一種新型多床層徑向固定床反應(yīng)器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型是有關(guān)于一種新型多床層徑向固定床反應(yīng)器，其是筒形分布，其中包括：原料入口、催化劑床層、高密度的瓷球、環(huán)形通道、中心通道、中心通道分布器、環(huán)形通道分布器、外側(cè)格柵、內(nèi)側(cè)格柵、反應(yīng)物出口、擋板；其中原料入口位于該反應(yīng)器的頂端，而反應(yīng)物出口位于該反應(yīng)器的底端，催化劑床層是環(huán)筒狀地徑向分布于反應(yīng)器內(nèi)，中心通道位于該反應(yīng)器的中心位置，而環(huán)形通道位于催化劑床層的外圈周?chē)?，中心通道和環(huán)形通道設(shè)置有擋板，高密度的瓷球位于擋板處，外側(cè)格柵位于催化劑床層的外側(cè)，而內(nèi)側(cè)格柵位于催化劑床層的內(nèi)側(cè)。本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案具有能夠靈活調(diào)節(jié)分段進(jìn)料比例、有效降低床層壓降的優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種新型多床層徑向固定床反應(yīng)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種化工行業(yè)一類(lèi)強(qiáng)放熱反應(yīng)的徑向固定床反應(yīng)器，特別是涉及一種能夠靈活調(diào)節(jié)分段進(jìn)料比例、有效降低床層壓降的徑向固定床反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]固定床反應(yīng)器是化工行業(yè)中應(yīng)用非常廣泛的一類(lèi)反應(yīng)器。固定床反應(yīng)器又稱(chēng)填充床反應(yīng)器，反應(yīng)器內(nèi)裝填有固體催化劑以實(shí)現(xiàn)多相反應(yīng)過(guò)程的一種反應(yīng)器。固體物通常呈顆粒狀，堆積成一定高度(或厚度)的床層。床層靜止不動(dòng)，流體通過(guò)床層進(jìn)行反應(yīng)。它與流化床反應(yīng)器及移動(dòng)床反應(yīng)器的區(qū)別在于固體顆粒處于靜止?fàn)顟B(tài)。固定床反應(yīng)器有三種基本形式:①軸向絕熱式固定床反應(yīng)器。②徑向絕熱式固定床反應(yīng)器。③列管式固定床反應(yīng)器。
[0003]圖1是常規(guī)多床層軸向固定床反應(yīng)器，圖2是常規(guī)徑向固定床反應(yīng)器。
[0004]固定床反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是:①返混小，流體同催化劑可進(jìn)行有效接觸，當(dāng)反應(yīng)伴有串聯(lián)副反應(yīng)時(shí)可得較高選擇性。②催化劑機(jī)械損耗小。③結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。固定床反應(yīng)器的缺點(diǎn)是:①傳熱差，反應(yīng)放熱量很大時(shí)，即使是列管式反應(yīng)器也可能出現(xiàn)飛溫(反應(yīng)溫度失去控制，急劇上升，超過(guò)允許范圍)。②操作過(guò)程中催化劑不能更換，催化劑需要頻繁再生的反應(yīng)一般不宜使用，常代之以流化床反應(yīng)器或移動(dòng)床反應(yīng)器。
[0005]較強(qiáng)放熱的裂解反應(yīng)一般有如下較為顯著特點(diǎn):①反應(yīng)中反應(yīng)熱較大，反應(yīng)器熱量過(guò)剩較多；②反應(yīng)屬于分子量增加的反應(yīng)，即反應(yīng)過(guò)程中生成物的體積流量逐步增大；③一般都需要注入惰性介質(zhì)，或?yàn)榱死鋮s，或?yàn)榱私档头謮阂栽黾愚D(zhuǎn)化率或降低生焦。
[0006]甲醇裂解制烯烴就是典型的強(qiáng)放熱裂解反應(yīng)。當(dāng)前該類(lèi)反應(yīng)器多采用軸向反應(yīng)器，例如圖1所示，流體沿軸向自上而下流經(jīng)床層。催化劑分多床層裝填，每個(gè)床層厚度基本相當(dāng)或略有變化。頂端起始進(jìn)料段注入少量高溫原料，以引發(fā)催化反應(yīng)發(fā)生，同時(shí)為了降低原料分壓并控制床層溫度，同時(shí)注入大量的高溫惰性介質(zhì)以充當(dāng)熱載體。各床層間分段注入反應(yīng)原料和冷卻介質(zhì)，以控制反應(yīng)溫度。
[0007]上述軸向多段進(jìn)料固定床反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是分段進(jìn)料可以控制每個(gè)催化劑床層發(fā)生反應(yīng)的原料量，有效地控制反應(yīng)進(jìn)程；其缺點(diǎn)是隨著原料加入量的增加，越往反應(yīng)器下部氣體體積流量越大，床層壓降增加很快，使得整個(gè)反應(yīng)器的壓力較高。而對(duì)于分子數(shù)量增力口、以輕組分為目標(biāo)產(chǎn)品的裂解反應(yīng)，低反應(yīng)壓力有助于提高轉(zhuǎn)化率和選擇性。
[0008]如圖2所示，徑向固定床反應(yīng)器具有流體流動(dòng)的距離較短，流道截面積較大，流體的壓力降較小的特點(diǎn)，但是對(duì)于放熱量較大、需要分段進(jìn)料或分段注入降溫介質(zhì)的工況，常規(guī)的徑向固定床反應(yīng)器很難滿(mǎn)足工藝要求。
[0009]有鑒于上述現(xiàn)有的固定床反應(yīng)器存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類(lèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造多年豐富的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)及專(zhuān)業(yè)知識(shí)，并配合學(xué)理的運(yùn)用，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新型結(jié)構(gòu)的多床層徑向固定床反應(yīng)器，能夠改進(jìn)一般現(xiàn)有的固定床反應(yīng)器，使其更具有實(shí)用性。經(jīng)過(guò)不斷的研究、設(shè)計(jì)，并經(jīng)反復(fù)試作樣品及改進(jìn)后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實(shí)用價(jià)值的本實(shí)用新型。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本實(shí)用新型的目的在于，克服現(xiàn)有的固定床反應(yīng)器存在的缺陷，而提供一種新型結(jié)構(gòu)的多床層徑向固定床反應(yīng)器，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是使其能夠靈活調(diào)節(jié)分段進(jìn)料比例、有效降低床層壓降，從而更加適于實(shí)用。
[0011]本實(shí)用新型一種新型徑向固定床反應(yīng)器，為多段徑向固定床反應(yīng)器，其中催化劑床層筒形分布，反應(yīng)原料徑向穿過(guò)催化劑床層，通過(guò)分別在反應(yīng)器中心通道和環(huán)形通道設(shè)置擋板，將徑向反應(yīng)器分割為多個(gè)催化劑床層，形成多床層徑向反應(yīng)器，通過(guò)在反應(yīng)器中心通道和環(huán)形通道設(shè)置分布器，可以實(shí)現(xiàn)催化劑床層間的分段進(jìn)料或注入冷卻介質(zhì)控制床層溫度，并且根據(jù)床層間的分段進(jìn)料情況，適當(dāng)調(diào)整床層高度以降低床層壓降。
[0012]在常規(guī)徑向反應(yīng)器的基礎(chǔ)上，通過(guò)在反應(yīng)器中心通道和環(huán)形通道設(shè)置擋板，形成多床層徑向反應(yīng)器，可以實(shí)現(xiàn)催化劑床層間的分段進(jìn)料或注入冷卻介質(zhì)控制床層溫度，并且根據(jù)床層間的分段進(jìn)料情況，適當(dāng)調(diào)整床層高度以降低床層壓降。在催化劑床層中裝填催化劑的部分為一個(gè)連通的整體，在反應(yīng)器中心通道和環(huán)形通道設(shè)置擋板的位置用高密度的瓷球等惰性物質(zhì)對(duì)催化劑床層進(jìn)行隔斷，以阻止氣體的短路。在催化劑床層內(nèi)側(cè)和外側(cè)分別設(shè)置格柵和絲網(wǎng)為催化劑床層提供支撐，通過(guò)在反應(yīng)器環(huán)形通道設(shè)置擋板將催化劑床層的支撐的內(nèi)側(cè)格柵和外側(cè)格柵分為多段，每段筒形的格柵分成多片格柵來(lái)進(jìn)行安裝。在反應(yīng)器中心通道和環(huán)形通道設(shè)置有分段進(jìn)料分布器或冷卻介質(zhì)分布器，從而實(shí)現(xiàn)床層的分段進(jìn)料，并能控制反應(yīng)溫度。
[0013]本實(shí)用新型的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本實(shí)用新型提出的一種新型多床層徑向固定床反應(yīng)器，其是筒形分布，包括:原料入口、催化劑床層、高密度的瓷球、環(huán)形通道、中心通道、中心通道分布器、環(huán)形通道分布器、外側(cè)格柵、內(nèi)側(cè)格柵、反應(yīng)物出口、擋板；其中原料入口位于該反應(yīng)器的頂端，而反應(yīng)物出口位于該反應(yīng)器的底端，催化劑床層是環(huán)筒狀地徑向分布于反應(yīng)器內(nèi)，中心通道位于該反應(yīng)器的中心位置，而環(huán)形通道位于催化劑床層的外圈周?chē)行耐ǖ篮铜h(huán)形通道設(shè)置有擋板，高密度的瓷球位于擋板處，中心通道分布器的一端位于中心通道中，而其另一端位于反應(yīng)器外，環(huán)形通道分布器的一端位于環(huán)形通道中，而其另一端位于反應(yīng)器外，外側(cè)格柵位于催化劑床層的外側(cè)，而內(nèi)側(cè)格柵位于催化劑床層的內(nèi)側(cè)。
[0014]本實(shí)用新型的目的以及解決其技術(shù)問(wèn)題還可以采用以下的技術(shù)措施來(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0015]前述的新型多床層徑向固定床反應(yīng)器，其中該反應(yīng)器通過(guò)擋板可分為多個(gè)催化劑床層。
[0016]前述的新型多床層徑向固定床反應(yīng)器，其中高密度的瓷球是隔斷催化劑床層的惰性物質(zhì)。
[0017]前述的新型多床層徑向固定床反應(yīng)器，其中中心通道分布器和環(huán)形通道分布器是水平放置的分段進(jìn)料分布器或冷卻介質(zhì)分布器。
[0018]前述的新型多床層徑向固定床反應(yīng)器，其中外側(cè)格柵和內(nèi)側(cè)格柵上分別設(shè)置有一層絲網(wǎng)。
[0019]前述的新型多床層徑向固定床反應(yīng)器，其中內(nèi)側(cè)格柵和外側(cè)格柵分別是由多片格柵組成。
[0020]前述的新型多床層徑向固定床反應(yīng)器，其中擋板是水平放置的。
[0021]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。借由上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型一種新型多床層徑向固定床反應(yīng)器至少具有下列優(yōu)點(diǎn):既保留徑向固定床反應(yīng)器具有流體流動(dòng)的距離較短、流道截面積較大、流體的壓力降較小的優(yōu)點(diǎn)，又有多段床層軸向固定床反應(yīng)器可多段進(jìn)料、多段冷卻的優(yōu)點(diǎn)。
[0022]上述說(shuō)明僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段，而可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為讓本實(shí)用新型的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說(shuō)明如下。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是常規(guī)多床層軸向固定床反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2是常規(guī)徑向固定床反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖3是本實(shí)用新型一種新型多床層徑向固定床反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]【主要元件符號(hào)說(shuō)明】
[0027]I':原料入口2':催化劑床層
[0028]6':分布器8,:格柵
[0029]10':反應(yīng)物出口
[0030]I":原料入口2":催化劑床層
[0031]8":外側(cè)格柵及絲網(wǎng)9":內(nèi)側(cè)格柵及絲網(wǎng)
[0032]10":反應(yīng)物出口12":絲網(wǎng)
[0033]1:原料入口2:催化劑床層
[0034]3:高密度的瓷球4:環(huán)形通道
[0035]5:中心通道6:中心通道分布器
[0036]7:環(huán)形通道分布器8:外側(cè)格柵
[0037]9:內(nèi)側(cè)格柵10:反應(yīng)物出口
[0038]11:擋板12:絲網(wǎng)
【具體實(shí)施方式】
[0039]為更進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本實(shí)用新型提出的一種新型多床層徑向固定床反應(yīng)器其【具體實(shí)施方式】、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說(shuō)明如后。
[0040]本實(shí)用新型在充分分析軸向固定床反應(yīng)器和徑向固定床反應(yīng)器特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，從工藝角度出發(fā)，結(jié)合現(xiàn)有兩種固定床反應(yīng)器的特點(diǎn)，改變現(xiàn)有的徑向反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，既保留徑向固定床反應(yīng)器具有流體流動(dòng)的距離較短、流道截面積較大、流體的壓力降較小的優(yōu)點(diǎn)，又有多段床層軸向固定床反應(yīng)器可多段進(jìn)料、多段冷卻的優(yōu)點(diǎn)。
[0041]圖3是本實(shí)用新型一種新型多床層徑向固定床反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，催化劑床，2筒形分布，反應(yīng)原料徑向穿過(guò)催化劑床層2，通過(guò)分別在反應(yīng)器中心通道5和環(huán)形通道4設(shè)置擋板11，將徑向反應(yīng)器分割為多個(gè)催化劑床層2，形成多床層徑向反應(yīng)器，通過(guò)在反應(yīng)器中心通道5和環(huán)形通道4分別設(shè)置中心通道分布器6和環(huán)形通道分布器7，可以實(shí)現(xiàn)催化劑床層2間的分段進(jìn)料或注入冷卻介質(zhì)控制床層溫度，并且根據(jù)床層間的分段進(jìn)料情況，適當(dāng)調(diào)整床層高度以降低床層壓降。
[0042]催化劑床層2裝填催化劑的部分為一個(gè)連通的整體，在反應(yīng)器中心通道5和環(huán)形通道4設(shè)置擋板的位置用高密度的瓷球3等惰性物質(zhì)對(duì)催化劑床層2進(jìn)行隔斷，以阻止氣體的短路。
[0043]在催化劑床層2的內(nèi)側(cè)設(shè)置內(nèi)側(cè)格柵9和絲網(wǎng)12，而在催化劑床層2的外側(cè)設(shè)置外側(cè)格柵8和絲網(wǎng)12，這會(huì)為催化劑床層2提供支撐，通過(guò)在反應(yīng)器環(huán)形通道4設(shè)置擋板11將催化劑床層2的內(nèi)側(cè)格柵9和外側(cè)格柵8分為多段，每段筒形的格柵被分成多片格柵來(lái)進(jìn)行安裝。
[0044]在反應(yīng)器中心通道5和環(huán)形通道4設(shè)置有分段進(jìn)料或冷卻介質(zhì)的分布器，從而實(shí)現(xiàn)床層的分段進(jìn)料，并能控制反應(yīng)溫度。
[0045]本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)徑向固定床反應(yīng)器的改造來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)期的目的:
[0046]( 1)多床層的徑向固定床反應(yīng)器
[0047]針對(duì)徑向固定床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在反應(yīng)器的中心通道5部分和環(huán)形通道4部分分別間隔著設(shè)置多層擋板，使得反應(yīng)原料和產(chǎn)物在反應(yīng)器中多次由內(nèi)向外或由外向內(nèi)穿越催化劑床層2 (詳見(jiàn)圖3)，形成和軸向固定床反應(yīng)器相類(lèi)似的多床層反應(yīng)器，只是催化劑床層2由扁平圓柱狀變成了環(huán)筒狀。
[0048]在中心通道5和環(huán)形通道4分別由隔板隔成的單個(gè)空間可以分別設(shè)置分段進(jìn)料分布器或冷卻介質(zhì)分布器，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器的分段進(jìn)料和分段冷卻。
[0049](2)不同床層高度的徑向固定床反應(yīng)器
[0050]由于反應(yīng)器為分段進(jìn)料，自反應(yīng)器頂部向下，進(jìn)料量逐漸增加，氣體體積流量也逐漸增加，因此在催化劑床層2的設(shè)置中，在催化劑床層厚度保持相同的情況下，自上而下逐漸增大床層的高度，即增加催化劑床層2的流通面積，使得氣體穿過(guò)催化劑床層2的速度基本相同，這樣可以有效地消除高速區(qū)，降低總催化劑床層2壓降，從而降低反應(yīng)器壓力，提高原料的轉(zhuǎn)化率和目標(biāo)產(chǎn)品的選擇性。
[0051](3)催化劑床層的隔斷
[0052]對(duì)于傳統(tǒng)的徑向固定床反應(yīng)器，其催化劑床層是連通為一體的，雖然反應(yīng)器內(nèi)部通道和外部環(huán)形通道可以通過(guò)隔板各自分割成幾個(gè)獨(dú)立的空間，但是催化劑床層內(nèi)存在氣體短路或串氣的可能性，因此本實(shí)用新型在催化劑床層2分界處用高密度的瓷球3等惰性物質(zhì)填充，阻斷氣體短路。
[0053]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型做任何形式上的限制，雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本實(shí)用新型，任何熟悉本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種新型多床層徑向固定床反應(yīng)器，其是筒形分布，其特征在于包括:原料入口(I)、催化劑床層(2)、高密度的瓷球(3)、環(huán)形通道(4)、中心通道(5)、中心通道分布器(6)、環(huán)形通道分布器(7)、外側(cè)格柵(8)、內(nèi)側(cè)格柵(9)、反應(yīng)物出口(10)、擋板(11)；其中原料入口(1)位于該反應(yīng)器的頂端，而反應(yīng)物出口(10)位于該反應(yīng)器的底端，催化劑床層(2)是環(huán)筒狀地徑向分布于反應(yīng)器內(nèi)，中心通道(5)位于該反應(yīng)器的中心位置，而環(huán)形通道(4)位于催化劑床層(2)的外圈周?chē)?，中心通?5)和環(huán)形通道(4)設(shè)置有擋板(II)，高密度的瓷球(3)位于擋板(11)處，中心通道分布器(6)的一端位于中心通道(5)中，而其另一端位于反應(yīng)器外，環(huán)形通道分布器(7)的一端位于環(huán)形通道(4)中，而其另一端位于反應(yīng)器外，外側(cè)格柵(8 )位于催化劑床層(2 )的外側(cè)，而內(nèi)側(cè)格柵(9 )位于催化劑床層(2 )的內(nèi)側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型多床層徑向固定床反應(yīng)器，其特征在于:該反應(yīng)器通過(guò)擋板(11)可分為多個(gè)催化劑床層(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型多床層徑向固定床反應(yīng)器，其特征在于:高密度的瓷球(3)是隔斷催化劑床層(2)的惰性物質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型多床層徑向固定床反應(yīng)器，其特征在于:中心通道分布器(6)和環(huán)形通道分布器(7)是水平放置的分段進(jìn)料分布器或冷卻介質(zhì)分布器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型多床層徑向固定床反應(yīng)器，其特征在于:外側(cè)格柵(8)和內(nèi)側(cè)格柵(9 )上分別設(shè)置有一層絲網(wǎng)(12)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型多床層徑向固定床反應(yīng)器，其特征在于:內(nèi)側(cè)格柵(9)和外側(cè)格柵(8)分別是由多片格柵組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型多床層徑向固定床反應(yīng)器，其特征在于:擋板(11)是水平放置的。
【文檔編號(hào)】B01J8/04GK203507983SQ201320652540
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月22日
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