CN1238105C - 可实现颗粒与气体逆流接触的快速流化床反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了属于化学反应装置领域的一种可实现颗粒与气体逆流接触的快速流化床反应器。由规则地开有孔的孔板在反应器内与水平线呈一定角度“之”字型放置或呈水平分层放置，颗粒从反应器上部的颗粒入口进入反应器，气体从反应器的下部的气体入口进入反应器。颗粒在孔板上呈堆积态向下运动，气体穿过颗粒的密相层向上运动，同时孔与孔板的结构搭配，又能保证气固两相的良好接触，实现逆流接触。克服现有技术中颗粒对于气体运动的跟随性很强的缺点，在反应的后期仍然能够提供较高的传质、传热推动力。本发明可应用于催化裂化再生器等多种反应器中。

Description

可实现颗粒与气体逆流接触的快速流化床反应器

技术领域

本发明属于化学反应装置领域，特别涉及一种可实现颗粒与气体逆流接触的快速流化床反应器。

背景技术

常见的气体与固体的反应器形式包括固定床、移动床以及流化床等几种形式。固定床与移动床所使用的颗粒的粒径通常大于1毫米。流化床所使用的颗粒较小，其粒径范围在10-1000微米之间。小粒径颗粒的内扩散阻力大大减少，使得流化床能适应诸如煤燃烧以及流化催化裂化这样的快速反应过程。此外，较小的颗粒使得其能够被气体带出，这对于粉体处理以及快速失活的催化反应也是有利的。但颗粒粒径变小后，颗粒对于气体运动的跟随性大大加强，因而在现有快速流化床反应器中，颗粒与气体只能沿着同一个方向并流运动，无法在反应后期提供较高的传质、传热效率，这对于要求高转化率的污染物处理、催化裂化再生过程是很不利的。本专利提出了一种利用颗粒团聚作用机理来实现颗粒与气体的逆流流动的快速流态化反应器来克服这一困难。

发明内容

本发明的目的是提出一种可实现颗粒与气体逆流接触的快速流化床反应器，利用颗粒在堆积状态下表观密度增加、曳力系数降低的原理来实现颗粒与气体的非同向运动；其特征在于：气体从反应器的下部的气体入口2进入反应器1，通过分布器3均匀分布后向上运动；颗粒从反应器上部的颗粒入口4进入反应器1内部并沿着与水平线呈一定角度“之”字型放置的孔板5向下运动，孔板5上规则地开有孔6，同时小孔6配合孔板5使得颗粒无法从孔6中下落而只能通过溢流堰7向下运动；操作时控制颗粒通量阀10在孔板5上形成一定高度的颗粒堆积层；孔板5上规则地开有孔6，气体通过孔6向上运动；气体与颗粒在孔板5上接触并发生反应；孔板5上的气固两相混合物操作在快速流态化状态以达到气固之间的良好接触；在反应器1内，或带大、中孔6的孔板5呈水平放置，配合大、中的孔6，使得颗粒从孔6中下落；从而气体与颗粒在反应器1实现了逆流流动。

所述孔板上孔孔的直径范围在1毫米至小于38毫米和大于100毫米至200毫米；开孔率为1％至小于30％之间。

本发明的有益效果是克服了现有快速流化床反应器中颗粒无法与气体逆流接触的缺陷，利用颗粒的堆积状态实现气固两相的逆流流动；同时孔与孔板的结构搭配，又能保证气固两相的良好接触。

附图说明

图1为带溢流堰的颗粒与气体逆流接触的快速流化床反应器的结构示意图。

图2为带溢流堰的小孔孔板结构示意图。

图3为带中孔板的颗粒与气体逆流接触的快速流化床反应器的结构示意图。

图4为带中孔孔板结构示意图。

图5带大孔板的颗粒与气体逆流接触的快速流化床反应器的结构示意图。

图6为为带大孔孔板结构示意图。

图7为颗粒与气体逆流接触的快速流化床反应器作为催化裂化再生器的结构示意图。

具体实施方式

本发明是一种可实现颗粒与气体逆流接触的快速流化床反应器。利用颗粒在堆积状态下表观密度增加、曳力系数降低的原理来实现颗粒与气体的非同向运动；如图1所示，气体从反应器的下部的气体入口2进入反应器1，通过分布器3均匀分布后向上运动；颗粒从反应器上部的颗粒入口4进入反应器1内部并沿着孔板5向下运动；孔板5与水平线呈一定角度“之”字型放置，孔板5上规则地开有孔6，同时小孔6配合孔板5使得颗粒无法从孔6中下落而只能通过溢流堰7(如图2所示)向下运动；操作时控制颗粒通量阀10在孔板5上形成一定高度的颗粒堆积层；气体通过孔6向上运动；气体与颗粒在孔板5上接触并发生反应；孔板5上的气固两相混合物操作在快速流态化状态以达到气固之间的良好接触。配合大、中孔6，该反应器有带大、中孔6的孔板5呈水平放置的另两种结构(如图3、图4、图5、图6所示)。使得颗粒从孔6中下落，从而亦可以实现气体与颗粒在反应器1中的逆流流动，上述孔板5上的孔6的直径范围在1～200毫米之间；开孔率在1％～40％之间。

下面再举该反应器的应用实施例之一在催化裂化再生器中的应用，对本发明予以进一步说明。如图7所示的颗粒与气体逆流接触的快速流化床反应器作为催化裂化再生器的实施示意图，催化剂的再生过程即为用空气烧去沉积在催化剂上的焦炭的过程。富含焦炭的待生催化剂从再生器1的待生催化剂入口4进入反应器1；空气从反应器1的主空气入口2进入；空气与再生催化剂孔板5上接触并进行燃烧；燃烧完毕的再生催化剂从再生催化剂出口9离开反应器1；燃烧生成的烟气通过烟气出口8离开反应器1；本反应器可以在反应后期保持较高的烧碳强度，使得催化剂的再生更为充分；同时再生器的级间也可设置外取热器13及二次风入口12以调节再生器的热量平衡；多级反应的形式也有助于减少氮化物与硫化物的排放。

Claims (2)

1.一种可实现颗粒与气体逆流接触的快速流化床反应器，所述反应器(1)的上部设置颗粒入口(4)和气体出口(8)，中部固定有规则开孔(6)的孔板(5)，反应器(1)的下部设有气体入口(2)和颗粒出口(9)；其特征在于：所述孔板(5)在反应器(1)内与水平线呈斜角相交的“之”字型放置，孔板(5)上设有溢流堰(7)；在反应器(1)的下部的气体入口(2)上面固定气体分布器(3)，气体入口(2)处连接气体流量控制阀(11)，颗粒通量控制阀(10)连接颗粒出口(9)处；气体通过气体入口(2)进入反应器(1)，经过分布器(3)均匀分布后向上运动，其流量由气体流量控制阀(11)加以调节；颗粒从反应器上部的颗粒入口(4)进入反应器(1)内部并沿着“之”字型孔板(5)向下运动；操作时控制颗粒通量阀(10)，使在孔板上形成一定高度的颗粒堆积层，通过溢流堰(7)向下运动；气体与颗粒在孔板(5)上接触并发生反应；气体通过孔(6)向上运动；气体穿过孔(6)后在孔板(5)上与颗粒一起形成快速流态化的密相床层操作状态，使气固两相混合物操作在快速流态化状态以达到气固之间的良好接触；气体与颗粒在反应器内总体上的流动方向相反。

2.按照权利要求1所述的可实现颗粒与气体逆流接触的快速流化床反应器，其特征在于：所述孔板上孔  的直径范围在1毫米至小于38毫米和大于100毫米至200毫米之间；开孔率为1％至小于30％之间。

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