[实用新型]一种有机硅单体合成流化床反应器

说明书

技术领域

本发明涉及流化床反应器技术领域，尤其是一种有机硅单体合成流化床反应器。

背景技术

1941年，Rochow首先提出了直接法合成有机氯硅烷，他在美国专利US-2380995中最先描述了氯甲烷与硅粉颗粒在铜作为催化剂的条件下加热到250-300℃合成甲基氯硅烷。工业生产有机硅单体主要有两种反应器：Sellers在美国专利US2449821中描述的搅拌床反应器和Reed在美国专利US2389931中描述的流化床反应器。直接法合成甲基氯硅烷反应，反应中固体原料为硅粉颗粒，催化剂为铜粉颗粒，气体原料为氯甲烷，反应过程为气-固-固过程，因此采用流化床反应器比采用搅拌床反应器更适合甲基氯硅烷的合成。为了提高尽可能提高目标产物(二甲基二氯硅烷M2)的选择性和反应的转化率，目前工业生产上都采用连续流化床反应器来实现甲基氯硅烷的生产。

目前国内开发的有机硅单体合成流化床反应器内部换热采用指型管结构和U型管结构。指型管由导热油做冷却介质取出反应热，冷却介质通过导热油分布到各个指型管中。采用指形套管型换热器由于其设置在流化床顶部，指形套管很长，造成上下换热不均，底部换热强度高，而顶部换热强度低。而采用U型管换热器，传统的U型管换热器在U型弯头或短管出会积灰结炭，导致局部过热，近而影响产品质量和目的产物(二甲基二氯硅烷M2)的选择性。同时由于硅粉颗粒硬度较大，U型管弯头和短管处易于磨损，造成安全隐患。

传统有机硅单体合成流化床反应器采用外部旋风分离器分离集存，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稳定，同时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。专利CN13217331C介绍了一种带有旋风分离器的有机硅流化床反应器，采用一种弹性支撑架支撑下垂式指形套管换热器，第一旋风分离器和第二旋风分离器装在上封头。采用内部旋风分离器的优点是有利于延长细硅粉和铜粉催化剂在反应器内的停留时间，且无需另加保温措施。同时被反应产物所携带出的微细粉尘，可以有效的被重新利用，而且不会造成反应床内温度波动太大。指形管换热器主要分为单级指形管换热器和多级串联指形管换热器，单级指形管换热器需在床层顶部设花板，由导热油分配箱分配到各个指形管套管中，传热效率好；多级串联指形管多级串联后形成多管程传热，不同管程的指形管外管表面温度相差较大，各指形管表面与反应流体换热不均匀，导致反应床内温度不均一，出现副反应加剧和局部过热等现象，影响目的产物的实际收率。

专利CN2456835Y介绍了两种有机硅单体合成流化床反应器，一种为水蒸发取热的半锥床反应器；另一种为单纯油取热的圆柱床反应器。水蒸发取热的半锥床反应器采用间歇加水至指形管群底部，沸腾水在很短的区域内蒸发，水蒸发区的末端已经把触体颗粒冷却到反应温度之下，再往上的床层颗粒温度低于反应温度，这些触体不发生反应。这类反应器的生产能力低，床层温度波动频繁。单纯油取热的圆柱床反应器的油循环取热装置规模大，油预热系统复杂，启动时间长，能源消耗大。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种结构简单、结实耐用、成本低、安全环保，且能提高目的产物(二甲基二氯硅烷M2)选择性的有机硅单体合成流化床反应器。

本实用新型采用的技术方案是这样的：包括上部封头20、上部筒体5、下部筒体15、下部锥体12和气体预分布室10构成，其中反应器23的内部设有旋风分离器22，旋风分离器22由设于上部的合成器出口1、置于中部的一级旋风分离器2和设于下部的一级旋风排管6组成，一级旋风分离器2的中部设有一级旋风分离器进口19，一级旋风排管6的末端设有一级旋风排管挡板8；下部筒体15和气体预分布室11设有气体分布板21，U型管换热器17和一级旋风排管6由弹性支撑架18支撑，下部气体分布室10的外部装有原料进口14和回料进料口9，气体预分布室11装有原料气进口13。

进一步，U型管换热器17的下端设有U型倒锥体16。

进一步，反应器23的内部设有多个U型管换热器17。

进一步，U型管换热器17上设有U型管换介质出口3和U型管换介质进口4。

进一步，一级旋风排管6上设有一级旋风斜管7。

进一步，气体分布板21由多组挡板组成。

进一步，反应器23为圆柱形。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本发明简单、结实耐用、成本低，安全环保。