專(zhuān)利名稱(chēng)：具有雙層催化劑的立式反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及反應(yīng)器，特別是，涉及用于丙烯酸生產(chǎn)的具有雙層催化劑的立式反應(yīng)器，其中裝有金屬蜂窩催化劑。
背景技術(shù)：
反應(yīng)器是化工生產(chǎn)中的常用設(shè)備，圖I是現(xiàn)有技術(shù)的臥式反應(yīng)器的示意圖。如圖I所示，廢氣水蒸氣從進(jìn)口 I進(jìn)入反應(yīng)器，經(jīng)過(guò)催化劑2產(chǎn)生催化氧化分解反應(yīng)，反應(yīng)后的氣體通過(guò)出口 3排出反應(yīng)器，并且排放到預(yù)定的位置?，F(xiàn)有技術(shù)的諸如丙烯酸生產(chǎn)線等化工生產(chǎn)線的廢氣催化氧化分解反應(yīng)器均為臥式結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器，在實(shí)際應(yīng)用中存在如下的問(wèn)題。因?yàn)榉磻?yīng)器為臥式結(jié)構(gòu)，所以從進(jìn)口 I進(jìn)入的廢氣水蒸汽大體水平地通過(guò)反應(yīng)器 內(nèi)腔，密度較大的廢氣水蒸氣在重力的作用下下沉，而密度較小的廢氣水蒸氣上升，從而廢氣水蒸氣的分布重心偏下。在此情況下，在廢氣水蒸氣通過(guò)均勻分布的催化劑3時(shí)，下部的催化劑單位面積接觸的廢氣水蒸氣量大于上部的催化劑，相應(yīng)地，下部的廢氣催化氧化分解反應(yīng)中產(chǎn)生的熱量大于上部。因此，造成上部和下部催化劑的床溫不均勻，下部溫度明顯偏高。一旦反應(yīng)溫度超過(guò)催化劑的使用溫度，就導(dǎo)致催化劑失效。多層催化劑無(wú)間隙地疊放在一起，在廢氣水蒸氣通過(guò)催化劑產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的熱量難于通過(guò)輻射、傳導(dǎo)或?qū)α鞯玫骄鶆蚧虼巳菀自斐纱呋瘎┑木植繙囟瘸^(guò)使用溫度，導(dǎo)致催化劑失效
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供能夠使廢氣水蒸氣均勻地通過(guò)催化劑而防止催化劑局部過(guò)熱導(dǎo)致催化劑失效的反應(yīng)器。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供具有雙層催化劑的立式反應(yīng)器，該立式反應(yīng)器包括殼體，上下方向的中間段為豎直設(shè)置的圓筒，圓筒從其上邊緣和下邊緣分別向上和向下以相等的斜率漸縮延伸出相等長(zhǎng)度的上段和下段，下段的下端面上設(shè)置進(jìn)氣口，上段的上端面上設(shè)置出氣口，殼體的外壁設(shè)置保溫材料用于保溫；以及第一催化劑支架和第二催化劑支架，分別為尺寸與殼體的中間段的直徑匹配的圓盤(pán)狀，其上氣體相通地疊放金屬蜂窩催化劑，以彼此相隔開(kāi)的方式水平地設(shè)置在中間段的殼體內(nèi)腔中。在本實(shí)用新型的一個(gè)技術(shù)方案中，該立式反應(yīng)器還包括水平地設(shè)置在第一催化劑支架和第二催化劑支架之間的熱交換器，將熱交換器中流動(dòng)的低溫水蒸氣被廢氣水蒸氣在催化劑的作用下進(jìn)行氧化分解反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的熱量加熱而使該熱量再利用。在本實(shí)用新型的一個(gè)技術(shù)方案中，該立式反應(yīng)器還包括設(shè)置在進(jìn)氣口上方的氣體分布器，以引導(dǎo)從進(jìn)氣口進(jìn)入立式反應(yīng)器的廢氣水蒸氣均勻地分布到第一催化劑支架上設(shè)置的金屬蜂窩催化劑。在本實(shí)用新型的一個(gè)技術(shù)方案中，殼體的上段和下段的側(cè)壁上分別設(shè)有可開(kāi)關(guān)的檢修孔。[0011]本實(shí)用新型的技術(shù)效果在于提供能夠使廢氣水蒸氣均勻地通過(guò)催化劑而防止催化劑局部過(guò)熱導(dǎo)致催化劑失效的反應(yīng)器。

圖I是現(xiàn)有技術(shù)的臥式反應(yīng)器的示意圖；圖2是根據(jù)本實(shí)用新型的立式反應(yīng)器的總體結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3是根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的具有分布器的立式反應(yīng)器的示意圖；圖4是根據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施例的具有雙層催化劑支架的立式反應(yīng)器的示意圖；圖5是根據(jù)本實(shí)用新型第三實(shí)施例的具有熱交換器的立式反應(yīng)器的示意圖；以及圖6是根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式的立式反應(yīng)器。
具體實(shí)施方式
下面，參考附圖描述本實(shí)用新型的實(shí)施例。描述按下面的順序進(jìn)行I、立式反應(yīng)器的總體結(jié)構(gòu)2、第一實(shí)施例的具有分布器的立式反應(yīng)器3、第二實(shí)施例的具有雙層催化劑支架的立式反應(yīng)器4、第三實(shí)施例的具有熱交換器的立式反應(yīng)器5、立式反應(yīng)器的優(yōu)選實(shí)施方式。立式反應(yīng)器的總體結(jié)構(gòu)圖2是根據(jù)本實(shí)用新型的立式反應(yīng)器的總體結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖2所示，根據(jù)本實(shí)用新型的反應(yīng)器是立式反應(yīng)器100。立式反應(yīng)器100包括殼體10，殼體10的上下方向的中間段11為豎直設(shè)置的圓筒，中間段11從其上邊緣和下邊緣分別向上和向下以相等的斜率漸縮延伸出相等長(zhǎng)度的上段13和下段12。就是說(shuō)，上段13和下段12為圓臺(tái)狀的筒，并且上段13和下段12的大徑端與中間段11的端面連接，從而使殼體10形成中間大兩頭小的容器。下段12的下端面上設(shè)置進(jìn)氣口 20，并且進(jìn)氣口 20連接到給立式反應(yīng)器100供氣的管路。上段13的上端面上設(shè)置出氣口 30，并且出氣口 30連接到向外排氣的管路。殼體10的外壁用保溫材料保溫，以避免立式反應(yīng)器100中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的熱量散發(fā)到周?chē)h(huán)境。立式反應(yīng)器100還包括設(shè)置在中間段11內(nèi)的催化劑支架40。催化劑支架40為尺寸與殼體的中間段11的直徑匹配的圓盤(pán)狀，水平地設(shè)置在中間段11的殼體內(nèi)腔中，其上可氣體相通地疊放預(yù)定數(shù)量的金屬蜂窩催化劑。為了檢修和更換金屬蜂窩催化劑的方便，上段13和下段12上分別開(kāi)設(shè)有檢修孔15和14。檢修孔15和14包括可開(kāi)關(guān)的門(mén)，并且門(mén)板上也帶有保溫。比較圖I和圖2可見(jiàn)，根據(jù)本實(shí)用新型的立式反應(yīng)器100與現(xiàn)有技術(shù)的臥式反應(yīng)器的總體結(jié)構(gòu)基本相同，其區(qū)別在于現(xiàn)有技術(shù)的臥式反應(yīng)器臥式安裝，而根據(jù)本實(shí)用新型的反應(yīng)器100是將現(xiàn)有技術(shù)的臥式反應(yīng)器旋轉(zhuǎn)90度角安裝?，F(xiàn)有技術(shù)的臥式反應(yīng)器中的廢棄水蒸氣水平地通過(guò)反應(yīng)器，而根據(jù)本實(shí)用新型的立式反應(yīng)器100中的水蒸氣豎直地通過(guò)反應(yīng)器。水平地通過(guò)反應(yīng)器的廢氣水蒸氣中密度較大的廢氣水蒸氣在重力的作用下下沉，而密度較小的廢氣水蒸氣上升，從而廢氣水蒸氣的分布重心偏下。然而，在根據(jù)本實(shí)用新型的立式反應(yīng)器100中，水蒸氣豎直地通過(guò)反應(yīng)器，從而根本上解決了廢氣水蒸氣的分布重心偏移的問(wèn)題。另外，為了描述上的方便起見(jiàn)，采用了廢氣水蒸氣從下向上通過(guò)立式反應(yīng)器100的流動(dòng)方式。根據(jù)本實(shí)用新型的立式反應(yīng)器100可上下倒置使用，從而廢氣水蒸氣可從上向下通過(guò)立式反應(yīng)器100。對(duì)此，也適合下面討論的各實(shí)施例。再者，根據(jù)本實(shí)用新型的立式反應(yīng)器殼體10的上下方向的中間段11也可為豎直設(shè)置的方筒，相應(yīng)地，上段13和下段12也可為四棱臺(tái)狀的筒，從而使殼體10形成中間大兩頭小的容器。作為選擇，根據(jù)本實(shí)用新型的立式反應(yīng)器殼體10的上下方向的中間段11也可為豎直設(shè)置的方筒，而上段13和下段12為方到圓的過(guò)度形狀，從而使殼體10形成中間 大兩頭小的容器。第一實(shí)施例圖3是根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的具有分布器的立式反應(yīng)器的示意圖。參見(jiàn)圖2和3，根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的立式反應(yīng)器200具有與上述立式反應(yīng)器100相同的總體結(jié)構(gòu)。立式反應(yīng)器200與立式反應(yīng)器100的區(qū)別在于，立式反應(yīng)器200在進(jìn)氣口 20的上方設(shè)置了氣體分布器50，以引導(dǎo)從進(jìn)氣口 20進(jìn)入立式反應(yīng)器200的廢氣水蒸氣均勻地分布到催化劑支架40上設(shè)置的金屬蜂窩催化劑。氣體分布器50可為如圖3所示的層疊的多個(gè)同心的喇叭筒方式，也可是散在地同心設(shè)置的導(dǎo)流片形式，本實(shí)用新型對(duì)此沒(méi)有特別限制。另外，為了使進(jìn)入立式反應(yīng)器200的廢氣水蒸氣更加均勻地分配給催化劑支架40上設(shè)置的金屬蜂窩催化劑，還可在氣體分布器50的上方增設(shè)蜂窩孔板51?；蛘撸谠O(shè)置蜂窩孔板51的情況下，也可由蜂窩孔板51取代氣體分布器50，從而蜂窩孔板51成為氣體分布器50的另一個(gè)實(shí)施方式。通過(guò)在進(jìn)氣口 20的上方設(shè)置氣體分布器50，使進(jìn)入立式反應(yīng)器200中的廢棄水蒸氣均勻地分配給催化劑支架40上設(shè)置的金屬蜂窩催化劑。因此，通過(guò)金屬蜂窩催化劑的廢棄水蒸氣在金屬蜂窩催化劑的作用下化學(xué)反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的熱量也是均布的，避免了局部過(guò)熱造成的金屬蜂窩催化劑失效的問(wèn)題。第二實(shí)施例圖4是根據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施例的具有雙層催化劑支架的立式反應(yīng)器的示意圖。參見(jiàn)圖2和圖4，根據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施例的立式反應(yīng)器300具有與上述立式反應(yīng)器100相同的總體結(jié)構(gòu)。立式反應(yīng)器300與立式反應(yīng)器100的區(qū)別在于，立式反應(yīng)器100包括一個(gè)堆疊多層的催化劑支架40，而立式反應(yīng)器300包括兩個(gè)催化劑支架41和42，分別水平地設(shè)置在中間段11的下邊緣和上邊緣附近。催化劑支架41和42分別承載催化劑支架40承載的金屬蜂窩催化劑的一半。因?yàn)榇呋瘎┲Ъ?1和42相距一定的距離，所以大大地改善了其散熱能力。因此，避免了金屬蜂窩催化劑堆疊在一起造成的局部過(guò)熱而使催化劑失效的問(wèn)題。第三實(shí)施例圖5是根據(jù)本實(shí)用新型第三實(shí)施例的具有熱交換器的立式反應(yīng)器的示意圖。參見(jiàn)圖2和圖5，根據(jù)本實(shí)用新型第三實(shí)施例的立式反應(yīng)器400具有與上述立式反應(yīng)器100相同的總體結(jié)構(gòu)。立式反應(yīng)器400與立式反應(yīng)器100的區(qū)別在于，立式反應(yīng)器400將催化劑支架40向下移動(dòng)到中間段11的下邊緣位置，并且在催化劑支架40的上方設(shè)置熱交換器60。熱交換器60可以是板式換熱器或者是回轉(zhuǎn)彎曲的或盤(pán)旋的管子，例如，銅管。熱交換器60從其進(jìn)口引入飽和水蒸氣，通過(guò)接受廢棄水蒸氣在金屬蜂窩催化劑的作用下化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，使熱交換器60中的飽和水蒸氣加溫，并且通過(guò)其出口引入到利用該水蒸氣的場(chǎng)所，例如，化工生產(chǎn)線或作為汽輪機(jī)的動(dòng)力源。因?yàn)閺U棄水蒸氣在金屬蜂窩催化劑的作用下化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量被熱交換器60中的水蒸氣及時(shí)帶走，所以提高了金屬蜂窩催化劑附近散熱。因此，避免了金屬蜂窩催化劑的局部溫升導(dǎo)致的金屬蜂窩催化劑失效。另一方面，廢氣水蒸氣在金屬蜂窩催化劑的作用下化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量得到再利用，可減少熱量排放，起到節(jié)能減排的有益效果。優(yōu)選實(shí)施例圖6是根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式的立式反應(yīng)器。如圖6所示，本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例是對(duì)本實(shí)用新型的第一至第三實(shí)施例的技術(shù)方案的有機(jī)結(jié)合。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的立式反應(yīng)器500具有與上述立式反應(yīng)器100相同的總體結(jié)構(gòu)。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的立式反應(yīng)器500包括殼體10，殼體10的上下方向的中間段11為豎直設(shè)置的圓筒，中間段11從其上邊緣和下邊緣分別向上和向下以相等的斜率漸縮延伸出相等長(zhǎng)度的上段13和下段12。就是說(shuō)，上段13和下段12為圓臺(tái)狀的筒，并且上段13和下段12的大徑端與中間段11的端面連接，從而使殼體10形成中間大兩頭小的容器。下段12的下端面上設(shè)置進(jìn)氣口 20，并且進(jìn)氣口 20連接到給立式反應(yīng)器500供氣的管路。上段13的上端面上設(shè)置出氣口 30，并且出氣口 30連接到向外排氣的管路。殼體10的外壁用保溫材料保溫，以避免立式反應(yīng)器500中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的熱量散發(fā)到周?chē)h(huán)境。為了檢修和更換金屬蜂窩催化劑的方便，上段13和下段12上分別開(kāi)設(shè)有檢修孔15和14。檢修孔15和14包括可開(kāi)關(guān)的門(mén)，并且門(mén)板上也帶有保溫。立式反應(yīng)器500還包括兩個(gè)催化劑支架41和42，分別水平地設(shè)置在中間段11的下邊緣和上邊緣附近。催化劑支架41和42分別承載催化劑支架40承載的金屬蜂窩催化劑的一半。催化劑支架41和42相距一定的距離。立式反應(yīng)器500還可包括設(shè)置在兩個(gè)催化劑支架41和42之間的中間位置的熱交換器60，即兩個(gè)催化劑支架41和42關(guān)于熱交換器60上下對(duì)稱(chēng)。熱交換器60可以是板式換熱器或者是回轉(zhuǎn)彎曲的或盤(pán)旋的管子，例如，銅管。熱交換器60從其進(jìn)口引入飽和水蒸氣，通過(guò)接受廢棄水蒸氣在金屬蜂窩催化劑的作用下化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，使熱交換器60中的飽和水蒸氣加溫，并且通過(guò)其出口引入到利用該水蒸氣的場(chǎng)所，例如，化工生產(chǎn)線或作為汽輪機(jī)的動(dòng)力源。立式反應(yīng)器500在進(jìn)氣口 20的上方設(shè)置了氣體分布器50，以引導(dǎo)從進(jìn)氣口 20進(jìn)入立式反應(yīng)器500的廢氣水蒸氣均勻地分布到催化劑支架40上設(shè)置的金屬蜂窩催化劑。氣體分布器50可為如圖6所示的層疊的多個(gè)同心的喇叭筒方式，也可是散在地同心設(shè)置的導(dǎo)流片形式，本實(shí)用新型對(duì)此沒(méi)有特別限制。另外，為了使進(jìn)入立式反應(yīng)器500的廢氣水蒸氣更加均勻地分配給催化劑支架40上設(shè)置的金屬蜂窩催化劑，還可在氣體分布器50的上方增設(shè)蜂窩孔板51。或者，在設(shè)置蜂窩孔板51的情況下，也可由蜂窩孔板51取代氣體分布器50,從而蜂窩孔板51成為氣體分布器50的另一個(gè)實(shí)施方式。上面介紹了本實(shí)用新型的第一至第三實(shí)施例以及優(yōu)選實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)設(shè)計(jì)需要對(duì)上述實(shí)施例結(jié)合使用。 本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，根據(jù)設(shè)計(jì)需要和其他因素，可以進(jìn)行各種修改、結(jié)合、部分結(jié)合和替換。這樣的修改、結(jié)合、部分結(jié)合和替換落入在所附權(quán)利要求或其等同方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.ー種具有雙層催化劑的立式反應(yīng)器，其特征在于，包括殼體，上下方向的中間段為豎直設(shè)置的圓筒，所述圓筒從其上邊緣和下邊緣分別向上和向下以相等的斜率漸縮延伸出相等長(zhǎng)度的上段和下段，所述下段的下端面上設(shè)置進(jìn)氣ロ，所述上段的上端面上設(shè)置出氣ロ，所述殼體的外壁設(shè)置保溫材料用于保溫；以及第一催化劑支架和第二催化劑支架，分別為尺寸與所述殼體的所述中間段的直徑匹配的圓盤(pán)狀，其上氣體相通地疊放金屬蜂窩催化齊U，以彼此相隔開(kāi)的方式水平地設(shè)置在所述中間段的殼體內(nèi)腔中。
2.如權(quán)利要求I所述的立式反應(yīng)器，其特征在于，還包括水平地設(shè)置在所述第一催化劑支架和第二催化劑支架之間的熱交換器，將所述熱交換器中流動(dòng)的低溫水蒸氣被所述廢氣水蒸氣在所述催化劑的作用下進(jìn)行氧化分解反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的熱量加熱而使該熱量再利用。
3.如權(quán)利要求I或2所述的立式反應(yīng)器，還包括設(shè)置在所述進(jìn)氣口上方的氣體分布器，以引導(dǎo)從所述進(jìn)氣ロ進(jìn)入所述立式反應(yīng)器的廢氣水蒸氣均勻地分布到所述第一催化劑支架上設(shè)置的所述金屬蜂窩催化劑。
4.如權(quán)利要求I或2所述的立式反應(yīng)器，其特征在于，所述殼體的所述上段和所述下段的側(cè)壁上分別設(shè)有可開(kāi)關(guān)的檢修孔。
5.如權(quán)利要求3所述的立式反應(yīng)器，其特征在于，所述殼體的所述上段和所述下段的側(cè)壁上分別設(shè)有可開(kāi)關(guān)的檢修孔。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及具有雙層催化劑的立式反應(yīng)器，該立式反應(yīng)器包括殼體，上下方向的中間段為豎直設(shè)置的圓筒，圓筒從其上邊緣和下邊緣分別向上和向下以相等的斜率漸縮延伸出相等長(zhǎng)度的上段和下段，下段的下端面上設(shè)置進(jìn)氣口，上段的上端面上設(shè)置出氣口，殼體的外壁設(shè)置保溫材料用于保溫；以及第一催化劑支架和第二催化劑支架，分別為尺寸與殼體的中間段的直徑匹配的圓盤(pán)狀，其上氣體相通地疊放金屬蜂窩催化劑，以彼此相隔開(kāi)的方式水平地設(shè)置在中間段的殼體內(nèi)腔中。
文檔編號(hào)B01D53/86GK202376909SQ20112056373
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者沈志明, 馬國(guó)林, 高軍 申請(qǐng)人:浙江衛(wèi)星石化股份有限公司