本實(shí)用新型涉及反應(yīng)器領(lǐng)域，尤其涉及一種拱形自支撐式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

目前，從天然氣出發(fā)制取乙烯的方法有直接法和間接法。直接法有氧化偶聯(lián)、氯化偶聯(lián)、直接脫氫法；間接法是先將天然氣轉(zhuǎn)化為合成氣，再由合成氣制烯烴，包括改良F—T法、甲醇裂解制烯烴等方法。

從技術(shù)、資源利用、環(huán)境保護(hù)等方面考慮，間接法不是經(jīng)濟(jì)合理的選擇，而天然氣即甲烷氧化偶聯(lián)制乙烯(OCM)是最直接的方法，因此幾十年來(lái)，OCM一直是世界各國(guó)科學(xué)家研究的重點(diǎn)。

然而，從化學(xué)性質(zhì)的角度講，甲烷十分穩(wěn)定，目的產(chǎn)物之一的乙烯卻十分活潑，高溫和氧氣的存在也使得甲烷和產(chǎn)物(乙烷和乙烯，總稱(chēng)C2烴)都有可能被深度氧化為CO及COx ，并且該反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)，這在本質(zhì)上導(dǎo)致了OCM過(guò)程進(jìn)行的難度。雖然催化劑的開(kāi)發(fā)和反應(yīng)機(jī)理的研究是目前的重點(diǎn)，但是反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、工程放大及流程安排也是工業(yè)化過(guò)程中必須考慮的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提出了一種適用于甲烷偶聯(lián)制乙烯反應(yīng)的拱形自支撐式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，當(dāng)反應(yīng)器在高溫、大尺寸下，保證各處結(jié)構(gòu)的應(yīng)力在許用范圍內(nèi)、流體分配均勻、變形協(xié)調(diào)、內(nèi)外溫度合理等，最終使反應(yīng)器有較高的轉(zhuǎn)化效率及較高的使用壽命。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種拱形自支撐式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，包括氣體入口段、反應(yīng)段和氣體出口段，并相應(yīng)設(shè)置入口段殼體、反應(yīng)段殼體和出口段殼體，所述反應(yīng)段內(nèi)設(shè)置拱形的床層，所述拱形的曲率滿(mǎn)足自支撐條件，所述床層上鋪設(shè)催化劑，所述床層由剛玉磚砌筑而成，所述剛玉磚接觸面之間開(kāi)有流體可通過(guò)的孔道。

優(yōu)選的，所述拱形自支撐式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)為甲烷偶聯(lián)制乙烯反應(yīng)器。

優(yōu)選的，所述入口段殼體、反應(yīng)段殼體和出口段殼體的材質(zhì)均為鋼材。

優(yōu)選的，所述入口段殼體為漸擴(kuò)形式，其采用半頂角約為5°～60°的正錐體。

優(yōu)選的，所述出口段殼體為漸縮形式，其采用半頂角約為5°～75°的正錐體。

優(yōu)選的，所述反應(yīng)段殼體為圓柱體。

優(yōu)選的，所述反應(yīng)器結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置固定于所述入口段殼體、反應(yīng)段殼體和出口段殼體的內(nèi)表面上的耐高溫隔熱襯里，所述耐高溫隔熱襯里設(shè)置膨脹縫。

優(yōu)選的，所述進(jìn)口段殼體與管道的連接方式為法蘭連接，所述出口段殼體與管道的連接方式為法蘭連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果：

進(jìn)口段與出口段均采用正椎體，其保證氣體能均勻流過(guò)催化劑床層，保證催化劑床層下各處的壓力均勻，均勻的流體分配有利于提高反應(yīng)器的轉(zhuǎn)化率，延長(zhǎng)催化劑的使用壽命；

催化劑床層采用采用拱形磚砌結(jié)構(gòu)，其自身能夠支撐催化劑及本體重量、吸收高溫膨脹應(yīng)力及變形，同時(shí)配合開(kāi)孔的方式，保證流體均勻的通過(guò)催化劑，有利于改善其在高溫下的應(yīng)力分布，有利于高溫膨脹吸收及制造安裝，床層無(wú)膨脹應(yīng)力，變形小，高溫下強(qiáng)度剛度較好；

反應(yīng)器結(jié)構(gòu)殼體為鋼材質(zhì)，具有圓形截面，相較于其他型式有更好的抗壓性能以及一定的支撐作用，且在殼體內(nèi)部設(shè)置耐高溫隔熱襯里，既可保護(hù)外部鋼結(jié)構(gòu)被高溫破壞，又能減少能量損失，提高經(jīng)濟(jì)效益；同時(shí)在耐高溫隔熱襯里設(shè)有膨脹縫，吸收支撐墻及襯里的高溫膨脹量以及金屬殼體與襯里的高溫膨脹差。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型所述的拱形自支撐式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的局部剖視圖；

圖2是位于如圖1所述的拱形自支撐式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)內(nèi)的催化劑床層的俯視圖；

圖中的附圖標(biāo)記為：

1、入口段殼體；2、耐高溫隔熱襯里；3、反應(yīng)段殼體；4、床層；5、出口段殼體；6、剛玉磚；7、孔道；8、氣體入口段；9、反應(yīng)段；10、氣體出口段。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

圖1為本實(shí)用新型所述的拱形自支撐式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的示意圖，圖2為催化劑床層的俯視圖。如圖1~圖2所示，本實(shí)用新型所述的拱形自支撐式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，包括氣體入口段8、反應(yīng)段9和氣體出口段10，并相應(yīng)設(shè)置入口段殼體1、反應(yīng)段殼體3和出口段殼體5，所述反應(yīng)段9內(nèi)設(shè)置拱形的床層4，所述拱形的曲率滿(mǎn)足自支撐條件，所述床層4上鋪設(shè)催化劑，所述床層4由剛玉磚6砌筑而成，所述剛玉磚6接觸面之間開(kāi)有流體可通過(guò)的孔道7，所述孔道的數(shù)量及開(kāi)孔尺寸根據(jù)設(shè)備尺寸、催化規(guī)格、原料氣流量等調(diào)整確定

在一優(yōu)選實(shí)施例中，本實(shí)用新型所述的拱形自支撐式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)適用于為甲烷偶聯(lián)制乙烯反應(yīng)器，所述殼體1、3、5的材質(zhì)均為鋼材，所述入口段殼體1為漸擴(kuò)形式，其采用半頂角約為5°～60°的正錐體，所述出口段殼體5為漸縮形式，其采用半頂角約為5°～75°的正錐體，所述反應(yīng)段殼體3為圓柱體；所述殼體1、3、5的內(nèi)表面上設(shè)置耐高溫隔熱襯里2，所述耐高溫隔熱襯里2設(shè)置膨脹縫；所述進(jìn)口段殼體1與管道的連接方式為法蘭連接，所述出口段殼體5與管道的連接方式為法蘭連接。

實(shí)施例一

所述入口段殼體1為為漸擴(kuò)形式，其采用半頂角為5°的正錐體，所述出口段殼體5為漸縮形式，其采用半頂角約為5°的正錐體。

實(shí)施例二

所述入口段殼體1為為漸擴(kuò)形式，其采用半頂角為30°的正錐體，所述出口段殼體5為漸縮形式，其采用半頂角約為45°的正錐體。

實(shí)施例三

所述入口段殼體1為為漸擴(kuò)形式，其采用半頂角為60°的正錐體，所述出口段殼體5為漸縮形式，其采用半頂角約為75°的正錐體。

由上述實(shí)施例可知，本實(shí)用新型所述的拱形自支撐式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)保證了各處結(jié)構(gòu)的應(yīng)力在許用范圍內(nèi)、流體分配均勻、變形協(xié)調(diào)、內(nèi)外溫度合理等，最終使反應(yīng)器有較高的轉(zhuǎn)化效率及較高的使用壽命。

以上對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但其只作為范例，本實(shí)用新型并不限制于以上描述的具體實(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對(duì)該實(shí)用進(jìn)行的等同修改和替代也都在本實(shí)用新型的范疇之中。因此，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。