阅读说明：本技术 一种多进料上流式反应器 (Multi-feeding upflow reactor ) 是由 陈兆然 马骏 王重平 于 2019-01-16 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种多进料上流式反应器,具体地,所述多进料上流式反应器的外壳为金属筒体,该金属筒体内包括：进口管(1)、下锥体段(2)、扩径管(3)、扰流体(4)、扰流体固定件(5)、流体均布通道(6)、下部进料器(7)、中部进料器(8)、上部进料器(9)、上锥体段(10)及出口管(11)。该反应器通过特殊的扰流结构、均布通道以及与进料器的巧妙配合,实现了多进料流体内物质的充分返混接触,提高了流体内物质的传质传热效率,提高了反应转化率。(The invention relates to a multi-feed upflow reactor, in particular to a shell of the multi-feed upflow reactor which is a metal cylinder, and the metal cylinder comprises: the device comprises an inlet pipe (1), a lower cone section (2), an expanding pipe (3), a turbulent flow body (4), a turbulent flow body fixing piece (5), a uniform flow channel (6), a lower feeder (7), a middle feeder (8), an upper feeder (9), an upper cone section (10) and an outlet pipe (11). The reactor realizes the sufficient back-mixing contact of substances in the multi-feed fluid through the special turbulent flow structure, the uniformly distributed channels and the ingenious matching with the feeder, improves the mass and heat transfer efficiency of the substances in the fluid, and improves the reaction conversion rate.)

一种多进料上流式反应器

技术领域

本发明属于反应设备技术领域，具体涉及一种多进料上流式反应器。

背景技术

化学反应过程是化下生产的核心和关键，对于以需要充分传质传热的快速反应过程而言，如何高效地强化快速反应过程的传质传热是反应器需要实现的目标。目前，在很多上流式反应器中，由于流体基本以半推流的形式通过反应区，返混效果差，导致反应器的传质传热效率低，最终影响到反应的效率。因此，本领域需要提供一种返混效果佳的上流式反应器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能强化返混效果以提高传质传热效率的多进料上流式反应器。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

提供了一种多进料上流式反应器，所述多进料上流式反应器的外壳为金属筒体，且该金属筒体内包括：进口管1、下锥体段2、扩径管3、扰流体4、扰流体固定件5、流体均布通道6、下部进料器7、中部进料器8、上部进料器9、上锥体段10及出口管11；

其中，下锥体段2下端连接进口管1上端，下锥体段2上端连接扩径管3下端；上锥体段10下端连接扩径管3上端，上锥体段10上端连接出口管11下端；扩径管3中部和上部设有中部进料器8和上部进料器9；

扰流体4的上部设有扰流体固定件5；扰流体固定件5将扰流体4固定于下锥体段2的中心位置；扰流体4上下由上部圆锥体和下部圆锥体两个圆锥体结构组合而成；其中，上部圆锥体为正圆锥体，下部圆锥体为倒网锥体；上下两个圆锥体的底面重合；上部圆锥体的上部为尖状的；下部圆锥体的下部为圆形凸起；

所述进口管、下锥体段、扩径管、扰流体、扰流体固定件、流体均布通道、上锥体段及出口管均在金属筒体上衬有隔热耐磨衬里A；

流体均布通道6由扰流体的下部圆锥体的衬里与下锥体段的衬里内设的凹槽贴合形成，流体均布通道沿反应器轴心均匀分布；

下锥体段2上在流体均布通道6的出口处设有下部进料器7。

优选地，所述下部圆锥体的外周面与下锥体段贴近，以便行程流体均布通道6。

优选地，上部圆锥体的锥形结构的角度x为30～170度；和/或下部圆锥体的锥形结构的角度y为30～170度。

优选地，所述扰流体固定件5的数量为2～20个。

优选地，所述扰流体固定件5设置在扰流体4的上部圆锥体上。

优选地，所述扰流体固定件5沿反应器轴心均匀分布。

优选地，所述隔热耐磨衬里的厚度为40～300mm。

优选地，所述流体均布通道的数量为2～15个；且流体均布通道的总面积不大于进口管的面积。

优选地，所述下部进料器的数量为2～15个；和/或所述下部进料器的喷射角度z为90～170度。

优选地，所述中部进料器的数量为0～4个；和/或所述上部进料器的数量为0～4个。

优选地，上锥体段与出口管连接形成的角度w为20～150度。

优选地，所述下部进料器为液体雾化喷嘴；和/或所述中部进料器的出口采用倒V字型结构；和/或所述上部进料器的出口采用扇形液体分布结构。

还提供了一种多进料上流式反应器系统，所述多进料上流式反应器系统包含串联的多个上述的多进料上流式反应器。

优选地，所述多个为1、2、3、4、5、6个或更多个。

优选地，所述多进料上流式反应器系统中，前一反应器的出口管与后一反应器的进口管连接。

采用本发明的反应器具有以下有益效果：

(1)本发明的反应器，通过特殊的扰流结构、均布通道以及与进料器的巧妙配合，实现了多进料流体内物质的充分返混接触，提高了流体内物质的传质传热效率，提高了反应转化率。

(2)本发明的反应器返混效果好但压降低，有利于降低运行能耗。

(3)本发明的反应器没有动部件、结构简单，易于加工制造，便于使用过程中的维护。

(4)本发明的反应器可实现多个串联使用，从而进一步提高流体内物质的传质传热效率，特别适用于串联反应。

附图说明

图1是本发明的反应器实施例1的结构示意图。

图2是图1的扰流体俯视示意图。

图3是图1的流体均布通道俯视的立体示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的阐述。具体实施方式和实施例并不限制本发明要求保护的范围。

参考图1，本发明的多进料上流式反应器的外壳是金属筒体，且该金属筒体内包括：进口管1、下锥体段2、扩径管3、扰流体4、扰流体固定件5、流体均布通道6、下部进料器7、中部进料器8、上部进料器9、上锥体段10及出口管11。

下锥体段2下端连接进口管1上端，下锥体段2上端连接扩径管3下端，扰流体4位于下锥体段中心位置，扰流体4上部设有扰流体固定件5，上锥体段10下端连接扩径管3上端，上锥体段10上端连接出口管11下端，扩径管3中部和上部设有中部进料器8和上部进料器9。

进口管、下锥体段、扩径管、扰流体、扰流体固定件、流体均布通道、上锥体段及出口管均在金属筒体上衬有隔热耐磨衬里A，以减少反应器的散热及设备的磨损。该隔热耐磨衬里的厚度为40～300mm，优选80～150mm。

扰流体上下由上部圆锥体和下部圆锥体两个圆锥体结构组合而成；其中，上下两个圆锥体的底面重合；上部圆锥体为正圆锥体；下部圆锥体为倒圆锥体；上部圆锥体的上部为尖状的；下部圆锥体的下部为圆形凸起。上部圆锥体的锥形结构的角度x为30～170度，优选80～120度。下部圆锥体的锥形结构的角度y为30～170度，优选60～110度。扰流体上部设置的扰流体固定件的数量为2～20个，优选4～12个。扰流体下部圆形凸起部位将来自进口管的上升流体进行打散后均匀分布至流体均布通道内，在圆形凸起部位附近，上升流体形成返混区域，从而提高了进口流体内部物质的传质传热。

扰流体为金属材料表面衬耐磨衬里。扰流体固定件为金属材料表面衬耐磨衬里。

流体均布通道由扰流体下部圆锥体的衬里与下锥体段衬里内设的凹槽贴合形成，流体均布通道沿反应器轴心均布，流体均布通道数量为2～15个。流体均布通道总面积不大于进口管面积。来自进口管的上升流体通过扰流体的折向作用均匀分配至流体均布通道中，由于通道呈现一定的垂直倾斜角度，流体在通道内得到加速的同时流体内部返混得到进一步加强。

下锥体段上的流体均布通道出口处设有下部进料器。下部进料器的数量为2～15个。下部进料器的喷射角度z为90～170度，优选130～160度。来自下部进料器的流体与经过流体均布通道后的流体进行交叉，实现两股流体的强力接触混合，混合后的两股流体呈一定角度喷射进入扩径管的下层空间，由于扩径后流体流速降低，且由于扰流体的上部圆锥体结构，使得扩径管下层空间形成了流体的充分返混区域，流体内的物质接触更加均匀，提高了流体内物质的传质传热效率，有利于提高了反应转化率。

扩径管中部设有中部进料器，中部进料器数量为0～4个。扩径管上部设有上部进料器，上部进料器数量为0～4个。中部进料器和上部进料器将外部的固体或液体进料通过进料器上设有的分布结构可实现进料与扩径管上升流体的逆流接触，从而达到中部或上部的进料与上升流体的充分混合，提高流体内物质的传质传热效率。

上锥体段与出口管连接形成的角度w为20～150度，优选40～100度。经过扩径管后的流体进入上椎体段，由于逐步缩径流体得到聚集加速，使得流体得到了再一次的返混，进一步提高了流体内物质的传质传热效率。

本发明的多进料上流式反应器可多个(两个或更多个)反应器串联使用。例如两个反应器串联使用，可以将第一反应器的出口管11和第二反应器的进口管1连接(例如密封连接)，可实现更多进料及进一步提高流体混合效果。类似地，可以这种出口管和进口管连接的方式实现多于两个(例如三个、四个、五个等)反应器的串联。当然反应器串联后还可实现对每个反应器进行独立的温度和压力控制，有利于提高传质传热效率及反应转化率，特别适用于串级反应。串联时一个反应器的出口管和相邻的反应器的进口管相连。

实施例1

参见图1-图3，采用本发明应用于气液固多进料的上流式反应器，该多进料上流式反应器的外壳是金属筒体，且该金属筒体内包括：进口管1、下锥体段2、扩径管3、扰流体4、扰流体固定件5、流体均布通道6、下部进料器7、中部进料器8、上部进料器9、上锥体段10及出口管11。

下锥体段下端连接进口管上端，下锥体段上端连接扩径管下端，扰流体位于下锥体段中心位置，扰流体上部设有扰流体固定件，上锥体段下端连接扩径管上端，上锥体段上端连接出口管，扩径管中部和上部设有中部进料器和上部进料器。

进口管、下锥体段、扩径管、扰流体、扰流体固定件、流体均布通道、上锥体段及出口管均在金属筒体上衬有隔热耐磨衬里A，减少反应器的散热及设备的磨损，隔热耐磨衬里厚度为100mm。

进口管进料流体为气固混合流体，流体内固体颗粒不大于10mm，流体流速为10～20m/s。

扰流体由上下两个圆锥体结构组合而成；其中上部圆锥体为正圆锥体，下部圆锥体为倒圆锥体；上部圆锥体的上部为尖状的；下部圆锥体的下部为圆形凸起，上部圆锥体的锥形结构角度x为90度，下部圆锥体的锥形结构角度y为80度。扰流体固定件沿反应器轴心均匀设置。扰流体上部扰流体固定件数量为8个，分别为5-a、5-b、5-c、5-d、5-e、5-f、5-g、5-h。扰流体下部圆形凸起部位将来自进口管的上升流体进行打散后均匀分布至流体均布通道内，在圆形凸起部位附近，上升流体形成返混区域，从而提高了进口流体内部物质的传质传热。

流体均布通道由扰流体衬里与下锥体段衬里内设的凹槽贴合形成，流体均布通道沿反应器轴心均布，流体均布通道数量为8个，分别为6-a、6-b、6-c、6-d、6-e、6-f、6-g、6-h，流体均布通道总而积为进口管而积的70％。来自进口管的上升流体通过扰流体的折向作用均匀分配至流体均布通道中，由于通道呈现一定的垂直倾斜角度，流体在通道内得到加速的同时流体内部返混得到进一步加强。

流体均布通道的出口处设有下部进料器，下部进料器沿反应器轴心均匀设置。下部进料器数量为8个，分别为7-a、7-b、7-c、7-d、7-e、7-f、7-g、7-h，下部进料器喷射角度z为150度，下部进料器优选液体雾化喷嘴，雾化液体粒径小于2mm。来自下部进料器的流体与经过均布通道后的流体进行交叉，实现两股流体的强力接触混合，混合后的两股流体呈一定角度喷射进入扩径管下层空间，由于扩径后流体流速降低，且由于扰流体上部圆锥体结构，使得扩径管下层空间形成了流体的充分返混区域，流体内的物质接触更加均匀，提高了流体内物质的传质传热效率，有利于提高了反应转化率。

扩径管中部设有中部进料器1个，中部进料流体为气固流体，固体颗粒不大于5mm，中部进料器出口采用倒V字型结构，实现固体的分散，有利于固体进料与扩径管上升流体的逆流接触，达到进料与上升流体的充分混合，提高流体内物质的传质传热效率。

扩径管上部设有上部进料器1个，进料为液体，上部进料器出口采用扇形液体分布结构，实现液体的分散，有利于液体进料与扩径管上升流体的逆流接触，达到进料与上升流体的充分混合，提高流体内物质的传质传热效率。

上锥体段与出口管连接形成的角度w为80度，出口管流体流速为10～20m/s。

本实施例采用的反应器操作条件为：温度460～560℃，压力0.3MPa。

进口管进料流体为气体和固体焦粉的混合物。

下部进料器进料为含固重油。

中部进料器进料为粉煤。

上部进料器进料为急冷油。

本实施例的反应转化率为：大于80％

实施例2

本实施例2将实施例1采用的反应器两个串联使用，第一反应器的出口管和第二反应器的进口管密封连接。

反应器一的操作条件为：温度530～550℃，压力0.35MPa。

反应器二的操作条件为：温度500～520℃，压力0.32MPa。

本实施例将两个多进料上流式反应器串联使用，实现对每个反应器进行独立的温度和压力控制，有利于提高传质传热效率及反应转化率，特别适用于串级反应。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。