流化床反应器及其温度控制方法技术

技术编号:4824435 阅读:292 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种流化床反应器,其特征在于,其构成是在该流化床反应器的流化床形成区域内设置多个散热管以及至少一个温度检测装置,该散热管与反应器外面的冷却剂供给管和排出管相连接,而该散热管中至少有一根散热管以恒定的速度供给冷却剂,另外至少有一根散热管以可变速度供给冷却剂。以及一种流化床反应器的温度控制方法,其特征在于,使用该流化床反应器来散热。(*该技术在2015年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种适于进行气相放热反应并易于控制反应温度的。具体地说,涉及一种以工业规模的大型流化床反应器来进行气相放热反应(例如烃类化合物的氧化反应)的流化床反应器及其反应温度的控制方法。
技术介绍
工业规模流化床反应器的反应温度控制方法一般是在流化床内设置散热管,使水在其中流通,从而将反应热作为水蒸气来回收(见美国专利US3156538号说明书)。另外,有人试验在流化床的上部和下部分别设置散热管,借此分别地控制流化床上部及下部的温度(见美国专利US3080382号说明书)。另外,在用冷却剂进行间接散热之外,还通过调节供给到反应器中的反应原料的温度来精细地控制流化床温度的方法,以及通过调节反应原料供给速度以增减发热量来精细地控制流化床温度的方法都是已知的。另一方面,用于流化床反应器中的催化剂,通常其使用条件要对反应效果及催化剂寿命产生很大的影响。另外,还必须使流化床保持良好的流化状态。众所周知,气体流速和催化剂的粒径对流速状态有很大的影响,因此,最好尽可能地使反应原料的组成及其供给速度保持恒定。然而,即使将反应原料的组成、温度及其供给速度保持恒定,流化床的温度也不可避免地发生变化。特别是对工业上使用的直径在0.5m以上的大型流化床反应器来说,要迅速而且正确地控制反应温度是极其困难的。因此,有时会由于反应温度过高而使催化剂劣化,甚至有时会对安全运行造成阻碍。即使流化床保持良好的流动状态,并且考虑到反应原料的温度、水分、组成、供料速度等对流化床温度的影响而尽可能地将这些参数保持恒定,从而使流化床内部的温度差别较小,然而流化床的温度仍然不可避免地要发生变化。因此,为了实现催化剂的最高反应效果,必须将流化床的温度积极地控制在最适宜的温度范围内。本专利技术的目的是要提供一种能对流化床的微小温度变化迅速地作为反应的流化床反应器以及一种能够迅速而且正确地控制该流化床反应器的反应温度的方法。本专利技术的公开内容本专利技术的第一方面是提供一种能够容易地将流化床温度维持在最佳温度的流化床反应器,其特征在于,其构成是在该流化床反应器的流化床形成区域内设置多个散热管以及至少一个温度检测装置,该散热管与反应器外面的冷却剂供给管和排出管相连接,而该散热管中至少有一根散热管以恒定的速度供给冷却剂,另外至少有一根散热管以可变的速度供给冷却剂。本专利技术的第二方面是提供一种能够迅速而且正确地控制流化床反应器的反应温度的温度控制方法,其特征在于,在以流化床反应器进行气相放热反应时,使用一种在流化床内设置有多根散热管的反应器,其中至少有一根散热管以恒定速度供给冷却剂,另外至少有一根散热管以可变速度供给冷却剂,从而进行散热。对附面的简单说明附图说明图1是用于实施本专利技术的流化床反应器之一例的概念图。图2示出在实施例中正丁烷的供给速度随时间的变化。图3示出在实施例中正丁烷的供给速度随时间的变化。用于实施本专利技术的最佳方案下面更详细说明本专利技术,为了使得在流化床反应器中进行的气相放热反应达到最佳的反应效果,必须使流化床内部的温度差别尽可能小以及使温度随时的变化尽可能小。为了使流化床内部的温度差别较小,应使反应条件等尽可能地保持恒定,以使反应能稳定地进行,另外还必须使流化床保持良好的流化状态。众所周知,气体流速和催化剂的粒径对流化状态有很大影响,但是在本专利技术的反应器内的气体流速不须作特殊的限制,只要该速度能使流速保持良好的流化状态即可。另外,在本专利技术的流化床反应器中使用的催化剂,可以原样地使用常规的流化床反应器用的催化剂,但是其平均粒径应为30~100μm,最好为40~80μm,而粒径在44μm以下的微粒占20~70重量%,而且粒子密度最好在3000Kg/m3以下,属于Geldert粒子分类图象中的A组。本专利技术的流化床反应器适用于进行气相放热反应,例如通过丁烷、丁烯、丁二烯、苯的氧化反应来制造马来酸酐,通过邻二甲苯、萘的氧化反应来制造苯二甲酸,以及进行丙烯、异丁烯、丙烷的氨氧化反应,乙烯的氧氯化反应等的氧化反应,它是一种以工业规模工作的大型流化床反应器,它适用于连续地进行催化反应的固气体系流化床,其流化床的催化剂的流化状态对于沸腾式、缓流式、湍流式等的聚集流化作用都是有效的,它是一种一般称为传统式流化床的流化床反应器。在该流化床反应器中,催化剂粒子最好依靠从反应器下部导入的气体来保持流化状态。该气体的速度通常以反应器的有效截面积为基准最好维持在35~80cm/sec的范围内。温度检测装置用来测定流化床的温度,它可以仅设置一个,但通常为了正确掌握流化床整体的温度,最好设置许多个。散热管用于流化床的散热,有必要设置数排。散热管与反应器外面的冷却剂供给管和冷却剂排出管相连,冷却剂由冷却剂供给管经过散热管而流向冷却剂排出管。以恒定速度供给冷却剂的恒速散热管,其中冷却剂的供给速度可以根据全部散热管所能散热的总散热量以及其中恒速散热管所应散热的比例来算出。总散热量主要由供给到反应器中的反应原料的组成及供料速度所决定的发热量以及由设定的反应温度来决定,根据情况,反应原料的温度及由反应器外壁的散热量等也有一定影响。因此,应限定这些条件不发生变化并把向恒速散热管供给冷却剂的供给速度维持恒定。对本专利技术的流化床反应器来说,其散热量没有特别限制,但是全部散热管的总散热量以在10,000~200,000Kcal/m2·h的范围内为适当。而且,通常可设计成用恒速散热管把应予除去的热量的大部分除去,优选是将全部散热量的50%以上,特别是将全部散热量的80%以上除去,而剩余部分的热量则最好由以可变速度供给冷却剂的调整用散热管除去。作为供给到恒速散热管中的冷却剂通常使用水及其他可以利用冷却剂的蒸发潜热来散热的液体。使用所说的冷却剂可以使得恒速散热管的总传热系数增大以及使得散热管的每单位面积的散热量增大。最好是使用水作冷却剂,而且其中至少有一部分在管内变成水蒸气。供给水的温度可根据反应条件等来适当选定,通常可根据水蒸气的用途来决定反应器出口的水蒸气的压力,但是在任何压力下,供给水的温度应在饱和温度±50℃的范围内,最好是在饱和温度±10℃的范围内。在本专利技术的情况下,把出口的水蒸气作为调整用散热管的冷却剂使用是有效的,但恒速散热管出口的水蒸气压力通常可设定在5~50kg/m2范围内。因此,作为冷却剂最好供给在该压力下的饱和温度±50℃,较佳为饱和温度±10℃范围内的加热水,使其中的3~15%,最好是其中的5~10%在管内蒸发,然后在出口处将其作为高压的气液混合相物流而加以回收。在本专利技术的一个实施方案中,恒速散热管最好由蒸发管和过热管2种散热管共同构成,向蒸发管供给水作为冷却剂,水在其中变成了水蒸气,而向过热管供给水蒸气作为冷却剂,水蒸气在其中变成了过热蒸气。这样就可以将流化床反应器的反应热作为方便使用的干燥水蒸气而从过热管中回收。在此情况下就可使总散热量的50%以上,优选80%以上由供给水并能产生水蒸气的散热管除去。以可变速度向调整用散热管供给冷却剂的供给速度应进行调节,以便将反应器内的温度维持在预定的数值。也就是说,利用设置于流化床中的温度检测装置来测出反应器的温度,再根据测得的温度与反应器设定温度之差来决定冷却剂的供给速度,以便将所说的差值尽量缩小。当反应器内流化床上、下方向的温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流化床反应器,其特征在于,其构成是在该流化床反应器的流化床形成区域内设置多个散热管以及至少1个温度检测装置,该散热管与反应器外面的冷却剂供给管和排出管相连接,而该散热管中至少有一根散热管以恒定的速度供给冷却剂,另外至少有一根散热管以可变速度供给冷却剂。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员:田中稔许志伟
申请(专利权)人:三菱化学株式会社
类型:发明
国别省市:JP[日本]

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