一种移动床径向流反应器及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种化工领域的反应器及其应用，更具体地说，涉及一种用于化工过 程强化的移动床径向流反应器及其应用。 技术背景
[0002] 过程强化是指在生产及加工过程中运用新技术和新设备，实现反应过程与传热、 传质及浓度等过程因素之间的最优匹配，从而提高能量效率，增大设备生产能力，减少废物 排放。化工过程强化是国内外化工界长期奋斗的目标，近年来更加引起了人们的重视。在 美国等许多发达国家，化工过程强化被列为当前化学工程优先发展的三大领域之一。
[0003] 在化工反应过程中涉及多种复杂反应，而且有些反应为可逆反应，产物浓度影响 着平衡反应，为强化反应过程，需要引入物理或化学手段来降低某些反应物浓度，以此强化 目的产物收率。在实现这些过程强化手段时，需要相应的反应器相配合实施。
[0004] US7501111B2提出了一种用于SO2和H2S转化为硫和水的管式克劳斯催化反应装 置（径向流反应器），包含硫分离器、至少一个同心管式反应器（径向反应器）和环形冷凝 区（热交换介质流动区域）。硫分离器包含反应气、过程气通道和至少一个液硫入口。过程 气通道设有出口，温度控制区包含热交换介质的出入口。反应器位于过程气通道和反应气 通道之间。反应器包含环状催化反应区，紧邻反应气通道和冷凝区。反应器将冷凝器和径 向流反应器耦合起来，强化了反应过程。
[0005] CNl 15033IC提出一种移动床径向反应器，包括一个壳体，壳体由圆形侧壁、上封头 和底部封头组成，壳体内设有沿壳体轴向由内到外依次布置的内网和外网，内网和外网之 间形成环形空间，壳体上设有反应物入口、反应物出口，上部封头上设有催化剂导入管，底 部封头设有催化剂排出管，催化剂导入管和排出管与环隙空间相连，催化剂排出管在底部 封头的内表面上形成开口，其特征在于：在内网的下部设有裙座，裙座的外表面有上到下沿 内部网向外网的方向倾斜，其上缘与内网相连，下缘的径向位置位于所述催化剂排出管的 径向位置的内侧。
[0006] US7125529B2提出了一种具有两种催化剂床层的径向流动反应器。反应器包括出 口、入口、三个同轴的中心管、第一催化剂床层、第二催化剂床层。反应器外壁和最外中心管 构成的环隙为流体出料通道，并和反应器进口相连；最外中心管和居中的中心管构成的环 隙区为第一床层区，居中的中心管和最内的中心管构成的环隙区为第二床层区，中心管围 成的区域为流体通道，并与反应器出口相连。各中心管允许流体通过，并阻止催化剂通过。 这种反应器只适应催化剂活性不变的过程。
[0007] US8101133B2提出了一种径向流反应器，反应器的催化剂床层为两层催化剂床层， 每层催化剂的物性不同。这种径向流反应只能适应反应过程中催化剂活性不变的反应过 程，不能适应催化剂缓慢失活的反应过程。
[0008] 在一些复杂的反应过程中，反应需要不同种类的催化剂，部分反应对催化剂活性 没有影响，部分反应会造成催化剂失活，失活的催化剂需要再生。如果这些反应过程分开进 行，则未失活的催化剂就不需要再生。一旦将这些反应过程耦合在一起进行，传统的反应器 满足不了这种反应过程，势必造成所有催化剂都进行再生，造成能源的浪费。
【发明内容】
[0009] 本发明要解决的技术问题之一是提供一种过程强化的移动床径向流反应器，可装 填两种不同性质的催化剂。本发明要解决的技术问题之二是提供上述移动床径向流反应器 的应用方法。
[0010] -种移动床径向流反应器，反应器沿径向由外向内或者由内向外分为流体进料通 道、催化剂固定床层、催化剂移动床层和流体出料通道；反应器顶部和底部分别设置流体进 料口和流体出料口；所述的流体进料口与流体进料通道相通，所述的流体出料口与流体出 料通道相通；催化剂移动床层顶部设置移动床催化剂进口、底部设置移动床催化剂出口； 所述的流体进料通道、催化剂固定床层、催化剂移动床层与流体出料通道之间经开有孔隙 的材料隔开，孔隙大小满足气体可通过，催化剂颗粒不能穿过。
[0011] 优选地，流体进料通道、催化剂固定床层和流体出料通道内设有分隔板，用以改变 流体在流体进料通道、催化剂固定床层、催化剂移动床层和流体出料通道间径向流动方向， 使得流体来回进出两个催化剂床层。在分隔板的阻挡作用下，进入流体进料通道的流体通 过催化剂固定床层和催化剂移动床层进入流体出料通道，然后流体改变方向从流体出料通 道进入催化剂移动床层和催化剂固定床层，到达流体进料通道，在安装多个分隔板的情况 下，流体频繁改变径向流动方向，最终通过流体出料口流出反应器。
[0012] -种移动床径向流反应器的应用方法，采用上述的移动床径向流反应器，采用两 种具有协同作用的催化剂，将不易失活的第一种催化剂加入催化剂固定床层内，易失活的 第二种催化剂通过移动床催化剂进口加入催化剂移动床层，反应原料由流体进料口进入流 体进料通道，再沿径向穿过催化剂固定床层和催化剂移动床层，在两种催化剂的作用下，反 应原料发生化学反应生成产物，催化剂移动床层中的第二种催化剂逐渐失活，并逐渐向下 移出反应器，进入再生器再生后返回催化剂移动床层循环利用；穿过催化剂固定床层和催 化剂移动床层的反应混合气体进入流体出料通道，再通过流体出料口流出反应器，进入后 续的分离系统。
[0013] 本发明提供的移动床径向流反应器及其应用方法的有益效果为：
[0014] 本发明提供的固定床-移动床耦合床层反应器设置两种催化剂床层，催化剂固定 床层可适用催化剂活性基本不发生变化的反应；催化剂移动床层可适用催化剂缓慢失活的 反应。采用本发明提供的移动床径向流反应器可满足反应过程中一部分催化剂活性不变， 无需再生，另一部分催化剂因缓慢失活需要移出反应器去再生，将需要采用两个反应器才 能满足反应过程的要求变为采用一个反应器即可满足要求，简化了反应系统，降低了操作 成本。
【附图说明】
[0015] 图1为移动床径向流反应器第一种实施方式结构TK意图；
[0016] 图2为移动床径向流反应器主体部分的俯视图；
[0017] 图3为移动床径向流反应器第二种实施方式结构示意图；
[0018] 图4为移动床径向流反应器第三种实施方式结构示意图；
[0019] 图5为移动床径向流反应器第四种实施方式结构示意图；
[0020] 图6为移动床径向流反应器第五种实施方式结构示意图；
[0021] 图7为移动床径向流反应器第六种实施方式结构示意图；
[0022] 图8为移动床径向流反应器第七种实施方式结构示意图；
[0023] 图9为移动床径向流反应器第八种实施方式结构示意图。
【具体实施方式】
[0024] 本发明提供的径向流移动床反应器是这样具体实施的。说明书中提到的容器的顶 部是指由下至上容器高度的90%-100%的位置，提到的容器的底部是指由下至上容器高 度的0-10 %的位置。
[0025] -种移动床径向流反应器，反应器沿径向由外向内或者