[发明专利]一种有机硅单体合成流化床反应器中防结碳的方法和装置

说明书

本申请公开了一种有机硅单体合成流化床反应器中防结碳的方法和装置。该有机硅单体合成流化床反应器中防结碳装置包括：罐体；至少一U形换热管，设于所述罐体内；所述U形换热管包括弯头部，所述U形换热管竖直设置且所述弯头部位于下方；以及至少一上导流块，对应设置在所述弯头部的上表面；所述上导流块的宽度值从连接所述弯头部的位置至远离所述弯头部的位置逐渐减小。通过在U形换热管的弯头部上方设置上导流块，避免在弯头部位置形成流动死区、颗粒聚集导致局部过热现象的发生。进一步在弯头部的下表面设置下导流块，使得与上导流块结合形成弧形导流面，共同避免在弯头部位置形成流动死区、颗粒聚集导致局部过热现象的发生。

技术领域

本发明涉及化工设备装置技术领域，尤其涉及一种有机硅单体合成流化床反应器中防结碳的方法和装置。

背景技术

有机硅材料是一类含有Si-C键，在Si原子上直接连接有机基团的聚合物，它兼具有 “有机基团”和“无机结构”的特点，具有耐高低温、电气绝缘、耐氧化稳定性、耐候性、难燃、憎水、耐腐蚀、无毒无味以及生理惰性等优异特性，广泛用于航空航天、电子电器、汽车、医疗卫生等领域。有机硅单体的合成制备是有机硅材料和工业的基础。占到所有单体产量90%以上的二甲基二氯硅烷（Dimethyldichlorosilane, M2）主要通过硅粉颗粒和氯甲烷气体在流化床反应器中由Cu基催化剂一步直接催化反应合成，它是一个伴随多种副反应发生的多相催化反应体系，通过内部热交换构件及时将放热反应的反应热带出，以期实现反应温度恒定，是提高M2选择性的重要技术手段。目前常采用指形管或U形换热管作为换热内件，当采用U形换热管作为换热内件时，由于流化床反应器在筒体与椎体链接处横截面几何变化、U形换热管弯头、气体分布不均等因素导致反应器底部气固流态化状态恶化，存在流动死区、局部过热现象，从而引起结炭、M2选择性降低，甚至造成设备堵塞、被迫停车等事件的发生。严重影响了过程的生产能力和效率，导致极大的物耗和能耗。

专利申请号CN202010438987.0公开了一种用于有机硅流化床的气体分布器，该气体分布器包括中心区和边壁区，在外围边壁区安装颗粒导流装置用于吸入沉积在边壁区的颗粒并将其以水平方向或大致呈水平方向喷射至气体分布板中心区上方，以期消除边壁区的堆积死区。但颗粒导流装置不可避免地存在对气流、颗粒的阻碍，不利于颗粒流态化运动，而且气体分布器上方的颗粒速度较大，颗粒对导流装置的冲刷作用明显，其可靠性极大降低。

专利申请号CN 201320397963.0、CN201320431357.6 和CN201610350683.2公开了在反应器筒体上安装一定数量的气体喷射管，气体喷射管连接在环绕筒体的气体总管上，气体喷射管与筒体安装点的切线形成一定的角度。与专利申请号CN202010438987.0相似，该气体喷射管不可避免地导致其对气流、颗粒运动产生阻碍作用，恶化颗粒流态化，而且颗粒对气体喷射管的冲刷作用明显等，其可靠性极大降低。同时，气体喷射还可能加剧颗粒对内部换热管的冲刷。

专利申请号CN 201620189126.2公开了一种有机硅流化床反应器气体分布装置，该转置在气体分布板上分布安装有多根氯甲烷进气管，在每根氯甲烷进气管的上端部均安装有一个风帽，以避免颗粒堵塞气体分布管。但该装置对避免由于流化床反应器横截面几何变化、U形换热管弯头导致的反应器底部流动死区、局部过热的作用不大。

专利申请号CN101139353和CN200720176241.7公开了一种均热直回式有机硅单体合成流化床反应器。该反应器利用双锥导流式进气分布器。避免气体偏流、流动死区、局部过热。但是该结构仅适用于指形管换热，而无法避免由于U形换热管弯头导致的局部流动死区导致的颗粒聚集。