一种自取热式固定床反应器及系统技术方案

一种自取热式固定床反应器及系统，由反应器壳体，顶部进料口、中间进料口、入口分配设备、流体收集混合分配设备、出口收集器和出口组成；其中，所述的顶部进料口设置于反应器壳体顶部，所述的入口分配设备设置于所述的反应器壳体顶部，与顶部进料口相通，所述的反应器壳体内设有至少两段催化剂床层，所述的流体收集混合分配设备设置于两段催化剂床层之间，与所述的中间进料口相通，所述的出口收集器设置于反应器内底部催化剂床层之下，与反应器底部出口相通。本实用新型专利技术提供的自取热式固定床反应器适用于液‑液或气‑液进料的固相催化放热平衡或强放热反应体系，包括一股或多股取热物料进入反应器内直接接触换热。

【技术实现步骤摘要】
一种自取热式固定床反应器及系统
本专利技术涉及一种石油化工领域的反应器设备，更具体地说，涉及一种用于放热反应过程的固定床反应器。
技术介绍
固定床反应器是指装填有固体催化剂或固体反应物用以实现多相反应过程的一种反应器形式，它具有结构简单、操作方便、运行稳定等特点，同时还具有流体返混小、催化剂机械损耗小等优点，是目前工业上应用最为广泛的反应器形式。固定床反应器的结构型式主要分为绝热式和换热式两类，其中绝热式固定床适用于反应热效应不大的放热反应，反应过程允许温度有较宽变动范围的反应，热效应较大的，但对反应温度不很敏感或是反应速率非常快的过程也可适用；换热式固定床是指采用换热介质带走反应热的反应装置。为了保证固定床反应器内催化剂装填以及流体较好的分布和流动，反应器内部需要安装一定的内构件，常用的反应器内构件主要包括各种分配器、收集器以及支撑结构等，CN201020000158.6公开了一种液体收集混合分配装置，该混合分配装置的特点是内部设置若干用于强化流体混合的迷宫构件。CN100430458C公开了一种固定床反应器，该反应器内部设有垂直放置的漩涡室的混合装置，其主要目的都是对流体进行混合，为下一床层上的混合流体进行均匀的分配。例如醚化通常是指甲醇与异丁烯、异戊烯等叔碳烯烃反应生成甲基叔烷基醚(MTBE、TAME等)的反应，是一类典型的受热力学平衡控制的放热反应过程。目前工业上采用的醚化反应器形式主要包括固定床、膨胀床以及催化蒸馏塔。FR2455019，FR2440931公开的膨胀床醚化反应器能有效消除反应热点，但物料返混较严重，造成转化率降低。US4439350中公开了催化蒸馏技术用于醚化反应以打破平衡限制，提高反应转化率，但催化蒸馏塔内催化剂装填结构比较复杂，其应用受到一定限制。而固定床反应器因其结构简单而被广泛用于醚化反应。为解决化学反应过程中的放热问题，传统过程多采用列管式反应器或反应物料外循环冷却的筒式反应器。列管式反应器设备复杂，投资大，能耗高，应用较少；而外循环筒式反应器因反应物浓度被循环物流稀释，降低了反应效率。CN200977456A公开了一种制备MTBE的泡点反应器，反应在物料的泡点和露点温度范围内进行，部分液体组分吸收反应热后成为汽相，然后从反应器顶部设置的汽相管路流出，从而达到控制反应温度的作用。但这种反应器不适合烯烃含量过高的原料，因为反应热会使全部的甲醇-C4共沸物甚至剩余C4都汽化，剩余热量还会使床层温度继续升高，导致MTBE发生逆向分解反应。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题之一是提供一种反应进料为液相或气液两相，用于强放热或受热力学平衡控制的反应过程的固体催化反应体系的固定床反应器。本技术要解决的技术问题之二是提供一种放热反应过程的固定床反应体系。本技术提供的自取热式固定床反应器，由反应器壳体，顶部进料口、中间进料口、入口分配设备、流体收集混合分配设备、出口收集器和出口组成；其中，所述的顶部进料口设置于反应器壳体顶部，所述的入口分配设备设置于所述的反应器壳体顶部，与顶部进料口相通，所述的反应器壳体内设有至少两段催化剂床层，所述的流体收集混合分配设备设置于两段催化剂床层之间，与中间进料口相通，所述的出口收集器设置于反应器内底部催化剂床层之下，与反应器底部出口相通。本技术提供的固定床反应体系，采用上述的自取热式固定床反应器，所述的反应器内装填多段催化剂床层，不同催化剂床层中装填同一种或几种固体酸催化剂。本技术提供的自取热式固定床器及反应体系的有益效果为：本技术提供的自取热式固定床器中，通过顶部入口分配器和中间床层流体收集混合分配设备能够对反应原料和中间流体进行高效、快速收集和分配，有效解决了现有技术中多段绝热固定床反应器内床层流体分布不均和段间流体混合程度较长的问题。本技术提供的自取热式固定床反应器在使用过程中，通过中间进料口加入取热物流能吸收反应热，降低床层温度，有利于控制反应的平稳运行。附图说明图1为本技术提供的自取热式固定床反应器结构示意图；图2为中间流体收集混合分配设备结构示意图；图3为二次混合室内的螺旋形折流挡板的三维示意图。其中：1-顶部进料口，2-中间进料口，3-反应器壳体，4-入口分配器，5-入口分配盘，6、8-催化剂床层，7-收集混合分配器，9-出口收集器，10-物料出口；11-顶部支撑板，12-导流板，13-外部流体分布管，14-初混室，15-二次混合室，16-分配盘，17-底部支撑板。具体实施方式以下详细说明本技术的具体实施方式。本说明书中所提及的容器的“上部”指由下至上容器的0-50％的位置，容器的“下部”指由下至上容器的50％-100％的位置，容器的“中部”指由下至上容器的30％-70％的位置，容器的“底部”指由下至上容器的95％-100％的位置。本技术提供的自取热式固定床反应器，由反应器壳体，顶部进料口、中间进料口、入口分配设备、流体收集混合分配设备、出口收集器和出口组成；其中，所述的顶部进料口设置于反应器壳体顶部，所述的入口分配设备设置于所述的反应器壳体顶部，与顶部进料口相通，所述的反应器壳体内设有至少两段催化剂床层，所述的流体收集混合分配设备设置于两段催化剂床层之间，与中间进料口相通，所述的出口收集器设置于反应器内底部催化剂床层之下，与反应器底部出口相通。本技术提供的自取热式固定床反应器中，所述的入口分配设备由入口分配器和入口分配盘组成。所述的入口分配器用于对物流进行缓冲、导流和预分配，选自孔板式结构、丝网筛结构、侧隙式结构或其它改进型结构。所述的入口分配盘可采用常规结构，对于单一液相或气相进料，入口分配盘选自常规气相或液相分布器，如支管式、环管式等；对于气液混合进料，气液分配盘可选自塔盘式、长短管式、泡帽式或其它常规气液分配盘。所述的流体收集混合分配设备包括由上至下间隔开的顶部支撑板11、导流板12、外部流体分布管13、混合室、流体分配盘16和底部支撑板17，其中，所述的混合室由外部圆环形的初混室14和位于中心的二次混合室15组成；所述的外部流体分布管13为开有小孔的圆环形或网格状管路，与所述的中间进料口相连通；所述的流体分配盘上开有小孔。优选地，所述的导流板12为圆锥形板，锥角为140°～175°。来自顶部支撑板上部催化剂床层的流体通过导流板进入初混室14，与从外部流体分布管进来的外部流体在初混室内进行初步混合。优选地，所述的二次混合室由内外两层带有开孔的圆柱形筒体以及顶部的导流板和底部设有圆形开孔的底板包围而成，优选地，所述的二次混合室内筒体直径为外筒体直径的1/3-3/4。所述的二次混合室内外两层圆柱形筒体上均设有开孔，开孔形状可为圆形、三角形、梯形或螺旋形。外层圆柱形筒体开孔与内层圆柱形筒体开孔在圆周上呈交错次序排列。优选两层圆柱形筒体上开有圆形孔，外筒体开孔6直径为5-50mm，优选为6-30mm，内筒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自取热式固定床反应器，其特征在于，由反应器壳体，顶部进料口、中间进料口、入口分配设备、流体收集混合分配设备、出口收集器和出口组成；其中，所述的顶部进料口设置于反应器壳体顶部，所述的入口分配设备设置于所述的反应器壳体顶部，与顶部进料口相通，所述的反应器壳体内设有至少两段催化剂床层，所述的流体收集混合分配设备设置于两段催化剂床层之间，与所述的中间进料口相通，所述的出口收集器设置于反应器内底部催化剂床层之下，与反应器底部出口相通。/n

【技术特征摘要】
1.一种自取热式固定床反应器，其特征在于，由反应器壳体，顶部进料口、中间进料口、入口分配设备、流体收集混合分配设备、出口收集器和出口组成；其中，所述的顶部进料口设置于反应器壳体顶部，所述的入口分配设备设置于所述的反应器壳体顶部，与顶部进料口相通，所述的反应器壳体内设有至少两段催化剂床层，所述的流体收集混合分配设备设置于两段催化剂床层之间，与所述的中间进料口相通，所述的出口收集器设置于反应器内底部催化剂床层之下，与反应器底部出口相通。


2.按照权利要求1所述的自取热式固定床反应器，其特征在于，所述的入口分配设备由入口分配器和入口分配盘组成。


3.按照权利要求1所述的自取热式固定床反应器，其特征在于，所述的流体收集混合分配设备包括由上至下间隔开的顶部支撑板(11)、导流板(12)、外部流体分布管(13)、混合室、流体分配盘(16)和底部支撑板(17)，其中，所述的混合室由外部的圆环形的初混室(14)和位于中心的二次混合室(15)组成；所述的外部流体分布管(13)为开有小孔的圆环形或网格状管路，与所述的中间进料口相连通；所述的流体分配盘上开有小孔。


4.按照权利要求3所述的自取热式固定床反应器，其特征在于，所述的导流板(12)为圆锥形板，锥角为140°～175°。


5.按照权利要求3所述的自取热式固定床反应器，其特征在于，所述的二次混合室(15)由内外两层带有开孔的圆柱形筒体以及顶部的导流板和底部设有圆形开孔的底板包围而成。


6.按照权利要求5所述的自取热式固定床反应器，其特征在于，所述的二次混合室的内层圆柱形筒体直径为外层圆柱形筒体直径的1/3-3/4。


7.按照权利要求5所述的自取热式固定床反应器，其特征在于，所述的二次混合室内外两层...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁清，王少兵，毛俊义，黄涛，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：新型
国别省市：北京;11