[发明专利]一种催化剂下料管

说明书

技术领域

本发明涉及反应器领域，尤其涉及一种催化剂下料管，可用于移动床径向反应器，特别是用于甲醇制烯烃或催化重整过程的移动床径向反应器。

背景技术

移动床反应器在化工领域的应用广泛，尤其在石脑油催化重整、甲苯歧化、煤气化等工艺中发展较成熟(宋续祺，金涌，俞芷青.移动床技术的现状与发展前景[J].化工进展，1994，3：40-45)。移动床技术的特点主要是：反应气体以近似于平推流的方式连续地与固体催化剂接触，催化剂可以在反应器内连续地移动进出反应器，但催化剂的循环速率要远小于流化床反应器。因此，移动床反应器是一种操作性能介于固定床和流化床之间的反应器形式，适合于催化剂积炭速度中等，但仍需循环再生的反应。移动床按照气体与颗粒流动方向的区别可以分为逆流、并流和错流移动床。其中，错流移动床中的催化剂依靠重力自上而下移动，反应气体沿径向通过催化剂床层，与催化剂移动方向垂直而形成错流运动。错流移动床由于具有低压降、反应截面大等优点应用较为广泛。

移动床技术由于床内固体返混小、反应接近活塞流因而原料转化率高，且床内催化剂不断移动(再生)因而能保持良好的催化性能，愈来愈受到研究人员的重视。中国专利申请CN00205860.X公开了一种气固并流式颗粒移动床设备的下料装置，在径向移动床中，由于气体在反应器中为变质量流动，靠近中心管壁处由于气体流通面积小，流速较大，因此当气体离心流动时容易使中心管壁附近的催化剂发生“空腔”现象，造成气流短路；而当气体向心流动时则易使中心管壁附近的催化剂发生“贴壁”现象，导致催化剂结焦严重并造成床层飞温。因此，考虑到反应器实际操作状况，宜设计合理的下料管型式，在保证催化剂颗粒更靠近平推流方式移动的同时，尽量避免床层内的“空腔”和“贴壁”等不良流动现象。

现有工业催化重整移动床装置中采用如图3所示结构的下料管，包括导流圆筒27和与导流圆筒27的一倾斜筒口连通的一侧接口28，所述的侧接口28包括相互连接的类等腰梯形状的顶板30、类等腰梯形状的底板以及连接顶板30与底板的两个类直角梯形状的侧板31；所述的顶板30的上底边、底板的上底边以及两个侧板31的倾斜腰均与导流圆筒27的倾斜筒口连接；所述的顶板30的下底边、底板的下底边以及两个侧板31的直角腰形成一个矩形扁平口29，该矩形扁平口29作为催化剂的承接端口；各部件之间采用焊接方式连接。该下料管的承接端口为矩形，承接端口面对移动床装置的中心管辐射排布。如此排布有利于移动床装置的中心管管壁处催化剂的流动，从结构上缓解了催化剂“贴壁”现象。但由此带来的问题也不容忽视，即从下料管承接端口开始的侧接口28直至上流面的区域往往成为流动死区，这部分的催化剂不能及时移出移动床，不能进入再生器再生，最终失活，副产物含量增加，且占用了反应器的有效体积，对反应过程以及生产过程极其不利，常常导致装置停车、产量下降、产品质量波动。因此，提供结构合理的下料管对于提高催化剂颗粒的循环速率用于提高催化剂单程转化率、减少再生器能源消耗、提高反应效率及选择性、增加产量和目的产物分率、节约生产成本、保证装置的长期高效稳定运行至关重要。

此外，在实际的工业生产中，催化剂颗粒在移动床反应器中下移的流型并非理想的平推流，而是沿床层的径向存在颗粒移动速度分布，垂直于下料管口的轴向流线上颗粒移动速度最大，而靠近壁面处颗粒移动速度则相对缓慢，甚至会存在颗粒几乎静止不动的死区。催化剂颗粒移动速度的不均一将对移动床反应器的传质与传热效率造成显著影响，而死区的存在也使催化剂的有效利用率下降。因此，调节移动床反应器中不同位置处颗粒的移动速度，对改善床层传质与传热效率、指导移动床反应器的设计具有重要意义。

对于催化剂颗粒移动速度的调节，有研究者考察了整流子等内构件的影响，结果表明整流子的加入能调节颗粒的移动速度，改善了催化剂颗粒移动速率不均一的现象(陈允华，朱学栋，吴勇强等.整流子对错流移动床颗粒行为的影响.过程工程学报，2007，7(4)：639-645)，但对于反应器中下料管结构对于催化剂颗粒移动速度的影响，目前尚未有文献报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：采用现有催化剂下料管所导致的固体催化剂颗粒在反应器中流动死区较大、反应器有效体积利用率低、催化剂颗粒流型严重偏离平推流以及在装置运行过程中死区催化剂由于结焦严重而导致飞温，甚至导致反应器中扇形筒或中心管被催化剂挤压变形的问题。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：提供了一种用于移动床径向反应器的新型催化剂下料管。