一種移動(dòng)床徑向流反應(yīng)器及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種化工領(lǐng)域的反應(yīng)器及其應(yīng)用，更具體地說(shuō)，涉及一種用于化工過(guò) 程強(qiáng)化的移動(dòng)床徑向流反應(yīng)器及其應(yīng)用。 技術(shù)背景
[0002] 過(guò)程強(qiáng)化是指在生產(chǎn)及加工過(guò)程中運(yùn)用新技術(shù)和新設(shè)備，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)過(guò)程與傳熱、 傳質(zhì)及濃度等過(guò)程因素之間的最優(yōu)匹配，從而提高能量效率，增大設(shè)備生產(chǎn)能力，減少?gòu)U物 排放?；み^(guò)程強(qiáng)化是國(guó)內(nèi)外化工界長(zhǎng)期奮斗的目標(biāo)，近年來(lái)更加引起了人們的重視。在 美國(guó)等許多發(fā)達(dá)國(guó)家，化工過(guò)程強(qiáng)化被列為當(dāng)前化學(xué)工程優(yōu)先發(fā)展的三大領(lǐng)域之一。
[0003] 在化工反應(yīng)過(guò)程中涉及多種復(fù)雜反應(yīng)，而且有些反應(yīng)為可逆反應(yīng)，產(chǎn)物濃度影響 著平衡反應(yīng)，為強(qiáng)化反應(yīng)過(guò)程，需要引入物理或化學(xué)手段來(lái)降低某些反應(yīng)物濃度，以此強(qiáng)化 目的產(chǎn)物收率。在實(shí)現(xiàn)這些過(guò)程強(qiáng)化手段時(shí)，需要相應(yīng)的反應(yīng)器相配合實(shí)施。
[0004] US7501111B2提出了一種用于SO2和H2S轉(zhuǎn)化為硫和水的管式克勞斯催化反應(yīng)裝 置（徑向流反應(yīng)器），包含硫分離器、至少一個(gè)同心管式反應(yīng)器（徑向反應(yīng)器）和環(huán)形冷凝 區(qū)（熱交換介質(zhì)流動(dòng)區(qū)域）。硫分離器包含反應(yīng)氣、過(guò)程氣通道和至少一個(gè)液硫入口。過(guò)程 氣通道設(shè)有出口，溫度控制區(qū)包含熱交換介質(zhì)的出入口。反應(yīng)器位于過(guò)程氣通道和反應(yīng)氣 通道之間。反應(yīng)器包含環(huán)狀催化反應(yīng)區(qū)，緊鄰反應(yīng)氣通道和冷凝區(qū)。反應(yīng)器將冷凝器和徑 向流反應(yīng)器耦合起來(lái)，強(qiáng)化了反應(yīng)過(guò)程。
[0005] CNl 15033IC提出一種移動(dòng)床徑向反應(yīng)器，包括一個(gè)殼體，殼體由圓形側(cè)壁、上封頭 和底部封頭組成，殼體內(nèi)設(shè)有沿殼體軸向由內(nèi)到外依次布置的內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)，內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)之 間形成環(huán)形空間，殼體上設(shè)有反應(yīng)物入口、反應(yīng)物出口，上部封頭上設(shè)有催化劑導(dǎo)入管，底 部封頭設(shè)有催化劑排出管，催化劑導(dǎo)入管和排出管與環(huán)隙空間相連，催化劑排出管在底部 封頭的內(nèi)表面上形成開(kāi)口，其特征在于：在內(nèi)網(wǎng)的下部設(shè)有裙座，裙座的外表面有上到下沿 內(nèi)部網(wǎng)向外網(wǎng)的方向傾斜，其上緣與內(nèi)網(wǎng)相連，下緣的徑向位置位于所述催化劑排出管的 徑向位置的內(nèi)側(cè)。
[0006] US7125529B2提出了一種具有兩種催化劑床層的徑向流動(dòng)反應(yīng)器。反應(yīng)器包括出 口、入口、三個(gè)同軸的中心管、第一催化劑床層、第二催化劑床層。反應(yīng)器外壁和最外中心管 構(gòu)成的環(huán)隙為流體出料通道，并和反應(yīng)器進(jìn)口相連；最外中心管和居中的中心管構(gòu)成的環(huán) 隙區(qū)為第一床層區(qū)，居中的中心管和最內(nèi)的中心管構(gòu)成的環(huán)隙區(qū)為第二床層區(qū)，中心管圍 成的區(qū)域?yàn)榱黧w通道，并與反應(yīng)器出口相連。各中心管允許流體通過(guò)，并阻止催化劑通過(guò)。 這種反應(yīng)器只適應(yīng)催化劑活性不變的過(guò)程。
[0007] US8101133B2提出了一種徑向流反應(yīng)器，反應(yīng)器的催化劑床層為兩層催化劑床層， 每層催化劑的物性不同。這種徑向流反應(yīng)只能適應(yīng)反應(yīng)過(guò)程中催化劑活性不變的反應(yīng)過(guò) 程，不能適應(yīng)催化劑緩慢失活的反應(yīng)過(guò)程。
[0008] 在一些復(fù)雜的反應(yīng)過(guò)程中，反應(yīng)需要不同種類的催化劑，部分反應(yīng)對(duì)催化劑活性 沒(méi)有影響，部分反應(yīng)會(huì)造成催化劑失活，失活的催化劑需要再生。如果這些反應(yīng)過(guò)程分開(kāi)進(jìn) 行，則未失活的催化劑就不需要再生。一旦將這些反應(yīng)過(guò)程耦合在一起進(jìn)行，傳統(tǒng)的反應(yīng)器 滿足不了這種反應(yīng)過(guò)程，勢(shì)必造成所有催化劑都進(jìn)行再生，造成能源的浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題之一是提供一種過(guò)程強(qiáng)化的移動(dòng)床徑向流反應(yīng)器，可裝 填兩種不同性質(zhì)的催化劑。本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題之二是提供上述移動(dòng)床徑向流反應(yīng)器 的應(yīng)用方法。
[0010] -種移動(dòng)床徑向流反應(yīng)器，反應(yīng)器沿徑向由外向內(nèi)或者由內(nèi)向外分為流體進(jìn)料通 道、催化劑固定床層、催化劑移動(dòng)床層和流體出料通道；反應(yīng)器頂部和底部分別設(shè)置流體進(jìn) 料口和流體出料口；所述的流體進(jìn)料口與流體進(jìn)料通道相通，所述的流體出料口與流體出 料通道相通；催化劑移動(dòng)床層頂部設(shè)置移動(dòng)床催化劑進(jìn)口、底部設(shè)置移動(dòng)床催化劑出口； 所述的流體進(jìn)料通道、催化劑固定床層、催化劑移動(dòng)床層與流體出料通道之間經(jīng)開(kāi)有孔隙 的材料隔開(kāi)，孔隙大小滿足氣體可通過(guò)，催化劑顆粒不能穿過(guò)。
[0011] 優(yōu)選地，流體進(jìn)料通道、催化劑固定床層和流體出料通道內(nèi)設(shè)有分隔板，用以改變 流體在流體進(jìn)料通道、催化劑固定床層、催化劑移動(dòng)床層和流體出料通道間徑向流動(dòng)方向， 使得流體來(lái)回進(jìn)出兩個(gè)催化劑床層。在分隔板的阻擋作用下，進(jìn)入流體進(jìn)料通道的流體通 過(guò)催化劑固定床層和催化劑移動(dòng)床層進(jìn)入流體出料通道，然后流體改變方向從流體出料通 道進(jìn)入催化劑移動(dòng)床層和催化劑固定床層，到達(dá)流體進(jìn)料通道，在安裝多個(gè)分隔板的情況 下，流體頻繁改變徑向流動(dòng)方向，最終通過(guò)流體出料口流出反應(yīng)器。
[0012] -種移動(dòng)床徑向流反應(yīng)器的應(yīng)用方法，采用上述的移動(dòng)床徑向流反應(yīng)器，采用兩 種具有協(xié)同作用的催化劑，將不易失活的第一種催化劑加入催化劑固定床層內(nèi)，易失活的 第二種催化劑通過(guò)移動(dòng)床催化劑進(jìn)口加入催化劑移動(dòng)床層，反應(yīng)原料由流體進(jìn)料口進(jìn)入流 體進(jìn)料通道，再沿徑向穿過(guò)催化劑固定床層和催化劑移動(dòng)床層，在兩種催化劑的作用下，反 應(yīng)原料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成產(chǎn)物，催化劑移動(dòng)床層中的第二種催化劑逐漸失活，并逐漸向下 移出反應(yīng)器，進(jìn)入再生器再生后返回催化劑移動(dòng)床層循環(huán)利用；穿過(guò)催化劑固定床層和催 化劑移動(dòng)床層的反應(yīng)混合氣體進(jìn)入流體出料通道，再通過(guò)流體出料口流出反應(yīng)器，進(jìn)入后 續(xù)的分離系統(tǒng)。
[0013] 本發(fā)明提供的移動(dòng)床徑向流反應(yīng)器及其應(yīng)用方法的有益效果為：
[0014] 本發(fā)明提供的固定床-移動(dòng)床耦合床層反應(yīng)器設(shè)置兩種催化劑床層，催化劑固定 床層可適用催化劑活性基本不發(fā)生變化的反應(yīng)；催化劑移動(dòng)床層可適用催化劑緩慢失活的 反應(yīng)。采用本發(fā)明提供的移動(dòng)床徑向流反應(yīng)器可滿足反應(yīng)過(guò)程中一部分催化劑活性不變， 無(wú)需再生，另一部分催化劑因緩慢失活需要移出反應(yīng)器去再生，將需要采用兩個(gè)反應(yīng)器才 能滿足反應(yīng)過(guò)程的要求變?yōu)椴捎靡粋€(gè)反應(yīng)器即可滿足要求，簡(jiǎn)化了反應(yīng)系統(tǒng)，降低了操作 成本。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1為移動(dòng)床徑向流反應(yīng)器第一種實(shí)施方式結(jié)構(gòu)TK意圖；
[0016] 圖2為移動(dòng)床徑向流反應(yīng)器主體部分的俯視圖；
[0017] 圖3為移動(dòng)床徑向流反應(yīng)器第二種實(shí)施方式結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖4為移動(dòng)床徑向流反應(yīng)器第三種實(shí)施方式結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖5為移動(dòng)床徑向流反應(yīng)器第四種實(shí)施方式結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖6為移動(dòng)床徑向流反應(yīng)器第五種實(shí)施方式結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖7為移動(dòng)床徑向流反應(yīng)器第六種實(shí)施方式結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖8為移動(dòng)床徑向流反應(yīng)器第七種實(shí)施方式結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖9為移動(dòng)床徑向流反應(yīng)器第八種實(shí)施方式結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 本發(fā)明提供的徑向流移動(dòng)床反應(yīng)器是這樣具體實(shí)施的。說(shuō)明書(shū)中提到的容器的頂 部是指由下至上容器高度的90%-100%的位置，提到的容器的底部是指由下至上容器高 度的0-10 %的位置。
[0025] -種移動(dòng)床徑向流反應(yīng)器，反應(yīng)器沿徑向由外向內(nèi)或者