細顆粒流化床反應器的製作方法
2023-06-03 00:17:36 1
專利名稱：細顆粒流化床反應器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種細顆粒流化床反應器。
背景技術：
氨氧化法合成烴類化工產品是一種簡單、經濟的工業方法，現已被廣泛應用。細顆粒流化床反應器正是氨氧化法的關鍵設備，它合理地利用反應氣體與催化劑的有效接觸，不僅有效地撤除了反應熱，而且使反應器阻力降滿足要求。因此，細顆粒流化床反應器的流化質量，將直接影響原料的轉化率和產品的收率；其次，氨氧化法的主付反應一般為強放熱反應，必須及時撤除反應熱，否則將導致反應區域溫度急驟升高，從而降低目的產物的選擇性，並且容易造成結焦和失活。
目前，烴類氨氧化法裝置細顆粒流化床反應器內部的換熱管一般採用U形管或指形套管。兩者的優點是結構簡單、易固定、易布置，缺點是U形管在反應器內部焊接點較多，U形管底部易磨損，而且水管彎道多；指形套管的蒸汽通道相對較狹窄，易產生水擊現象。故這兩種換熱結構易發生強烈的振動，影響換熱管的使用壽命。而一旦換熱管洩漏，將直接影響價格昂貴的催化劑，使之失活，造成巨大的經濟損失。其次，流化床反應器內部的換熱管使用一定時間後，需要維修或更換，這時不得不在筒體上開孔，操作十分不便。
中國專利CN2494698Y中公開了一種流化床反應器，該反應器的換熱結構由設置在筒體內上端的導熱油分配箱，與導熱油分配箱連接且均勻分布的下垂式懸掛形套管束，以及對套管束進行彈性固定的箍管盤組成，解決了換熱管束安裝、檢修的不便。但對於內置式旋風分離器的細顆粒流化床反應器而言，旋風分離器的料腿直接插入流化床層的濃相區，故不適合設置導熱油分配箱。
發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是現有技術中細顆粒流化床反應器的換熱構件振動劇烈，嚴重影響其使用壽命，從而影響反應溫度的控制，及安裝、維修不便的缺點，提供一種新的細顆粒流化床反應器。它具有換熱效果好，操作平穩，流化質量好，維修方便的特點。
為解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案如下一種細顆粒流化床反應器，包括反應器筒體、上封頭、下封頭、原料入口和反應物出口，反應器筒體內設置有二級或三級旋風分離器、換熱構件、氣體分布器和空氣分布板，其中旋風分離器的上端位於流化床層之上且與反應產物出口相連，旋風分離器的下端位於流化床層的濃相區中氣體分布器之上；空氣分布板位於氣體分布器之下、下封頭之上；換熱構件的上端位於流化床層之上，換熱構件的下端位於流化床層的濃相區中、氣體分布器之上，換熱構件為上端帶補償圈的直通型換熱管，換熱構件兩端與反應器筒體的連接處採用整體套管過渡。
上述技術方案中，優選方案為換熱構件根據反應器內撤熱的需要均勻分布；換熱管優選方案為用支架固定。補償圈的半徑為換熱管公稱直徑的1.5～10.0倍，補償圈的圈數為1/4～2圈。氣體分布器優選方案為多管式結構；空氣分布板優選方案為帶導流管式的氣體分布板。
上述技術方案中，換熱構件的優選方案為根據反應器內撤熱的需要在筒體內呈均勻分布，換熱構件兩端與反應器筒體的連接處採用整體套管過渡。該換熱構件在反應器中有兩個作用一是撤去反應所產生的熱量，維持適當的反應溫度；二是作為反應器的垂直內構件，達到強化流化質量，優化反應的作用。該換熱構件以一根較細的無縫鋼管從反應器下部進入，通過一異徑管放大成計算所需的換熱管，在換熱管上端同樣駁成較細的管子，並將該管設計成一個補償圈，該補償圈的半徑為換熱管公稱直徑的1.5～10.0倍；補償圈的圈數為1/4～2。由於換熱管的壁厚δt往往和反應器筒體壁厚δs相差較大，一般δt＜1/2δs，其次，換熱管內與反應器筒體內的溫差也較大，可達到350℃左右。所以，換熱管的進出口接管與簡體的連接處存在應力集中現象，該連接處是換熱管最薄弱的環節，我們採用了整體套管過渡的技術方案，較好地解決了該問題。具體方法是在反應器筒體上焊接一段長約120～200mm的短管，短管一端和筒體內壁平齊，另一端駁成管徑比換熱管大約2mm的較小接管，並與換熱管焊接。該套管可以用整體衝壓的方法製成，製造成本低，即使是舊裝置的改造也能施行該方法。固定換熱構件的支架分為上下兩組，每根換熱管下端焊接一支撐板，並通過U形螺栓和支架固定，換熱管上端直接採用U形螺栓和支架固定，該U形螺栓的兩側分別連接一螺母，使管子與螺栓之間有一定的間隙，以保證換熱管有一定的自由度，使上端的補償圈充分發揮作用。該支架優先採用角鋼製做，角鋼的頂部為一扁鋼焊成的傘形蓋，能有效防止催化劑的堆積。
本實用新型中，由於採用該換熱構件後，蒸汽通道暢通，水擊現象也消除了，同時換熱構件兩端與反應器筒體的連接處的應力集中現象得到較大的緩解。因而大大減少了換熱構件的振動現象，使反應器運行平穩，延長了換熱構件的使用壽命，取得了較好的技術效果。
圖1為細顆粒流化床反應器結構示意圖。
圖2為換熱管布置圖。
圖3為換熱管結構示意圖。
圖4為換熱管與反應器筒壁連接示意圖。
在圖1中，1為放清口，2為下錐體封頭，3為空氣進口，4為支架，5為反應器筒體，6為換熱管，7為加料口，8為反應產物出口，9為上封頭，10為防爆口，11為測量口，12為旋風分離器，13為吹掃口，14為混合氣進口，15為多管式分布器，16為帶導流管式空氣分布板。
下面通過實施例對本實用新型作進一步的闡述。
具體實施方式
實施例12000噸/年間苯二甲腈裝置，採用圖1所示的細顆粒流化床反應器，反應器筒體直徑為2400毫米，高度19000毫米，換熱管外徑108毫米，共32根，在筒體內呈同心圓均勻分布，其細管直徑為45毫米、補償圈半徑為175毫米、圈數為11/2，換熱構件兩端與反應器筒體連接處的整體套管外徑為76毫米。設備運行平穩，沒有劇烈振動現象。連續開車半年後，檢查未出現洩漏。
比較例1某間苯二甲腈裝置的工藝條件和反應器結構參數均與實施例1相同，不同之處是換熱管結構採用指形套管形式，換熱管進出口管口直接與筒體焊接。設備運行時，發出連續的金屬碰撞聲，運行不到兩個月，出現洩漏，檢查發現有4根出現微細裂紋，對反應器內催化劑的品質造成了一定的影響。
實施例22000噸/年苯甲腈裝置，採用圖1所示的細顆粒流化床反應器，反應器筒體直徑為2400毫米，高度19000毫米，換熱管外徑108毫米，共32根，在筒體內呈同心圓均勻分布，其細管直徑為45毫米、補償圈半徑為175毫米、圈數為1，換熱構件兩端與反應器筒體連接處的整體套管外徑為76毫米。設備運行平穩，沒有劇烈振動現象。
實施例31000噸/年腈基砒碇裝置，採用圖1所示的細顆粒流化床反應器，反應器筒體直徑為1600毫米，高度20300毫米，換熱管外徑89毫米，共17根，在筒體內呈矩陣均勻分布，其細管直徑為32毫米、補償圈半徑為200毫米、圈數為1和11/2兩種，換熱構件兩端與反應器筒體連接處的整體套管外徑為57毫米。設備運行平穩，沒有劇烈振動現象。
權利要求1.一種細顆粒流化床反應器，包括反應器筒體、上封頭、下封頭、原料入口和反應物出口，反應器筒體內設置有二級或三級旋風分離器、換熱構件、氣體分布器和空氣分布板，其中旋風分離器的上端位於流化床層之上且與反應產物出口相連，旋風分離器的下端位於流化床層的濃相區中氣體分布器之上；空氣分布板位於氣體分布器之下、下封頭之上；換熱構件的上端位於流化床層之上，換熱構件的下端位於流化床層的濃相區中、氣體分布器之上，其特徵在於換熱構件為上端帶補償圈的直通型換熱管，換熱構件兩端與反應器筒體的連接處採用整體套管過渡。
2.根據權利要求1所述細顆粒流化床反應器，其特徵在於換熱構件根據反應器內撤熱的需要均勻分布。
3.根據權利要求1所述細顆粒流化床反應器，其特徵在於換熱管用支架固定。
4.根據權利要求1所述細顆粒流化床反應器，其特徵在於補償圈的半徑為換熱管公稱直徑的1.5～10.0倍，補償圈的圈數為1/4～2圈。
5.根據權利要求1所述細顆粒流化床反應器，其特徵在於氣體分布器為多管式結構。
6.根據權利要求1所述細顆粒流化床反應器，其特徵在於空氣分布板為帶導流管式的氣體分布板。
專利摘要本實用新型涉及一種細顆粒流化床反應器，主要解決現有技術中細顆粒流化床反應器的換熱構件振動劇烈，嚴重影響其使用壽命的技術問題。本實用新型通過採用反應器筒體內設置有二級或三級旋風分離器、換熱構件、氣體分布器和空氣分布板，換熱構件為上端帶補償圈的直通型換熱管，換熱構件兩端與反應器筒體的連接處採用整體套管過渡的技術方案較好地解決了該問題，可用於氨氧化等工業生產中。
文檔編號B01J8/24GK2901210SQ20062004052
公開日2007年5月16日 申請日期2006年3月27日 優先權日2006年3月27日
發明者黃雲群, 胡力智, 吳一鳴, 李向勇, 顧龍勤 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院