專(zhuān)利名稱(chēng)：細(xì)顆粒流化床反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種細(xì)顆粒流化床反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
氨氧化法合成烴類(lèi)化工產(chǎn)品是一種簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的工業(yè)方法，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用。細(xì)顆粒流化床反應(yīng)器正是氨氧化法的關(guān)鍵設(shè)備，它合理地利用反應(yīng)氣體與催化劑的有效接觸，不僅有效地撤除了反應(yīng)熱，而且使反應(yīng)器阻力降滿(mǎn)足要求。因此，細(xì)顆粒流化床反應(yīng)器的流化質(zhì)量，將直接影響原料的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)品的收率；其次，氨氧化法的主付反應(yīng)一般為強(qiáng)放熱反應(yīng)，必須及時(shí)撤除反應(yīng)熱，否則將導(dǎo)致反應(yīng)區(qū)域溫度急驟升高，從而降低目的產(chǎn)物的選擇性，并且容易造成結(jié)焦和失活。
目前，烴類(lèi)氨氧化法裝置細(xì)顆粒流化床反應(yīng)器內(nèi)部的換熱管一般采用U形管或指形套管。兩者的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易固定、易布置，缺點(diǎn)是U形管在反應(yīng)器內(nèi)部焊接點(diǎn)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(duì)較狹窄，易產(chǎn)生水擊現(xiàn)象。故這兩種換熱結(jié)構(gòu)易發(fā)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，影響換熱管的使用壽命。而一旦換熱管泄漏，將直接影響價(jià)格昂貴的催化劑，使之失活，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。其次，流化床反應(yīng)器內(nèi)部的換熱管使用一定時(shí)間后，需要維修或更換，這時(shí)不得不在筒體上開(kāi)孔，操作十分不便。
中國(guó)專(zhuān)利CN2494698Y中公開(kāi)了一種流化床反應(yīng)器，該反應(yīng)器的換熱結(jié)構(gòu)由設(shè)置在筒體內(nèi)上端的導(dǎo)熱油分配箱，與導(dǎo)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(duì)套管束進(jìn)行彈性固定的箍管盤(pán)組成，解決了換熱管束安裝、檢修的不便。但對(duì)于內(nèi)置式旋風(fēng)分離器的細(xì)顆粒流化床反應(yīng)器而言，旋風(fēng)分離器的料腿直接插入流化床層的濃相區(qū)，故不適合設(shè)置導(dǎo)熱油分配箱。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有技術(shù)中細(xì)顆粒流化床反應(yīng)器的換熱構(gòu)件振動(dòng)劇烈，嚴(yán)重影響其使用壽命，從而影響反應(yīng)溫度的控制，及安裝、維修不便的缺點(diǎn)，提供一種新的細(xì)顆粒流化床反應(yīng)器。它具有換熱效果好，操作平穩(wěn)，流化質(zhì)量好，維修方便的特點(diǎn)。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下一種細(xì)顆粒流化床反應(yīng)器，包括反應(yīng)器筒體、上封頭、下封頭、原料入口和反應(yīng)物出口，反應(yīng)器筒體內(nèi)設(shè)置有二級(jí)或三級(jí)旋風(fēng)分離器、換熱構(gòu)件、氣體分布器和空氣分布板，其中旋風(fēng)分離器的上端位于流化床層之上且與反應(yīng)產(chǎn)物出口相連，旋風(fēng)分離器的下端位于流化床層的濃相區(qū)中氣體分布器之上；空氣分布板位于氣體分布器之下、下封頭之上；換熱構(gòu)件的上端位于流化床層之上，換熱構(gòu)件的下端位于流化床層的濃相區(qū)中、氣體分布器之上，換熱構(gòu)件為上端帶補(bǔ)償圈的直通型換熱管，換熱構(gòu)件兩端與反應(yīng)器筒體的連接處采用整體套管過(guò)渡。
上述技術(shù)方案中，優(yōu)選方案為換熱構(gòu)件根據(jù)反應(yīng)器內(nèi)撤熱的需要均勻分布；換熱管優(yōu)選方案為用支架固定。補(bǔ)償圈的半徑為換熱管公稱(chēng)直徑的1.5～10.0倍，補(bǔ)償圈的圈數(shù)為1/4～2圈。氣體分布器優(yōu)選方案為多管式結(jié)構(gòu)；空氣分布板優(yōu)選方案為帶導(dǎo)流管式的氣體分布板。
上述技術(shù)方案中，換熱構(gòu)件的優(yōu)選方案為根據(jù)反應(yīng)器內(nèi)撤熱的需要在筒體內(nèi)呈均勻分布，換熱構(gòu)件兩端與反應(yīng)器筒體的連接處采用整體套管過(guò)渡。該換熱構(gòu)件在反應(yīng)器中有兩個(gè)作用一是撤去反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量，維持適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)溫度；二是作為反應(yīng)器的垂直內(nèi)構(gòu)件，達(dá)到強(qiáng)化流化質(zhì)量，優(yōu)化反應(yīng)的作用。該換熱構(gòu)件以一根較細(xì)的無(wú)縫鋼管從反應(yīng)器下部進(jìn)入，通過(guò)一異徑管放大成計(jì)算所需的換熱管，在換熱管上端同樣駁成較細(xì)的管子，并將該管設(shè)計(jì)成一個(gè)補(bǔ)償圈，該補(bǔ)償圈的半徑為換熱管公稱(chēng)直徑的1.5～10.0倍；補(bǔ)償圈的圈數(shù)為1/4～2。由于換熱管的壁厚δt往往和反應(yīng)器筒體壁厚δs相差較大，一般δt＜1/2δs，其次，換熱管內(nèi)與反應(yīng)器筒體內(nèi)的溫差也較大，可達(dá)到350℃左右。所以，換熱管的進(jìn)出口接管與簡(jiǎn)體的連接處存在應(yīng)力集中現(xiàn)象，該連接處是換熱管最薄弱的環(huán)節(jié)，我們采用了整體套管過(guò)渡的技術(shù)方案，較好地解決了該問(wèn)題。具體方法是在反應(yīng)器筒體上焊接一段長(zhǎng)約120～200mm的短管，短管一端和筒體內(nèi)壁平齊，另一端駁成管徑比換熱管大約2mm的較小接管，并與換熱管焊接。該套管可以用整體沖壓的方法制成，制造成本低，即使是舊裝置的改造也能施行該方法。固定換熱構(gòu)件的支架分為上下兩組，每根換熱管下端焊接一支撐板，并通過(guò)U形螺栓和支架固定，換熱管上端直接采用U形螺栓和支架固定，該U形螺栓的兩側(cè)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(bǔ)償圈充分發(fā)揮作用。該支架優(yōu)先采用角鋼制做，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(shí)用新型中，由于采用該換熱構(gòu)件后，蒸汽通道暢通，水擊現(xiàn)象也消除了，同時(shí)換熱構(gòu)件兩端與反應(yīng)器筒體的連接處的應(yīng)力集中現(xiàn)象得到較大的緩解。因而大大減少了換熱構(gòu)件的振動(dòng)現(xiàn)象，使反應(yīng)器運(yùn)行平穩(wěn)，延長(zhǎng)了換熱構(gòu)件的使用壽命，取得了較好的技術(shù)效果。


圖1為細(xì)顆粒流化床反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為換熱管布置圖。
圖3為換熱管結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為換熱管與反應(yīng)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(jìn)口，4為支架，5為反應(yīng)器筒體，6為換熱管，7為加料口，8為反應(yīng)產(chǎn)物出口，9為上封頭，10為防爆口，11為測(cè)量口，12為旋風(fēng)分離器，13為吹掃口，14為混合氣進(jìn)口，15為多管式分布器，16為帶導(dǎo)流管式空氣分布板。
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的闡述。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例12000噸/年間苯二甲腈裝置，采用圖1所示的細(xì)顆粒流化床反應(yīng)器，反應(yīng)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(nèi)呈同心圓均勻分布，其細(xì)管直徑為45毫米、補(bǔ)償圈半徑為175毫米、圈數(shù)為11/2，換熱構(gòu)件兩端與反應(yīng)器筒體連接處的整體套管外徑為76毫米。設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，沒(méi)有劇烈振動(dòng)現(xiàn)象。連續(xù)開(kāi)車(chē)半年后，檢查未出現(xiàn)泄漏。
比較例1某間苯二甲腈裝置的工藝條件和反應(yīng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)均與實(shí)施例1相同，不同之處是換熱管結(jié)構(gòu)采用指形套管形式，換熱管進(jìn)出口管口直接與筒體焊接。設(shè)備運(yùn)行時(shí)，發(fā)出連續(xù)的金屬碰撞聲，運(yùn)行不到兩個(gè)月，出現(xiàn)泄漏，檢查發(fā)現(xiàn)有4根出現(xiàn)微細(xì)裂紋，對(duì)反應(yīng)器內(nèi)催化劑的品質(zhì)造成了一定的影響。
實(shí)施例22000噸/年苯甲腈裝置，采用圖1所示的細(xì)顆粒流化床反應(yīng)器，反應(yīng)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(nèi)呈同心圓均勻分布，其細(xì)管直徑為45毫米、補(bǔ)償圈半徑為175毫米、圈數(shù)為1，換熱構(gòu)件兩端與反應(yīng)器筒體連接處的整體套管外徑為76毫米。設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，沒(méi)有劇烈振動(dòng)現(xiàn)象。
實(shí)施例31000噸/年腈基砒碇裝置，采用圖1所示的細(xì)顆粒流化床反應(yīng)器，反應(yīng)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(nèi)呈矩陣均勻分布，其細(xì)管直徑為32毫米、補(bǔ)償圈半徑為200毫米、圈數(shù)為1和11/2兩種，換熱構(gòu)件兩端與反應(yīng)器筒體連接處的整體套管外徑為57毫米。設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，沒(méi)有劇烈振動(dòng)現(xiàn)象。
權(quán)利要求1.一種細(xì)顆粒流化床反應(yīng)器，包括反應(yīng)器筒體、上封頭、下封頭、原料入口和反應(yīng)物出口，反應(yīng)器筒體內(nèi)設(shè)置有二級(jí)或三級(jí)旋風(fēng)分離器、換熱構(gòu)件、氣體分布器和空氣分布板，其中旋風(fēng)分離器的上端位于流化床層之上且與反應(yīng)產(chǎn)物出口相連，旋風(fēng)分離器的下端位于流化床層的濃相區(qū)中氣體分布器之上；空氣分布板位于氣體分布器之下、下封頭之上；換熱構(gòu)件的上端位于流化床層之上，換熱構(gòu)件的下端位于流化床層的濃相區(qū)中、氣體分布器之上，其特征在于換熱構(gòu)件為上端帶補(bǔ)償圈的直通型換熱管，換熱構(gòu)件兩端與反應(yīng)器筒體的連接處采用整體套管過(guò)渡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述細(xì)顆粒流化床反應(yīng)器，其特征在于換熱構(gòu)件根據(jù)反應(yīng)器內(nèi)撤熱的需要均勻分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述細(xì)顆粒流化床反應(yīng)器，其特征在于換熱管用支架固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述細(xì)顆粒流化床反應(yīng)器，其特征在于補(bǔ)償圈的半徑為換熱管公稱(chēng)直徑的1.5～10.0倍，補(bǔ)償圈的圈數(shù)為1/4～2圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述細(xì)顆粒流化床反應(yīng)器，其特征在于氣體分布器為多管式結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述細(xì)顆粒流化床反應(yīng)器，其特征在于空氣分布板為帶導(dǎo)流管式的氣體分布板。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種細(xì)顆粒流化床反應(yīng)器，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中細(xì)顆粒流化床反應(yīng)器的換熱構(gòu)件振動(dòng)劇烈，嚴(yán)重影響其使用壽命的技術(shù)問(wèn)題。本實(shí)用新型通過(guò)采用反應(yīng)器筒體內(nèi)設(shè)置有二級(jí)或三級(jí)旋風(fēng)分離器、換熱構(gòu)件、氣體分布器和空氣分布板，換熱構(gòu)件為上端帶補(bǔ)償圈的直通型換熱管，換熱構(gòu)件兩端與反應(yīng)器筒體的連接處采用整體套管過(guò)渡的技術(shù)方案較好地解決了該問(wèn)題，可用于氨氧化等工業(yè)生產(chǎn)中。
文檔編號(hào)B01J8/24GK2901210SQ20062004052
公開(kāi)日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2006年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月27日
發(fā)明者黃云群, 胡力智, 吳一鳴, 李向勇, 顧龍勤 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司上海石油化工研究院