[发明专利]新型内构件以及流化床反应器

说明书

本发明涉及化学反应装置技术领域，公开了一种新型内构件以及流化床反应器，所述新型内构件包括导流叶片组，所述导流叶片组包括第一导流叶片以及第二导流叶片，所述第一导流叶片以及所述第二导流叶片围绕水平的第一轴线相对于水平面反向倾斜，并且围绕水平的第二轴线相对于水平面反向倾斜，所述第一轴线垂直于所述第二轴线，所述第一导流叶片以及所述第二导流叶片的边缘相交于一点。利用相对扭转并倾斜的两个导流叶片构成的新型内构件，由于导流叶片同时绕第一轴线以及第二轴线倾斜，使导流叶片主流面各处均具有向上的运动趋势，因此难以在其下方形成“气垫”，进而防止因“气垫”降低该处气固的有效接触及流化床的整体有效空间，提升反应效率。

技术领域

本发明涉及化学反应装置技术领域，具体地涉及一种新型内构件以及流化床反应器。

背景技术

芳烃氨氧化泛指氨气及氧气或空气在催化剂作用下，将甲基芳烃、杂环芳烃等有机物分子中的-CH3活泼基团一步转化成-CN的反应过程。其产品芳腈的-CN具有很高的反应活性，可以通过加氢、水解、缩合、聚合、卤化等反应，转化为相应的胺类、酰胺类、羧酸类、醛类等化合物，用于生产农药、医药、燃料、建材、绝缘材料等化工产品。用于芳烃氨氧化的反应工艺包括了固定床、流化床乃至移动床。由于氨氧化制芳腈均为强放热反应，因此流化床具有较易撤热的优势，是较为合适的反应器。

但是，流化床中往往存在反应原料气与催化剂固体颗粒混合不均的现象，影响反应的转化率，造成原料利用率的降低、产品分离难度增加。由于气固混合介质内存在随介质不断运动的气泡，这些气泡会造成床层中固体颗粒的以及反应气相产物的返混。同时，气、固两相在流化床中的停留时间分布不均，会引发过度氧化、烧氨等副反应的加剧，显著降低反应的转化率和目标产物芳腈的选择性。

针对上述问题，在流化床反应器内部设置内构件是一种简单、有效的解决办法，合理的添加内构件可以引导气泡的生成、抑制气泡的长大与聚并，促使气、固两相的均匀分布，提高相间接触效率；弱化床层中剧烈的压力脉动，使流化床稳定运行。

专利CN1055916C公开了一种烃类氨氧化流化床反应器，在流化床反应区上部安装包括填料、挡板、百叶窗式板、挡网等形式的内部构件。由于反应气体离开催化剂床层后并非均匀上升，在流化床上部加入内部构件后，有利于未反应气气泡的破碎，增加气固相混合，提高了气体与催化剂在反应稀相区的接触效率。该技术利用稀相反应区中的二次反应消除了反应气中的未反应氨，而无需加入任何有机物，对于氨氧化工艺而言，可强化生产，提高反应效率，缩短工艺流程，减少环境污染，具有较大的经济效益。

此外，在流化床中安装垂直构件也是一种普遍采用的改善流动状态、提高气固接触效率的有效方法。垂直构件一般为竖直设置的管束、翅片和平板等。例如，专利CN101954264A和CN 102531958A中设置的直型或U型的冷却水管，既可以达到有效撤热的目的，还可以起到改善流化质量，减少“气泡”、“沟流”和“腾涌”等非稳定流化现象的作用。

然而，上述两种构件均具有难以克服的缺点，水平构件在床层气速较高时，构件下方易形成难以破碎的“气垫”，进而影响反应效率，而竖直设置的构件则会因表面形成的“滞留层”而出现传质传热效率降低的现象。

综上，单独的采用水平构件或垂直构件，均存在或多会少难以避免的不利影响；因此，通过合理设计，将两者有机结合而成的复合构件为有效解决气泡运动所引起的床层压力脉动剧烈、气固分布不均、相间接触效率不高、气体和固体颗粒返混严重等问题提供了新的途径。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的流化床中气固混合介质内产生难以破碎的气泡或传质传热效率降低，进而气固分布不均、床层压力脉动剧烈、相间接触效率不高、气体和固体颗粒返混严重等问题，提供一种新型内构件以及流化床反应器。