一种双粒流催化剂反应单元、装置、系统和耦合方法制造方法及图纸

一种双粒流催化剂反应单元、装置、系统和耦合方法，包括底部具有进口和顶端具有出口的第一反应器，第一反应器的一侧设置有用于通入重颗粒催化剂和轻颗粒催化剂的倾斜管，所述第一反应器包括位于其下部且纵截面为上大下小锥形结构的混合缓冲区和位于其上部且纵截面为上小下大锥形结构的带出调控区，倾斜管与混合缓冲区连通且其底端倾斜向下将重颗粒催化剂和轻颗粒催化剂混合送到混合缓冲区的底部，并在提升气的作用下，重颗粒催化剂和轻颗粒催化剂在混合缓冲区和带出调控区之间形成均匀密相床层区。本发明专利技术，避免重颗粒催化剂在第一反应器底部沉淀形成沉淀区，使重颗粒催化剂和轻颗粒催化剂混合均匀，提高了两者的传热效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种双粒流催化剂反应单元、装置、系统和耦合方法


[0001]本专利技术涉及双粒流催化剂耦合
，具体地说是一种双粒流催化剂反应单元、装置、系统和耦合方法。

技术介绍

[0002]流化床反应器中的化学反应大多都伴随着热效应，导致反应器中床层温度发生显著变化，进而使反应器内化学反应温度偏离最优温度，最终导致转化率或者产品选择性变差。现有技术中，通过气相或者液相流体载热体将反应器中化学反应所需的热量或者其产生的过剩热量以间壁传热的方式导入或导出反应器，将供热或者取热后的载热体输送到加热器或者冷却器中进行升温或者降温，然后再循环回到反应器中。此方法增加了设备投资费用，同时，载热体输送过程的热损失以及对载热体进行加热或者冷却造成了能量浪费。
[0003]因此，本申请人于2021年申请的专利提供了双颗粒催化剂耦合催化方法及反应系统，在同一反应系统中发生两种化学反应。具体地，重颗粒催化剂与轻颗粒催化剂在第一反应器中混合，重颗粒催化剂参与第一化学反应，轻颗粒催化剂为第一化学反应供热或者取热，使轻颗粒催化剂降温或者升温，即保证了第一反应器内反应床层的温度，又使轻颗粒催化剂在进入第二反应器内达到理想的温度，可实现热量的高效利用避免热量浪费，减少设备投资。但是，在实际应用过程中，重颗粒催化剂易沉积在第一反应器的底部形成重颗粒催化剂沉积区，沉积区内重颗粒催化剂和轻颗粒催化剂的混合效果较差，导致两者的传热效率较低；即便重颗粒催化剂和轻颗粒催化剂在第一反应器的外部以一定比例混合均匀进入第一反应器，但是由于两者的物性不同，工作一段时间后，重颗粒催化剂仍然会沉积在第一反应器底部形成沉积区，导致两者的传热效率较低。若只通过增加通入第一反应器的提升气气速来避免形成沉积区，会导致轻颗粒催化剂未完成传热就被吹出第一反应器，进而导致两者的传热效率低。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中重颗粒催化剂在第一反应器底部形成沉积区造成重颗粒催化剂和轻颗粒催化剂混合不均匀的问题，本专利技术提供一种双粒流催化剂反应单元、装置、系统和耦合方法，避免重颗粒催化剂在第一反应器底部沉淀形成沉淀区，使重颗粒催化剂和轻颗粒催化剂混合均匀，提高了两者的传热效率。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的具体方案为：一种双粒流催化剂反应单元，包括底部具有进口和顶端具有出口的第一反应器，进口包括用于供提升气进入第一反应器的进气口和用于第一反应原料进入第一反应器的进料口，第一反应器的一侧设置有用于通入重颗粒催化剂和轻颗粒催化剂的倾斜管，所述第一反应器包括位于其下部且纵截面为上大下小锥形结构的混合缓冲区和位于其上部且纵截面为上小下大锥形结构的带出调控区，倾斜管与混合缓冲区连通且其底端倾斜向下将重颗粒催化剂和轻颗粒催化剂混合送到混合缓冲区的底部，并在提升气的作用下，重颗粒催化剂和轻颗粒催化剂在混合缓冲区和带出调
控区之间形成均匀密相床层区。
[0006]作为上述一种双粒流催化剂反应单元的一种优化方案：所述带出调控区内设置有两端开口且沿第一反应器高度方向延伸的内输送管，带出调控区一侧靠近其底部的位置设置有用于向带出调控区内通入提升气的补气管。
[0007]作为上述一种双粒流催化剂反应单元的另一种优化方案：所述内输送管的顶部向中心靠拢形成内缩部，内输送管的底部向外部扩展形成外扩部，且外扩部的底端靠近均匀密相床层区的界面。
[0008]作为上述一种双粒流催化剂反应单元的另一种优化方案：所述内输送管、出口和进气口同轴设置。
[0009]作为上述一种双粒流催化剂反应单元的另一种优化方案：所述混合缓冲区的底部为球面状结构。
[0010]作为上述一种双粒流催化剂反应单元的另一种优化方案：所述倾斜管的底端朝向进气口位置。
[0011]作为上述一种双粒流催化剂反应单元的另一种优化方案：所述倾斜管与第一反应器轴向形成的锐角为30
‑
60
°
。
[0012]一种双粒流催化剂反应装置，包括反应单元，反应单元连接有位于其上方且顶端开口的第二反应器，第二反应器的底部设置有用于向其内部通入第二化学反应原料的原料入口，所述反应单元为上述的反应单元，第二反应器与第一反应器的出口相连接。
[0013]一种双粒流催化剂反应系统，包括串联形成闭环的反应装置、位于反应装置上方的沉降器和位于反应装置一侧的再生器单元，所述反应装置为上述的反应装置，沉降器与第二反应器的出口相连接，再生器单元包括相互连通的第一再生器和第二再生器，并且第二再生器位于第一再生器的上方，第一再生器与沉降器相连接，同时，第一再生器和第二再生器均与倾斜管相连接；第一再生器的底部设置有用于通入主风的进风口，使轻颗粒催化剂进入第二再生器内、重颗粒催化剂留在第一再生器内。
[0014]作为上述一种双粒流催化剂反应系统的一种优化方案：第一再生器通过第一斜管与倾斜管相连接，第二再生器通过第二斜管与倾斜管相连接，且第一斜管和第二斜管上设置有控量阀门。
[0015]作为上述一种双粒流催化剂反应系统的另一种优化方案：所述沉降器和第一再生器之间通过待生斜管相连通，且待生斜管上设置有待生阀门，沉降器内失活的重颗粒催化剂和轻颗粒催化剂经待生斜管进入第一再生器。
[0016]作为上述一种双粒流催化剂反应系统的另一种优化方案：所述第一再生器的底部设置有用于补充重颗粒催化剂的补料口，第二再生器的底部设置有用于补充轻颗粒催化剂的补料口。
[0017]作为上述一种双粒流催化剂反应系统的另一种优化方案：所述第二再生器的底端朝向其中心内缩形成锥形区，锥形区的底端与第一再生器的上端口相连接。
[0018]一种双粒流催化剂耦合方法，该方法基于权利要求8
‑
12所述的一种双粒流催化剂反应系统，包括以下步骤：
[0019]S1，重颗粒催化剂和轻颗粒催化剂经过再生单元进入第一反应器中，重颗粒催化剂用于催化第一化学反应，使第一反应原料转化为第一反应产物，轻颗粒催化剂为第一化
学反应供热或者取热后进入第二反应器，使第二反应原料转化为第二反应产物；
[0020]S2，失活后的重颗粒催化剂和轻颗粒催化剂经过沉降器后输送到再生单元再生；
[0021]S3，再生后的重颗粒催化剂和轻颗粒催化剂进入第一反应器；
[0022]S1中，重颗粒催化剂和轻颗粒催化剂进入混合缓冲区时的流动方向与第一反应器的轴向形成的锐角为20
‑
70
°
，进入流速为0.5
‑
3m/s，通过进气口进入第一反应器的提升气的流速为0.1
‑
1m/s；S2中，补气管向内输送管内通入提升气，保证带出重颗粒催化剂进入沉降器内，补气管内的提升气流速为1
‑
10m/s，朝向为竖直向上；第一再生器底部通入主风的流速为0.5
‑
2m/s，朝向为竖直向上。
[0023]作为上述一种双粒流催化剂反应耦合方法的一种优化方案：所述重颗粒催化剂的粒径大于轻颗粒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双粒流催化剂反应单元，包括底部具有进口和顶端具有出口的第一反应器(1)，进口包括用于供提升气进入第一反应器(1)的进气口(9)和用于第一反应原料进入第一反应器(1)的进料口(10)，第一反应器(1)的一侧设置有用于通入重颗粒催化剂和轻颗粒催化剂的倾斜管(14)，其特征在于：所述第一反应器(1)包括位于其下部且纵截面为上大下小锥形结构的混合缓冲区(103)和位于其上部且纵截面为上小下大锥形结构的带出调控区(101)，倾斜管(14)与混合缓冲区(103)连通且其底端倾斜向下将重颗粒催化剂和轻颗粒催化剂混合送到混合缓冲区(103)的底部，并在提升气的作用下，重颗粒催化剂和轻颗粒催化剂在混合缓冲区(103)和带出调控区(101)之间形成均匀密相床层区(102)。2.如权利要求1所述的一种双粒流催化剂反应单元，其特征在于：所述带出调控区(101)内设置有两端开口且沿第一反应器(1)高度方向延伸的内输送管(13)，带出调控区(101)一侧靠近其底部的位置设置有用于向带出调控区(101)内通入提升气的补气管(1011)。3.如权利要求2所述的一种双粒流催化剂反应单元，其特征在于：所述内输送管(13)的顶部向中心靠拢形成内缩部(1302)，内输送管(13)的底部向外部扩展形成外扩部(1301)，且外扩部(1301)的底端靠近均匀密相床层区(102)的界面。4.如权利要求2所述的一种双粒流催化剂反应单元，其特征在于：所述内输送管(13)、出口和进气口(9)同轴设置。5.如权利要求1所述的一种双粒流催化剂反应单元，其特征在于：所述混合缓冲区(103)的底部为球面状结构。6.如权利要求1所述的一种双粒流催化剂反应单元，其特征在于：所述倾斜管(14)的底端朝向进气口(9)位置。7.如权利要求1所述的一种双粒流催化剂反应单元，其特征在于：所述倾斜管(14)与第一反应器(1)轴向形成的锐角为30
‑
60
°
。8.一种双粒流催化剂反应装置，包括反应单元，反应单元连接有位于其上方且顶端开口的第二反应器(2)，第二反应器(2)的底部设置有用于向其内部通入第二化学反应原料的原料入口(11)，其特征在于：所述反应单元为权利要求1
‑
7所述的任意一项权利要求所述的反应单元，第二反应器(2)与第一反应器(1)的出口相连接。9.一种双粒流催化剂反应系统，包括串联形成闭环的反应装置、位于反应装置上方的沉降器(3)和位于反应装置一侧的再生器单元，其特征在于：所述反应装置为权利要求8所述的反应装置，沉降器(3)与第二反应器(2)的出口相连接，再生器单元包括相互连通的第一再生器(5)和第二再生器(6)，并且第二再生器(6)位于第一再生器(5)的上方，第一再生器(5)与沉降器(3)相连接，同时，第一再生器(5)和第二再生器(6)均与倾斜管(14)相连接；第一再生器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙世源，王龙延，孟凡东，闫鸿飞，杨鑫，王慧，
申请(专利权)人：中石化炼化工程集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：