阀，仅在料腿内物料不能聚集时使用。在料腿的倾斜管部分加反吹装置的作用是：当料腿内产生物料搭桥时，开启反吹风以疏通料腿。反吹风可使用氮气或将反应器内气体压缩后作为反吹风。