[其他]流化床反应器新型复合内构件

说明书

本发明涉及在流化床反应器（特别是流化床催化反应器）中用以改善流化质量的内构件。

流化质量是流化床反应器性能优劣的主要标志，直接影响到生产强度和产品质量，流化床中设置内构件，可以达到抑制气泡聚并长大或破碎更新气泡的目的。

国外一般采用兼作换热管用的垂直管束为内构件，并推荐以当量直径为放大控制指标。（国井大藏，列文斯比尔著《流态化工程》，国内刊物上先后发表文章（《化学工程》）1973、1，1974、1及中日流态化1982年会议论文集），介绍了百叶窗形水平挡板构件，它与换热管配合使用，可理解为将水平挡板与垂直管束简单加和组成的复合构件，正在国内广为应用。以上两种构件的共同缺点是只能在较低空床表观气速下操作，当气速提高到一定数值时，在水平挡板下面出现含有少量颗粒的“气垫”，而在垂直管束间相应出现“气节”。“气垫”及“气节”的存在，造成流化质量及相间传热传质的严重恶化，从而限制了流化床反应器的生产强度，此外，水平挡板还具有严重的放大效应，阻碍了在新工艺中的开发应用。

1984年本发明人开发了一种水平形构件与垂直形构件有机地溶合在一起的复合构件-塔形构件（化工学报，NO2，P.117，1980），它不仅具有水平挡板破碎更新气泡的能力，同时具有垂直管束利用当量直径放大的性能，在结构设计上将水平与垂直构件有机地溶合在一起，在垂直形构件上设置了一系列的狭缝、吹气孔及隔板，更好地避免了“气垫”“气节”的出现。达到改善流化质量的目的。塔形构件流化床在苯酐生产中已取得明显经济效益，与国外先进水平对比见附表。

但塔形构件只适用于换热系统为水进汽出（汽化率为90%以上）的流化床，对于换热系统为水进水出（汽化率10%左右）的U形管换热装置的流化床，由于U形管束密集，不宜采用塔形构件，为此需开发一种与之相适应的复合内构件。

本发明是一种屋脊形内构件，它是以换热用的垂直管束作为构件的垂直部分，以纵断面呈倒置漏斗形的挡板-屋脊形挡板为水平部件，水平部件与垂直部件组成构件的整体。屋脊形挡板上设置有狭缝、吹气孔及隔板，达到更好地破碎气泡的效果。

图1是屋脊形构件的立体示意图。该构件以换热用垂直管束〔5〕作为构件的垂直部件，它不仅起着使气泡的空间分布均匀，减少气泡向床中心集中的作用，同时也作为构件其余部分的支撑。气泡在上升过程中，被纵断面呈倒置漏斗形的挡板-屋脊形板〔2〕所收集，在吸入过程中被屋脊形板的齿形边缘及留有的狭缝〔7〕所破碎。气泡尾涡〔8〕中夹带的固体颗粒则由狭缝〔7〕及板上的吹气孔〔1〕向构件两侧喷出，返回乳相。由于狭缝设有导向檐板〔9〕其方向交错排布所以颗粒向两侧喷射是交错进行的。隔板〔6〕的作用在于将屋脊形板下的空间隔成小室，防止因屋脊形板水平度偏差较大时，形成气泡向一侧集中现象。图中箭头〔3〕表示固体颗粒喷射方向，箭头〔4〕则表示气泡上升运动方向。由图1可见，屋脊形构件采用每一对屋脊形板构成一组，各组之间相互交错配置，上下两组构成一个单元，在床内按均匀方案布置，避免了在床层中出现空隙，保证气泡的均布。屋脊形构件可采取在反应器中组装，然后一次吊装的安装方案。本发明介绍的屋脊形构件还具有结构简单、易于加工和安装、不易变形等优点。

以上各种部件的相互配置作用，完全符合预期的设想。对冷模试验的大量数据进行了整理归纳，表明本构件用于气-固流化床反应器后，可使流化床由鼓泡流化提前转向湍动流化，这一结论为工业应用可获得显著效果提供了理论上的解释和依据。

工程放大中，尺寸放大及相互配合关系遵循下面给定的放大控制指标，即可消除或减小放大效应。

1.当量直径D_e

De=4×单元床高的体积/每个重复单元床高内构件总浸润面积

＝100～200mm

2.开孔率

＝单元长度构件上缝隙及吹气面积总和/单元长度构件的底面积

＝15～25%

3.覆盖率

＝单层构件底面积总和/流化床截面积

＝40～60%

以上给出各控制指标的可用范围，具体值应根据具体工艺条件选定。