一种催化剂分散器及含该催化剂分散器的反应器制造技术

本发明专利技术公开了一种催化剂分散器，用在含固体催化剂的反应器中，该催化剂分散器为截面圆锥状的筒，其被大头朝下地放置在反应器底部，用于防止催化剂在反应器底部堆积，从而使催化剂在反应器中均匀分布。所述催化剂分散器特别适合用在有机含氧化合物、例如甲醇和/或二甲醚制烯烃的反应器中，其能够消除反应器中的反应死角，提高反应器空间利用率和处理效率，并大大降低堆积的催化剂因崩塌导致的操作不稳定。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种催化剂分散器，用在含固体催化剂的反应器中，该催化剂分散器为截面圆锥状的筒，其被大头朝下地放置在反应器底部，用于防止催化剂在反应器底部堆积，从而使催化剂在反应器中均匀分布。所述催化剂分散器特别适合用在有机含氧化合物、例如甲醇和/或二甲醚制烯烃的反应器中，其能够消除反应器中的反应死角，提高反应器空间利用率和处理效率，并大大降低堆积的催化剂因崩塌导致的操作不稳定。【专利说明】一种催化剂分散器及含该催化剂分散器的反应器
本专利技术涉及一种催化剂分散器和含该催化剂分散器的反应器，特别是，涉及一种适合用在有机含氧化合物、例如甲醇和/或二甲醚制烯烃的反应器中的催化剂分散器。
技术介绍
随着能源的日益短缺，能源的有效和洁净利用成为现在的重要研究课题。在煤洁净技术中，有机含氧化合物、例如甲醇和/或二甲醚制烯烃工艺、例如制乙烯、丙烯等低碳烯烃(Methanol-to-01efin,简称ΜΤ0)是其中的一个重要组成部分，也是国家能源安全战略的重要补充。现在已经工业化的MTO装置的反应器底部由于设计缺陷，存在大量的反应“死区”，在这个区域内，催化剂因出现堆积而没有发生流化，无法参与反应器中的反应，相当于反应器空间少了一大块。这部分催化剂大概占催化剂总量40%左右，造成了极大的经济损失，并导致反应器空间利用率和处理效率大大降低，和产生因堆积的催化剂崩塌而造成的操作不稳定。实际上，这部分反应“死区”是因催化剂自然堆积而成的。在现有MTO工艺的反应器结构中，流体经气体分布器由下向上进入反应罐中后，在反应器内壁和底部附近出现一定程度的自然向下回流，在接近反应罐底部的地方，流体向中心集中，同时流速降低，这样就常常导致流体中的固相-催化剂发生沉积，还有固相-催化剂自身重力也会导致其产生沉积或堆积。因此导致固相-催化剂在反应罐中的分布或密集度在不同区域不同，当反应器系统出现工艺参数波动、如压力波动时，反应“死区”内自然堆积而成的固相-催化剂就有可能发生局部崩塌，崩塌的催化剂重新进入反应器流化床的密相中，这部分催化剂温度较低，使得反应器中的反应区域温度急剧下降，温度下降的结果又导致有机含氧化合物、如甲醇的转化率立即降低，释放的热量不足以重新使反应器中的反应区域整体温度提升，因此恶性循环，最后导致MTO装置停车。因此，如何有效消除这个反应“死区”，避免催化剂沉积或堆积，使催化剂在反应器中均匀分布就成为一个MTO领域急需解决的重要研究课题。CN1171667C公开了一种多级环流反应器，在该反应器中引入了一个圆柱形导流筒，依靠导流筒壁内外密度差形成流体回流，冲刷沉积或堆积的催化剂。通常导流筒与反应器内壁的半径差越小，回流速度就越快，冲刷力度就越大。但上述导流筒在实际应用时存在的问题是:导流筒与反应器内壁的半径差太大时，冲刷力度不够，无法冲刷掉沉积或堆积的催化剂，而导流筒与反应器内壁的半径差太小时，沿整个导流筒外壁的流体冲刷力度太大，催化剂磨损不仅大大增强，而且由于流体的环流太强致使操作难以控制，这样导致上述圆柱形导流筒并不太实用。上述专利文献在此引用以作参考。因此，开发一种既能避免催化剂磨损、又能利用合理的环流冲刷力冲刷沉积或堆积的催化剂，使催化剂在反应器中均匀分散的装置以解决上述技术难题是非常必要和紧迫的。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在解决上述技术难题，因此，本专利技术提供一种催化剂分散器及含有该催化剂分散器的反应器，所述催化剂分散器用于防止催化剂在反应器底部堆积，从而使催化剂在反应器中均匀分布。所述催化剂分散器特别适合用在有机含氧化合物、例如甲醇和/或二甲醚制烯烃的反应器中，其能够消除反应器中的反应死角，提高反应器空间利用率和处理效率，并大大降低堆积的催化剂因崩塌导致的操作不稳定。根据本专利技术第一方面，提供一种催化剂分散器，用在含固体催化剂的反应器中，该催化剂分散器为截面圆锥状的筒，其被大头朝下地放置在反应器底部，用于防止催化剂在反应器底部堆积，从而使催化剂在反应器中均匀分布。通常，该催化剂分散器用于气-固两相反应器、液-固两相反应器、和气-液-固三相反应器中，例如有机含氧化合物制烯烃的反应器，其中，有机含氧化合物可是甲醇和/或二甲醚；上述催化剂分散器可与导流筒耦合使用，其中，导流筒为圆柱状的筒，所述导流筒与催化剂分散器可是连体的，也可是分体的；根据本专利技术第二方面，提供一种含固体催化剂的反应器，包括:反应罐，底部具有气体或液体入口；气体或液体分布器，位于反应罐底部所述气体或液体入口附近，用于均匀分散所述气体或液体；催化剂分散器；至少绝大部分位于所述气体或液体分布器上方，用于在反应器中均匀分散所述催化剂，防止催化剂在反应器底部堆积，所述催化剂分散器为截面圆锥状的筒，其被大头朝下地放置在所述反应器底部。优选地，所述反应器是有机含氧化合物制烯烃的反应器，特别是甲醇和/或二甲醚制烯烃的反应器；所述催化剂分散器与导流筒可耦合使用，而导流筒通常为圆柱状的筒。【专利附图】【附图说明】从下述参考附图的描述中可明显地看出本专利技术上述和其它特征和优点，附图各图中相对应或等同的部位或部件将采用相同的标记数表示。其中:图1是含有本专利技术催化剂分散器的反应器一个技术方案的示意图；图2是含有本专利技术催化剂分散器的反应器又一个技术方案的示意图；图3是含有本专利技术催化剂分散器的反应器再一个技术方案的示意图。【具体实施方式】通过下面参考实施例的描述进一步详细解释本专利技术，但以下包括实施例的描述仅用于使本专利技术所属
的普通技术人员能够更加清楚地理解本专利技术的原理和精髓，不意味着对本专利技术进行任何形式的限制。图1是含有本专利技术催化剂分散器的反应器一个技术方案的示意图，在图1所示的反应器中，所述催化剂分散器为截面圆锥状的筒，其被大头朝下地放置在反应器底部，用于防止催化剂在反应器底部堆积，从而使催化剂在反应器中均匀分布，上述含固体催化剂的反应器用作气-固两相反应器、液-固两相反应器、和气-液-固三相反应器，特别是用作有机含氧化合物、例如甲醇和/或二甲醚制烯烃的反应器。上述反应器包括:反应罐30、气体或液体分布器10和催化剂分散器20,反应罐30底部具有气体或液体入口(未标记)，气体或液体分布器10位于反应罐30底部，并与上述气体或液体入口相连通，催化剂分散器20沿竖直方向大头朝下地放置在反应罐30底部，催化剂分散器20两端均为开放端，这样，催化剂分散器20的外壁和反应罐30的内壁之间形成环状回流通道，其中，催化剂分散器20的至少绝大部分位于气体或液体分布器10上方。在反应罐30底部放置具有一定高度的催化剂分散器20后，流体、例如甲醇和催化剂颗粒的混合物通过其入口经气体或液体分布器10进入反应罐30中后，开始在催化剂分散器20的外壁和反应罐30的内壁之间形成环状回流，也就是流体从催化剂分散器20的底端进入到催化剂分散器20的内部空间中，在有机含氧化合物、例如甲醇和/或二甲醚和催化剂颗粒进行充分接触后，在到达催化剂分散器20顶端时，催化剂颗粒夹带着一部分未反应掉的有机含氧化合物、例如甲醇和/或二甲醚气体沿催化剂分散器20外壁附近图1箭头所示的环状回流通道向反应罐30底部移动，在到达催化剂分散器20底端时，由于在气体或液体分布器10附近压力较低，使得回流的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种催化剂分散器，用在含固体催化剂的反应器中，其特征在于：该催化剂分散器为截面圆锥状的筒，其被大头朝下地放置在反应器底部，用于防止催化剂在反应器底部堆积，从而使催化剂在反应器中均匀分布。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李飞，朱伟平，孙琦，薛云鹏，郭磊，王向辉，苗强，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，北京低碳清洁能源研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11