CN1087647C - 液固移动床反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液固移动床反应器,由两个或两个以上反应室及固体颗粒输送管组成:两个或两个以上反应室依次上、下串联连接,每个反应室上设有物料进出口、反应室之间为连通管:固体颗粒输送管的上端与最上部的反应室相连通,输送管顶部为输送液出口,固体输送管的下端与最下部反应室相连通,连通处设有液体分布器和液体入口。本发明的反应器适合固体颗粒较大、液固接触时间较长、固体颗粒循环使用的工艺过程。
Description
本发明涉及一种液固移动床反应器,属于化工设备技术领域。
在工业应用领域,存在许多固体颗粒(催化剂)循环使用的两个或两个以上过程耦合问题,例如,吸附和脱附、反应与反应、反应与分离、反应与再生等,通常采用流化床反应器。但是,对于液固体系,在要求固体颗粒大、液固接触时间较长时,流化床反应器就难以满足上述工艺要求。
本发明的目的是设计一种液固移动床反应器,在反应器中设置多个反应室,以完成两个或两个以上过程耦合,并实现液固体系中固体颗粒的循环使用。
本发明设计的液固移动床反应器,由两个或两个以上反应室及固体颗粒输送管组成,两个或两个以上反应室依次上、下串联连接,每个反应室上设有物料进出口,反应室之间为连通管;固体颗粒输送管的上端与最上部的反应室相连通,输送管的顶部为输送液出口,固体输送管的下端与最下部反应室相连通,连通处设有液体分布器和液体入口。
本发明设计的移动床反应器中,反应室串联连接,固体颗粒自上向下连续移动通过各个反应室,然后,由液流从下反应室出口将其输送到本***顶端。每个反应室均有物料进出口,可根据工艺要求在不同温度下分别进行反应、分离、再生、吸附和脱附等操作过程。反应室内液体与颗粒的相对运动方向可以是并流、逆流或错流,并采用特殊的压力控制方法,使液体在反应室之间的流动控制在最小的范围(或设定的最佳范围)。使用本发明的移动床反应器,对于固体颗粒大、液固接触时间较长、固体颗粒需要循环使用的耦合工艺过程,都可以实现。这是由于新型反应器为液固移动床,适合固体颗粒较大、液固接触时间较长、固体颗粒循环使用的工艺过程。另外,该反应器具有多个反应室,可以分别进行反应及再生、吸附及脱附等耦合过程。
附图说明:
图1是本发明设计的反应器一个实施例的结构示意图。
图2是本发明设计的反应器另一个实施例的结构示意图。
下面结合附图,详细介绍本发明的内容。图1和图2中,1是上反应室,2是连通管,3是下反应室,4是下料管,5是液体分布器,6是固体颗粒输送管,7是吸附室,8是冲洗室,9是脱附室,a是输送液出口,b是反应液入口,c反应液出口,d再生液出口,e是再生液入口,f是输送液入口,g是二次液入口,h是精制烯出口,i是粗烯入口,j是冲洗液出口,k是冲洗液入口,m是再生液出口,n是再生液入口。
图1所示为本发明的一个实施例,本发明设计的液固移动床反应器,由两个反应室1、3及固体颗粒输送管6组成。两个反应室依次上、下串联连接,每个反应室上设有物料进出口如b、c,反应室之间为连通管2。固体颗粒输送管6的上端与反应室1相连通,顶部为输送液出口a,固体输送管的下端与最下部反应室3相连通,连通处设有液体分布器5和液体入口f、g。
下面结合图1,说明本发明的两反应室耦合液固移动床反应器的工作过程。固体颗粒由上反应室1经连通管2向下反应室3连续移动,由下料管4底部排出,然后由液流经输送管6输送,返回上反应室1。输送液经出口a流出后可循环使用。上反应室1和下反应室3可分别进行不同的操作过程,例如,反应与反应、反应与再生、以及吸附与脱附等。也可以在连通管2上设置冲洗液出入口(图中未画出),冲洗液的引入可以减少上、下两反应室之间的串液,也可返洗固体颗粒向下移动时从反应室夹带的液体,从而减少各操作过程的相互影响。
图2为多反应室耦合液固移动床反应器,比图1两反应室耦合液固移动床反应器多两个反应室。两者基本原理相似,均为多反应室耦合,将多个操作连续串联起来。
本发明的一个应用实例为采用固体酸催化剂合成直链烷基苯,具体操作过程如下:
原料为:
催化剂:TH-06催化剂,球形,直径为2.5mm。
工业苯:由燕山石化化工二厂提供,含苯>98.5%;
工业烯:工业烯为烷烯混合物,由抚顺烷基苯厂提供,其组成见表1。
表1工业烯烃原料组成
组分 | C10烯 C11烯 C12烯 C13烯 C14烯 | C10烷 C11烷 C12烷 C13烷 C14烷 | 其它杂质 |
质量百分比%总含量% | 0.69 2.83 3.15 1.47 0.028.16 | 9.12 32.8 32.4 13.3 0.1187.67 | 4.174.17 |
操作过程为采用如图1所示的反应器,工业烯从反应液入口进入上反应室1,与输送管6输送进来的苯和催化剂混合,并进行烷基化反应。催化剂按一定的下移速率经连通管2进入下反应室3。冲洗液是苯,它既可阻止上下反应室串液,又可洗涤催化剂从上反应室夹带下来的反应产物。
下反应室是再生器,再生液为苯,失活催化剂在下移过程与热苯接触进行再生。由再生器下料管4出来的再生催化剂,由输送液苯经输送管6输送至上反应室1,另一部分输送液苯经出口a返回作输送液循环使用。
表2 TH-06催化剂合成直链烷基苯生产工艺条件
温度℃ 原料MPa 重量空速hr-1 苯烯比mol/mol |
反应 80~180 2.0~5.0 1~4 10~45再生 220~300 5.0~8.0 0.5~2 |
上述应用实例采用了如图1所示的两反应室耦合液固移动床反应器,综合了固定床和移动床的优点。在固体酸催化剂合成直链烷基苯生产过程中,与已有技术的UOP的Detal工艺相比,采用液固移动床反应器,既可使反应过程连续,避免频繁切换操作,又无需对反应原料进行精制,具有显著的优越性。UOP的Detal工艺为二固定床反应再生切换,24小时一个周期。由于生产过程不连续,操作比较麻烦。另外,为了延长反应再生周期,Detal工艺增加了原料精制(脱芳PEP)过程。PEP过程需要模拟反应室及精馏分离装置,设备投资及操作费用较大。目前,将传统HF工艺改造为固体酸工艺,最大的障碍是固体酸工艺比HF工艺增加了原料精制过程。
如果没有原料精制PEP过程,采用固定床反应器,反应再生将切换非常频繁,将给工业生产带来很多的麻烦;采用流化床反应器,虽然可连续操作,但由于固体酸催化剂的活性较低,当催化剂粒径小时,液固难以分离,而当催化剂颗粒较大时,为保证反应物有足够的停留时间,反应器的高度将会过高,工业上无法实现。
本发明的第二个应用实例为吸附与脱附耦合过程,在工业上的许多领域,例如,废水处理、原料精制等,都涉及到吸附与脱附的耦合过程,烷基化反应过程工业烯烃的精制就是其中一例。
工业烯烃原料除了有烷烃和烯烃外,还有少量芳烃化合物,即表1中的其它杂质。实验研究表明,采用吸附剂除去这些杂质后,可大大提高催化剂寿命。当吸附剂饱和后,需要将吸附剂中的杂质进行脱附,恢复吸附能力,使其能循环使用。整个过程是吸附与脱附耦合过程,可采用移动床反应器来实现。
图2为多反应室串联液固移动床反应器,可用于吸附与脱附耦合过程。固体颗粒吸附剂由吸附室7分别经冲洗室8、脱附室9和另一冲洗室8向下移动,然后由输送液输送返回吸附室7。
粗原料经吸附室7吸附得到脱芳精制的烷烯混合物。吸附剂从吸附室7下移时,除了吸附的芳烃外,还夹带了一定量的烷烯混合物。正戊烷冲洗液在冲洗室8中将该部分烷烯混合物在冲洗室内冲洗,进精馏塔回收。洗涤后的吸附剂仅含吸附的芳烃化合物及少量的正戊烷进入脱附室9,由苯解吸被吸附的芳烃。由脱附室3移出的再生吸附剂和少量苯一起进入另一冲洗室8,同样由正戊烷冲洗苯。洗涤再生后的吸附剂由正戊烷输送返回吸附室7。
Claims (1)
1、一种液固移动床反应器,其特征在于,该反应器由两个或两个以上反应室及固体颗粒输送管组成;所述的两个或两个以上反应室依次上、下串联连接,每个反应室上设有物料进出口,反应室之间为连通管;所述的固体颗粒输送管的上端与最上部的反应室相连通,固体颗粒输送管顶部为输送液出口,固体颗粒输送管的下端与最下部反应室相连通,连通处设有液体分布器和液体入口。
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