一种循环逆流床反应器的旋转分布器系统及其应用方法

本发明属于化学方法应用的装置，具体涉及一种循环逆流床反应器的旋转分布器系统及其应用方法，可应用于石油化工、煤热解、废塑料裂解、炼焦等领域。

背景技术：

1、现阶段的能源工业如石油化工、煤化工、废塑料循环化工等领域，多采用循环流化床作为主要的催化反应器。循环流化床分为顺流流化床和逆流流化床，其中循环逆流流化床中固体颗粒由反应器顶部向下运动，气体则向上运动，气固相处于逆流接触状态，气固接触效率比顺流床更好，有利于气固相之间逆向传质传热，能显著提高反应效率与目的产物收率。以废塑料催化裂解为例，在反应器中，废塑料热化气需与固体催化剂颗粒实现均匀的接触以发生传质传热。在反应器轴向，反应温度和催化剂的活性氛围随着反应的进行不断提高和增强，可以满足同族烃类分子量与裂解活化能呈负相关关系的能量需求，能够达到废塑料裂解过程中不同分子量烃类适配最优裂解条件的目的，提高目的产物短链低碳烯烃的选择性。

2、能源工业中的循环逆流床在固体颗粒处理量和反应时间的总和影响下，其内径一般较大，导致内部固体颗粒分布极其不均，若不加装固体分布器系统，固体颗粒一般呈现与下剂口直径相同的“环-核”流分布，限制气固接触区域，显著影响气固传质传热效率。目前一般的循环逆流床固体分布器多采用水平板式分布器，固体颗粒在整个板上的运动状态不受控制，反应器内部的轻微扰动即可造成固体颗粒的整体偏流。所以设计合理的固体分布器系统，使径向固相颗粒在固体分布器上的运动状态满足需求，使固体颗粒在反应器内均匀分布，并能够使颗粒顺利下落就显得尤为必要。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题就是提供一种循环逆流床反应器的旋转分布器系统及其应用方法，提高固体分布器盘面上固体颗粒运动状态的可控性，解决颗粒在反应器中部堆积下落的问题，实现固体颗粒在径向的均匀分布。

2、采用的技术方案为：

3、一种循环逆流床反应器的旋转分布器系统，包括沉降器、反应器、输料器、导气管，所述沉降器与反应器以倾斜缓坡面相接，所述输料器包括再生斜管和下剂口，其特征在于，所述旋转分布器系统还包括可旋转的固体分布器；

4、所述固体分布器包括固体收集器、连接圆盘、固体通道和旋转轴，所述固体收集器为漏斗结构，其顶端的开口正对下剂口；固体收集器通过环形支撑与水平支撑固定在沉降器与反应器的中央；所述固体收集器的正下方设置连接圆盘，连接圆盘的外边缘设置固体通道，所述固体通道为长方形直通管道，与连接圆盘相通，其末端延伸至反应器器壁，连接圆盘、固体通道上均匀开设圆形孔；所述连接圆盘底部中心连接竖直的旋转轴，旋转轴通过支撑杆与反应器器壁相连以固定，旋转轴在电机带动下旋转，旋转轴带动连接圆盘、固体通道旋转。

5、优选的，所述环形支撑通过卡槽固定在沉降器的器壁，水平支撑一端连接至环形支撑上，另一端连接至固体收集器的外侧。

6、优选的，固体收集器侧壁的倾斜角度大于所用固体颗粒的休止角，其倾斜角度为休止角度基础上增加1~10度。

7、优选的，所述再生斜管为斜向单管结构，再生斜管与沉降器器壁夹角为45°，下剂口为t型盲端结构，盲端的相对一端连接再生斜管，下剂口的竖直段内设置环形隔断；所述下剂口设置于沉降器的中心轴线上，再生斜管和下剂口是一体成型。

8、优选的，所述固体通道设置4~8根，依次设置在连接圆盘的外边缘。

9、作为进一步的优选，各固体通道的末端在同一平面上，且不与反应器器壁接触；各固体通道设置两侧壁和底端面，顶端开口，其底端面上均匀设置垂直向下的圆形孔，侧壁与底端面之间以缓坡面平滑连接；各固体通道的倾斜角度与固体收集器侧壁的倾斜角度互余。

10、优选的，各固体通道底端面开设成排且等距的半径相同的圆形孔，开孔率为30～50%，其排数根据需要设置。

11、优选的，所述连接圆盘上设置垂直向下的圆形孔，所述连接圆盘为锥形或弧形盘面，连接圆盘的倾斜角度小于所用固体颗粒的休止角，其倾斜角度为休止角度基础上减少0.1~5度。

12、优选的，连接圆盘的直径占反应器直径的10～15%，其盘面上均匀开设等距的半径相同的圆形孔，开孔率为10～20%。一般情况下，固体通道底端面上开设的圆形孔与连接圆盘的圆形孔大小相同。

13、优选的，所述导气管设置4~8根，等角度、均匀分布于固体分布器外侧的反应器与沉降器环周；所述导气管的顶端连接口位于下剂口上方的沉降器器壁，底端连接口位于旋转轴下方的反应器器壁。

14、一种循环逆流床反应器的旋转分布器系统的应用方法，包括如下步骤：

15、（1）通过环形支撑与水平支撑将固体收集器固定，环形支撑紧贴反应器器壁，并设置卡槽固定；

16、（2）固体收集器的正下方设置连接圆盘，连接圆盘中心处底部向下焊接一根旋转轴，旋转轴通过支撑杆与反应器器壁固定，旋转轴通过连接圆盘带动各固体通道作匀速旋转；

17、（3）沉降器的器壁设置与输料器再生斜管适配的连接孔，再生斜管通过连接孔伸出沉降器的器壁连接再生器，下剂口设置在沉降器中心处，催化剂固体颗粒由再生器经再生斜管输送至下剂口底端，落到固体分布器上；

18、（4）催化剂固体颗粒由下剂口落下后，被固体收集器收集，在设置的倾斜角度的作用下，催化剂固体颗粒快速倾斜滑落至固体收集器的底端出口，然后落在连接圆盘上继续滑落至固体通道，由于固体通道的倾斜角度小于颗粒的休止角，可以保证固体颗粒均匀分布在整个固体通道上，既保证了下落颗粒量，又避免了颗粒在内部的堆积，颗粒通过圆形孔落下，并由固体通道的旋转完成在整个反应器内的均匀分布；

19、（5）沉降器和反应器通过导气管平衡两者因固体颗粒输送而导致的压差，以实现固体分布器上方无颗粒堆积、颗粒下落流畅稳定，由此实现反应的稳态长周期运行。

20、旋转轴的旋转动力来自于外接电源，支撑杆上设置电源线，可根据现有技术实现旋转轴的旋转。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

22、本发明采用的所述旋转分布器系统，固体通道上设置的圆形孔，可提高固体分布器盘面上催化剂固体颗粒下落状态的可控性，可实现固体颗粒在径向的均匀分布。

23、本发明采用的所述旋转分布器系统，连接圆盘的锥形盘面设计，可解决催化剂固体颗粒在反应器中部堆积下落的问题，实现催化剂固体颗粒在整个圆盘上均匀滑落。

24、本发明采用的所述旋转分布器系统，固体通道的倾斜角度的设计以及固体通道的匀速转动，可提高反应器内部催化剂固体颗粒运动状态的可控性，实现催化剂固体颗粒在整个反应器径面上的均匀覆盖。

25、本发明采用的上下连通的导气管，可以解决因加装固体分布器导致颗粒难以下落的问题，保证颗粒循环速率稳定，并实现整个循环逆流床的稳态长周期运行。

技术特征：

1.一种循环逆流床反应器的旋转分布器系统，包括沉降器、反应器、输料器、导气管，所述沉降器与反应器以倾斜缓坡面相接，所述输料器包括再生斜管和下剂口，其特征在于，所述旋转分布器系统还包括可旋转的固体分布器；

2.根据权利求1所述的一种循环逆流床反应器的旋转分布器系统，其特征在于，所述环形支撑通过卡槽固定在沉降器的器壁，水平支撑一端连接至环形支撑上，另一端连接至固体收集器的外侧。

3.根据权利求1所述的一种循环逆流床反应器的旋转分布器系统，其特征在于，固体收集器侧壁的倾斜角度大于所用固体颗粒的休止角，其倾斜角度为休止角度基础上增加1~10度。

4.根据权利求1所述的一种循环逆流床反应器的旋转分布器系统，其特征在于，所述再生斜管为斜向单管结构，再生斜管与沉降器器壁夹角为45°，下剂口为t型盲端结构，盲端的相对一端连接再生斜管，所述下剂口设置于沉降器的中心轴线上，再生斜管和下剂口是一体成型。

5.根据权利求1所述的一种循环逆流床反应器的旋转分布器系统，其特征在于，所述固体通道设置4~8根，依次设置在连接圆盘的外边缘，各固体通道设置两侧壁和底端面，顶端开口，其底端面上均匀设置垂直向下的圆形孔，侧壁与底端面之间以缓坡面平滑连接；各固体通道的倾斜角度与固体收集器侧壁的倾斜角度互余。

6.根据权利求5所述的一种循环逆流床反应器的旋转分布器系统，其特征在于，各固体通道底端面开设等距的半径相同的圆形孔，开孔率为30～50%。

7.根据权利求1所述的一种循环逆流床反应器的旋转分布器系统，其特征在于，所述连接圆盘上设置垂直向下的圆形孔，所述连接圆盘为锥形或弧形盘面，连接圆盘的倾斜角度小于所用固体颗粒的休止角，其倾斜角度为休止角度基础上减少0.1~5度。

8.根据权利求1所述的一种循环逆流床反应器的旋转分布器系统，其特征在于，连接圆盘的直径占反应器直径的10～15%，其盘面上均匀开设等距的半径相同的圆形孔，开孔率为10～20%。

9.根据权利求1所述的一种循环逆流床反应器的旋转分布器系统，其特征在于，所述导气管设置4~8根，等角度、均匀分布于固体分布器外侧的反应器与沉降器环周；所述导气管的顶端连接口位于下剂口上方的沉降器器壁，底端连接口位于旋转轴下方的反应器器壁。

10.如权利要求1-9所述的任一种循环逆流床反应器的旋转分布器系统的应用方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明属于化学方法应用的装置技术领域，具体涉及一种循环逆流床反应器的旋转分布器系统及其应用方法。所述旋流分布器系统包括沉降器、反应器、固体分布器、输料器和导气管；输料器包括再生斜管和下剂口，固体分布器包括固体收集器、连接圆盘、固体通道和旋转轴，固体收集器为漏斗结构，其顶端的开口正对下剂口，正下方设置连接圆盘，固体通道依次设置在连接圆盘的外边缘且与连接圆盘相通，固体通道末端延伸至反应器器壁，连接圆盘、固体通道上均匀开设圆形孔。连接圆盘底部中心连接旋转轴，旋转轴通过支撑杆与反应器器壁相连以固定，旋转轴带动连接圆盘、各固体通道以旋转轴为中心轴作匀速旋转，实现催化剂固体颗粒在整个圆盘上均匀滑落。

技术研发人员：陈小博,韩琦,马儒真,张金庆,刘熠斌,闫昊,张新功,赵辉,李运运,陈强,唐丹宁,杨朝合
受保护的技术使用者：中国石油大学（华东）
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5