本發(fā)明屬于化學(xué)方法應(yīng)用的裝置，具體涉及一種循環(huán)逆流床反應(yīng)器的旋轉(zhuǎn)分布器系統(tǒng)及其應(yīng)用方法，可應(yīng)用于石油化工、煤熱解、廢塑料裂解、煉焦等領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)階段的能源工業(yè)如石油化工、煤化工、廢塑料循環(huán)化工等領(lǐng)域，多采用循環(huán)流化床作為主要的催化反應(yīng)器。循環(huán)流化床分為順流流化床和逆流流化床，其中循環(huán)逆流流化床中固體顆粒由反應(yīng)器頂部向下運(yùn)動(dòng)，氣體則向上運(yùn)動(dòng)，氣固相處于逆流接觸狀態(tài)，氣固接觸效率比順流床更好，有利于氣固相之間逆向傳質(zhì)傳熱，能顯著提高反應(yīng)效率與目的產(chǎn)物收率。以廢塑料催化裂解為例，在反應(yīng)器中，廢塑料熱化氣需與固體催化劑顆粒實(shí)現(xiàn)均勻的接觸以發(fā)生傳質(zhì)傳熱。在反應(yīng)器軸向，反應(yīng)溫度和催化劑的活性氛圍隨著反應(yīng)的進(jìn)行不斷提高和增強(qiáng)，可以滿(mǎn)足同族烴類(lèi)分子量與裂解活化能呈負(fù)相關(guān)關(guān)系的能量需求，能夠達(dá)到廢塑料裂解過(guò)程中不同分子量烴類(lèi)適配最優(yōu)裂解條件的目的，提高目的產(chǎn)物短鏈低碳烯烴的選擇性。

2、能源工業(yè)中的循環(huán)逆流床在固體顆粒處理量和反應(yīng)時(shí)間的總和影響下，其內(nèi)徑一般較大，導(dǎo)致內(nèi)部固體顆粒分布極其不均，若不加裝固體分布器系統(tǒng)，固體顆粒一般呈現(xiàn)與下劑口直徑相同的“環(huán)-核”流分布，限制氣固接觸區(qū)域，顯著影響氣固傳質(zhì)傳熱效率。目前一般的循環(huán)逆流床固體分布器多采用水平板式分布器，固體顆粒在整個(gè)板上的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不受控制，反應(yīng)器內(nèi)部的輕微擾動(dòng)即可造成固體顆粒的整體偏流。所以設(shè)計(jì)合理的固體分布器系統(tǒng)，使徑向固相顆粒在固體分布器上的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)滿(mǎn)足需求，使固體顆粒在反應(yīng)器內(nèi)均勻分布，并能夠使顆粒順利下落就顯得尤為必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題就是提供一種循環(huán)逆流床反應(yīng)器的旋轉(zhuǎn)分布器系統(tǒng)及其應(yīng)用方法，提高固體分布器盤(pán)面上固體顆粒運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的可控性，解決顆粒在反應(yīng)器中部堆積下落的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)固體顆粒在徑向的均勻分布。

2、采用的技術(shù)方案為：

3、一種循環(huán)逆流床反應(yīng)器的旋轉(zhuǎn)分布器系統(tǒng)，包括沉降器、反應(yīng)器、輸料器、導(dǎo)氣管，所述沉降器與反應(yīng)器以?xún)A斜緩坡面相接，所述輸料器包括再生斜管和下劑口，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)分布器系統(tǒng)還包括可旋轉(zhuǎn)的固體分布器；

4、所述固體分布器包括固體收集器、連接圓盤(pán)、固體通道和旋轉(zhuǎn)軸，所述固體收集器為漏斗結(jié)構(gòu)，其頂端的開(kāi)口正對(duì)下劑口；固體收集器通過(guò)環(huán)形支撐與水平支撐固定在沉降器與反應(yīng)器的中央；所述固體收集器的正下方設(shè)置連接圓盤(pán)，連接圓盤(pán)的外邊緣設(shè)置固體通道，所述固體通道為長(zhǎng)方形直通管道，與連接圓盤(pán)相通，其末端延伸至反應(yīng)器器壁，連接圓盤(pán)、固體通道上均勻開(kāi)設(shè)圓形孔；所述連接圓盤(pán)底部中心連接豎直的旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)支撐桿與反應(yīng)器器壁相連以固定，旋轉(zhuǎn)軸在電機(jī)帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)連接圓盤(pán)、固體通道旋轉(zhuǎn)。

5、優(yōu)選的，所述環(huán)形支撐通過(guò)卡槽固定在沉降器的器壁，水平支撐一端連接至環(huán)形支撐上，另一端連接至固體收集器的外側(cè)。

6、優(yōu)選的，固體收集器側(cè)壁的傾斜角度大于所用固體顆粒的休止角，其傾斜角度為休止角度基礎(chǔ)上增加1~10度。

7、優(yōu)選的，所述再生斜管為斜向單管結(jié)構(gòu)，再生斜管與沉降器器壁夾角為45°，下劑口為t型盲端結(jié)構(gòu)，盲端的相對(duì)一端連接再生斜管，下劑口的豎直段內(nèi)設(shè)置環(huán)形隔斷；所述下劑口設(shè)置于沉降器的中心軸線(xiàn)上，再生斜管和下劑口是一體成型。

8、優(yōu)選的，所述固體通道設(shè)置4~8根，依次設(shè)置在連接圓盤(pán)的外邊緣。

9、作為進(jìn)一步的優(yōu)選，各固體通道的末端在同一平面上，且不與反應(yīng)器器壁接觸；各固體通道設(shè)置兩側(cè)壁和底端面，頂端開(kāi)口，其底端面上均勻設(shè)置垂直向下的圓形孔，側(cè)壁與底端面之間以緩坡面平滑連接；各固體通道的傾斜角度與固體收集器側(cè)壁的傾斜角度互余。

10、優(yōu)選的，各固體通道底端面開(kāi)設(shè)成排且等距的半徑相同的圓形孔，開(kāi)孔率為30～50%，其排數(shù)根據(jù)需要設(shè)置。

11、優(yōu)選的，所述連接圓盤(pán)上設(shè)置垂直向下的圓形孔，所述連接圓盤(pán)為錐形或弧形盤(pán)面，連接圓盤(pán)的傾斜角度小于所用固體顆粒的休止角，其傾斜角度為休止角度基礎(chǔ)上減少0.1~5度。

12、優(yōu)選的，連接圓盤(pán)的直徑占反應(yīng)器直徑的10～15%，其盤(pán)面上均勻開(kāi)設(shè)等距的半徑相同的圓形孔，開(kāi)孔率為10～20%。一般情況下，固體通道底端面上開(kāi)設(shè)的圓形孔與連接圓盤(pán)的圓形孔大小相同。

13、優(yōu)選的，所述導(dǎo)氣管設(shè)置4~8根，等角度、均勻分布于固體分布器外側(cè)的反應(yīng)器與沉降器環(huán)周；所述導(dǎo)氣管的頂端連接口位于下劑口上方的沉降器器壁，底端連接口位于旋轉(zhuǎn)軸下方的反應(yīng)器器壁。

14、一種循環(huán)逆流床反應(yīng)器的旋轉(zhuǎn)分布器系統(tǒng)的應(yīng)用方法，包括如下步驟：

15、（1）通過(guò)環(huán)形支撐與水平支撐將固體收集器固定，環(huán)形支撐緊貼反應(yīng)器器壁，并設(shè)置卡槽固定；

16、（2）固體收集器的正下方設(shè)置連接圓盤(pán)，連接圓盤(pán)中心處底部向下焊接一根旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)支撐桿與反應(yīng)器器壁固定，旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)連接圓盤(pán)帶動(dòng)各固體通道作勻速旋轉(zhuǎn)；

17、（3）沉降器的器壁設(shè)置與輸料器再生斜管適配的連接孔，再生斜管通過(guò)連接孔伸出沉降器的器壁連接再生器，下劑口設(shè)置在沉降器中心處，催化劑固體顆粒由再生器經(jīng)再生斜管輸送至下劑口底端，落到固體分布器上；

18、（4）催化劑固體顆粒由下劑口落下后，被固體收集器收集，在設(shè)置的傾斜角度的作用下，催化劑固體顆?？焖賰A斜滑落至固體收集器的底端出口，然后落在連接圓盤(pán)上繼續(xù)滑落至固體通道，由于固體通道的傾斜角度小于顆粒的休止角，可以保證固體顆粒均勻分布在整個(gè)固體通道上，既保證了下落顆粒量，又避免了顆粒在內(nèi)部的堆積，顆粒通過(guò)圓形孔落下，并由固體通道的旋轉(zhuǎn)完成在整個(gè)反應(yīng)器內(nèi)的均勻分布；

19、（5）沉降器和反應(yīng)器通過(guò)導(dǎo)氣管平衡兩者因固體顆粒輸送而導(dǎo)致的壓差，以實(shí)現(xiàn)固體分布器上方無(wú)顆粒堆積、顆粒下落流暢穩(wěn)定，由此實(shí)現(xiàn)反應(yīng)的穩(wěn)態(tài)長(zhǎng)周期運(yùn)行。

20、旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力來(lái)自于外接電源，支撐桿上設(shè)置電源線(xiàn)，可根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

22、本發(fā)明采用的所述旋轉(zhuǎn)分布器系統(tǒng)，固體通道上設(shè)置的圓形孔，可提高固體分布器盤(pán)面上催化劑固體顆粒下落狀態(tài)的可控性，可實(shí)現(xiàn)固體顆粒在徑向的均勻分布。

23、本發(fā)明采用的所述旋轉(zhuǎn)分布器系統(tǒng)，連接圓盤(pán)的錐形盤(pán)面設(shè)計(jì)，可解決催化劑固體顆粒在反應(yīng)器中部堆積下落的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)催化劑固體顆粒在整個(gè)圓盤(pán)上均勻滑落。

24、本發(fā)明采用的所述旋轉(zhuǎn)分布器系統(tǒng)，固體通道的傾斜角度的設(shè)計(jì)以及固體通道的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，可提高反應(yīng)器內(nèi)部催化劑固體顆粒運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的可控性，實(shí)現(xiàn)催化劑固體顆粒在整個(gè)反應(yīng)器徑面上的均勻覆蓋。

25、本發(fā)明采用的上下連通的導(dǎo)氣管，可以解決因加裝固體分布器導(dǎo)致顆粒難以下落的問(wèn)題，保證顆粒循環(huán)速率穩(wěn)定，并實(shí)現(xiàn)整個(gè)循環(huán)逆流床的穩(wěn)態(tài)長(zhǎng)周期運(yùn)行。

技術(shù)特征：

1.一種循環(huán)逆流床反應(yīng)器的旋轉(zhuǎn)分布器系統(tǒng)，包括沉降器、反應(yīng)器、輸料器、導(dǎo)氣管，所述沉降器與反應(yīng)器以?xún)A斜緩坡面相接，所述輸料器包括再生斜管和下劑口，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)分布器系統(tǒng)還包括可旋轉(zhuǎn)的固體分布器；

2.根據(jù)權(quán)利求1所述的一種循環(huán)逆流床反應(yīng)器的旋轉(zhuǎn)分布器系統(tǒng)，其特征在于，所述環(huán)形支撐通過(guò)卡槽固定在沉降器的器壁，水平支撐一端連接至環(huán)形支撐上，另一端連接至固體收集器的外側(cè)。

3.根據(jù)權(quán)利求1所述的一種循環(huán)逆流床反應(yīng)器的旋轉(zhuǎn)分布器系統(tǒng)，其特征在于，固體收集器側(cè)壁的傾斜角度大于所用固體顆粒的休止角，其傾斜角度為休止角度基礎(chǔ)上增加1~10度。

4.根據(jù)權(quán)利求1所述的一種循環(huán)逆流床反應(yīng)器的旋轉(zhuǎn)分布器系統(tǒng)，其特征在于，所述再生斜管為斜向單管結(jié)構(gòu)，再生斜管與沉降器器壁夾角為45°，下劑口為t型盲端結(jié)構(gòu)，盲端的相對(duì)一端連接再生斜管，所述下劑口設(shè)置于沉降器的中心軸線(xiàn)上，再生斜管和下劑口是一體成型。

5.根據(jù)權(quán)利求1所述的一種循環(huán)逆流床反應(yīng)器的旋轉(zhuǎn)分布器系統(tǒng)，其特征在于，所述固體通道設(shè)置4~8根，依次設(shè)置在連接圓盤(pán)的外邊緣，各固體通道設(shè)置兩側(cè)壁和底端面，頂端開(kāi)口，其底端面上均勻設(shè)置垂直向下的圓形孔，側(cè)壁與底端面之間以緩坡面平滑連接；各固體通道的傾斜角度與固體收集器側(cè)壁的傾斜角度互余。

6.根據(jù)權(quán)利求5所述的一種循環(huán)逆流床反應(yīng)器的旋轉(zhuǎn)分布器系統(tǒng)，其特征在于，各固體通道底端面開(kāi)設(shè)等距的半徑相同的圓形孔，開(kāi)孔率為30～50%。

7.根據(jù)權(quán)利求1所述的一種循環(huán)逆流床反應(yīng)器的旋轉(zhuǎn)分布器系統(tǒng)，其特征在于，所述連接圓盤(pán)上設(shè)置垂直向下的圓形孔，所述連接圓盤(pán)為錐形或弧形盤(pán)面，連接圓盤(pán)的傾斜角度小于所用固體顆粒的休止角，其傾斜角度為休止角度基礎(chǔ)上減少0.1~5度。

8.根據(jù)權(quán)利求1所述的一種循環(huán)逆流床反應(yīng)器的旋轉(zhuǎn)分布器系統(tǒng)，其特征在于，連接圓盤(pán)的直徑占反應(yīng)器直徑的10～15%，其盤(pán)面上均勻開(kāi)設(shè)等距的半徑相同的圓形孔，開(kāi)孔率為10～20%。

9.根據(jù)權(quán)利求1所述的一種循環(huán)逆流床反應(yīng)器的旋轉(zhuǎn)分布器系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)氣管設(shè)置4~8根，等角度、均勻分布于固體分布器外側(cè)的反應(yīng)器與沉降器環(huán)周；所述導(dǎo)氣管的頂端連接口位于下劑口上方的沉降器器壁，底端連接口位于旋轉(zhuǎn)軸下方的反應(yīng)器器壁。

10.如權(quán)利要求1-9所述的任一種循環(huán)逆流床反應(yīng)器的旋轉(zhuǎn)分布器系統(tǒng)的應(yīng)用方法，其特征在于，包括如下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于化學(xué)方法應(yīng)用的裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種循環(huán)逆流床反應(yīng)器的旋轉(zhuǎn)分布器系統(tǒng)及其應(yīng)用方法。所述旋流分布器系統(tǒng)包括沉降器、反應(yīng)器、固體分布器、輸料器和導(dǎo)氣管；輸料器包括再生斜管和下劑口，固體分布器包括固體收集器、連接圓盤(pán)、固體通道和旋轉(zhuǎn)軸，固體收集器為漏斗結(jié)構(gòu)，其頂端的開(kāi)口正對(duì)下劑口，正下方設(shè)置連接圓盤(pán)，固體通道依次設(shè)置在連接圓盤(pán)的外邊緣且與連接圓盤(pán)相通，固體通道末端延伸至反應(yīng)器器壁，連接圓盤(pán)、固體通道上均勻開(kāi)設(shè)圓形孔。連接圓盤(pán)底部中心連接旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)支撐桿與反應(yīng)器器壁相連以固定，旋轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)連接圓盤(pán)、各固體通道以旋轉(zhuǎn)軸為中心軸作勻速旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)催化劑固體顆粒在整個(gè)圓盤(pán)上均勻滑落。

技術(shù)研發(fā)人員：陳小博,韓琦,馬儒真,張金慶,劉熠斌,閆昊,張新功,趙輝,李運(yùn)運(yùn),陳強(qiáng),唐丹寧,楊朝合
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)石油大學(xué)（華東）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/5