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滴流床反应器内构件
将上床层来的高温流体与冷氢管注入的冷氢充分混 合,降低高温流体温度 保证下部再分配盘上的汽液均匀分布,温度场均匀
冷氢箱
工程应用实践最长, 经验最为丰富
混合机理
①仅通过自然扩散的简单混合 ②主要依靠喷射扩散混合 ③主要依靠节流膨胀、对撞扩散混合; ④主要依靠旋流、涡流扩散混合
资料来源:大型加氢反应器内构件的研究及工业应用*
滴流床反应器综述
传统滴流床反应器
背景:
反应条件无法滿足液相物料汽化要求 Even when completely vapor-phase reaction in a fixed catalyst bed may be technically feasible, a trickle-bed reactor may be preferred for the saving in energy costs associated with reactant vaporization.
反应器型式:
充实均匀分布不良 在反应管之间无法调节分布 导致温度、压力、气液浓度分布不均
资料来源
传统滴流床反应器
滴流床反应器的结构与气固相绝热式固定床反应器类同,对于 高床层的滴流床反应器, 为了调节反应温度常采用多段中间冷激
的方式。在滴流床反应器中还装有较之气固相绝热式固定床反应器
更为复杂的流体预分配及再分配附件,其目的在于保证气液固三相 得到良好的接触。 工业滴流床反应器常采用多段绝热操作,采用气相原料段间冷
设置有催化剂层和惰性耐火球层,节能
管壳式反应器,严格控制温度,轴径向温度均布
2、文丘里喷射混合器,3、液体进口,4、气液分布器,5、盖帽, 6、泡罩盘式分布器,7、惰性耐火球层,8、催化剂层,9、上管 板,10、反应器筒体,11、反应管,12、出料口,13、锅炉水进 口,14、锅炉水与蒸气出口,15、盘体,16、溢流管,17、通道, 18、支撑固定件,19、等温反应区精制催化剂。
资料来源CN 101279229 B滴流床反应器
滴流床反应器内构件
此反应器包括进口预分布器,气液分布器,瓷球 床层,催化剂床层。气液分布器采用开孔波纹板的
结构,在波谷内保持一定的液位,谷底、谷坡、峰
顶都开孔,液体从谷底的孔以及处于液面下的谷坡 上的孔穿出,形成横向流,而气体则从峰顶和处于 液面之上的谷坡上的孔穿过。气体与液体在波纹板
气液分配盘
改善流体的流动状态,达到径向轴向均匀分布
提高操作负荷,可在一定范围内提高分配器的液体分配效果; 喷射型分配器出口液体呈“面分布”,液体分配效果明显优于 垂直管分配器和泡罩型分配器; 喷射型分配器压力降明显高于垂直管分配器和泡罩型分配器。
资料来源:大型加氢反应器内构件的研究及工业应用*
反应特征:可逆放热反应 特点:
上部绝热层和原料气冷激,增加产能及时移热,
下部管壳外冷,保证可逆放热反应在最佳温度范围 进行,副产蒸汽
资料来源:绝热-冷激-管壳外冷组合式气固相固定床催化反应器CN101249406A
等温床相关专利 示例:烃类树脂加氢
资料来源:用于催化反应的固定床反应器CN1225850A,一种将催化剂装于换热管之间的等温固定床 反应器CN 203227477 U
资料来源:一种适用于液相强放热反应的等温反应器CN 203710998 U
工业反应器实例
示例:顺酐加氢制丁二酐 反应特征:△H=-128kJ/mol
资料来源:顺酐加氢制丁二酐用反应器CN 101890323 A
工业反应器实例
示例: 反应特征:△H=-400KJ/mol 间苯二甲胺,滴流床直径过大 会导致径向温差过大,局部过热,副反应加剧( 副反应主要 是亚胺类中间产物与间苯二甲胺聚合生成的高沸物,温度 越高,此聚合反应越容易发生)。
下方接触,提高气液分布均匀性。
资料来源:uniform flow distributing meas for a trickle bed flow reactor,US4708852
滴流床反应器内构件
示例:油品加氢裂化、烃类加氢精制
资料来源:CN 101279229 B滴流床反应器
等温床相关专利
滴流床反应器内构件
目前国内现行应用较广的滴流床反应器主要采用如下结构:进料口、多立管式气液分 配盘、瓷球床层、催化剂床层;此反应器的气液分配盘上方设计一定数量的立管,立管上 在不同截面位置开孔,立管顶部设置帽罩。气体从帽罩底部通过立管进入催化剂床层,而 液体则通过立管上开的孔进入立管内,进而进入催化剂床层。此气液分配盘结构简单,但 由于液体与气体仅具有轴向流动分布,难于形成均匀的气液分布。
工业反应器实例
示例:合成聚甲氧基二烷基醚(DMMn) 反应特征:反应放热较大、反应放热难以及时移出,
而且釆用的催化剂对反应温度较敏感,反应温度对催
化精制效果影响较大。 反应器特点:
催化剂床层轴向温度不形成锯齿状大幅波动
进料口处设置有文丘里喷射混合器,氢气与液体雾 滴较均匀分布 罩盘式分布器,气液在反应器横截面上均匀分布
资料来源:气—液相管壳式滴流床固相催化反应器CN 203316109 U
工业反应器实例
示例:六氟丙烯氧化制六氟环氧丙烷反应(中试) 反应特征:反应速度快,放热量大,且反应温度区间比 较窄(120℃ ~170℃),如反应器内存在气相空间,则 压力迅速增高 反应器型式: 目前绝热反应器,且采用溶剂稀释,降低绝热温 升,减少副产物的生成。 专利特点: 氧气及容积混合后采用中心管进料形式,并在中心管 中下部管壁上开孔,作为分散相分散到反应器中,保证 两种反应物低浓度接触,避免剧烈反应。 移热介质:水 顶部出料可有效防止气体聚集、产生气相空间。
激,并用过量气相原料携热再进行体外冷却循环使用,这种ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ出反
应热的方式在加氢滴流床中被广泛采用。 时空速法和等氢油比法 示例:减压柴油加氢裂化滴流床反应器 (4069×205×27804mm) 经验放大:采用等液
资料来源:滴流床反应器的特性和工业应用
滴流床反应器内构件
良好初始分布,保证气液两相与催化剂良好的有效接触
资料来源:制备间苯二甲胺的滴流床设备CN 101954263 B