一種固定床反應(yīng)器的氣相分布器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種在化工行業(yè)中用于強放熱或強吸熱反應(yīng)的多段進(jìn)料的固定床反 應(yīng)器的段間進(jìn)料氣相分布器，特別涉及一種需段間加入物料以達(dá)到控制反應(yīng)床層溫度的反 應(yīng)器所用的帶保溫結(jié)構(gòu)的氣相分布器。
【背景技術(shù)】
[0002] 固定床反應(yīng)器是化工行業(yè)中應(yīng)用非常廣泛的一類反應(yīng)器。其優(yōu)點是：返混小，結(jié)構(gòu) 簡單，催化劑損耗小，缺點是：傳熱差，操作時催化劑不能更換，需頻繁再生。
[0003] 強放熱或強吸熱的反應(yīng)一般有反應(yīng)前后溫差大，需加入惰性介質(zhì)來控制床層溫度 等特點。因此，強放熱或強吸熱的反應(yīng)，會采用多段進(jìn)料的固定床反應(yīng)器進(jìn)行，即催化劑分 多床層填裝，每個床層厚度基本相當(dāng)或略有變化。頂端起始進(jìn)料段注入少量原料，以引發(fā)催 化反應(yīng)發(fā)生，同時為了降低原料分壓并控制床層溫度，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)原料和惰性介質(zhì)，以控制下一床層的反應(yīng)溫度。此反應(yīng)器的 優(yōu)點是可分段控制每個催化劑床層反應(yīng)的原料量，有效控制反應(yīng)進(jìn)程，但隨著原料的加入， 越往反應(yīng)器下部，氣體體積流量越大，床層壓降增加很快。
[0004] 反應(yīng)有合適的反應(yīng)溫度范圍，超過或低于此反應(yīng)溫度會造成副產(chǎn)物的增多或是反 應(yīng)不充分的后果。特別是對于氣相反應(yīng)，反應(yīng)器內(nèi)氣體流量和溫度分布的均勻程度會極大 的影響反應(yīng)的進(jìn)行。在多段進(jìn)料的固定床反應(yīng)器內(nèi)，段間的反應(yīng)原料一般通過反應(yīng)器內(nèi)的 氣相分布器來保證反應(yīng)原料與反應(yīng)器內(nèi)的氣體混合均勻，以保證反應(yīng)器內(nèi)同一平面上各點 的換熱均勻，從而保證反應(yīng)器內(nèi)的平面溫差控制在合適的范圍內(nèi)，因此，段間氣相分布器的 設(shè)計對于反應(yīng)的穩(wěn)定運行，反應(yīng)器的操作有著巨大的影響。
[0005] 目前反應(yīng)器內(nèi)的段間氣相分布器型式多樣，但是通常采用氣相分布器都只是考慮 了物料的分布均勻，或者根據(jù)反應(yīng)器的實際問題，進(jìn)行防堵或是易清洗的設(shè)計，或者采用套 管的形式，同時加入氣液兩種物流。
[0006] 中國專利文獻(xiàn)CN203494506U公開了一種新式氣體氣相分布器，其特點是簡單實 用，布?xì)饩鶆?，提高使用效果，防止液體倒灌，延長使用壽命，自清潔性能，降低了勞動強度， 安全可靠。
[0007] 中國專利文獻(xiàn)CN19299908A公開了一種既能均勻分布?xì)怏w，又能防止催化劑或者 副產(chǎn)物堵塞氣相分布器孔道的新型氣體氣相分布器。
[0008] 中國專利文獻(xiàn)CN103861531A提供了一種甲醇制丙烯反應(yīng)器的冷卻氣相分布器， 其分配管具有外套管和位于外套管中的內(nèi)管，從而使得液相物料可以流經(jīng)內(nèi)管，而氣相物 料流經(jīng)外套管和內(nèi)套管之間的空間，兩者在分配盤中混合后，通過噴嘴霧化噴出。
[0009] 在裝置的運行中會發(fā)現(xiàn)，即使氣相分布器能保證反應(yīng)原料和惰性介質(zhì)加入時流量 均勻分布，但反應(yīng)器內(nèi)同平面的溫差仍難以控制在合理的溫差范圍內(nèi)，而且越往反應(yīng)器下 部，平面溫差越大。
[0010] 這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是，在同一床層內(nèi)由于加入反應(yīng)原料和惰性介質(zhì)的目的之一 是緩解反應(yīng)的溫升或溫降，所以反應(yīng)原料和惰性介質(zhì)與反應(yīng)器內(nèi)物料的溫差大，即氣相分 布器內(nèi)外溫差大。無論何種型式的氣相分布器，反應(yīng)原料和惰性介質(zhì)加入后停留時間越長， 流量更是逐孔減少，在氣相分布器內(nèi)外溫差的影響下，分布管內(nèi)介質(zhì)的溫度也在逐漸改變， 且靠近進(jìn)口的溫度變化小，而遠(yuǎn)離進(jìn)口處的溫度變化大。因此，即使氣相分布器保證了反應(yīng) 原料和惰性介質(zhì)的流量分布均勻，但其溫度已經(jīng)存在不均勻性，即使與反應(yīng)氣體混合換熱 后，這種溫度的不均勻性仍舊存在。
[0011] 隨著催化劑床層的增加，床層溫度差加劇是由于隨著催化劑層數(shù)的增加，反應(yīng)氣 體量增加，反應(yīng)氣體流速增大，使得反應(yīng)原料在氣相分布器內(nèi)的溫度變化更明顯。而且由于 氣相反應(yīng)的反應(yīng)器往往直徑較大，段間反應(yīng)原料和惰性介質(zhì)的加入總是從同一側(cè)加入，因 此氣相分布器內(nèi)溫度的變化問題持續(xù)積累，造成整個反應(yīng)器內(nèi)一側(cè)的溫度低于另一側(cè)。
[0012] 若加入的反應(yīng)原料和惰性介質(zhì)，需通過相變來換熱時，還有可能造成反應(yīng)原料在 分布管內(nèi)發(fā)生相變，影響到氣相分布器的結(jié)構(gòu)，更加加大床層溫度差。
[0013] 反應(yīng)器內(nèi)同平面溫度差的加大不僅會嚴(yán)重影響催化劑的性能及壽命，嚴(yán)重者甚至 會造成氣相分布器結(jié)構(gòu)的破壞。
[0014] 鑒于上述氣相分布器存在的問題，基于從事此類產(chǎn)品設(shè)計的經(jīng)驗及專業(yè)知識，對 氣相分布器進(jìn)行改造，解決現(xiàn)有問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 為了克服固定床反應(yīng)器中氣相分布器內(nèi)的介質(zhì)不受外部反應(yīng)氣體溫度的影響，本 發(fā)明提供一種固定床反應(yīng)器的氣相分布器，其結(jié)構(gòu)簡單、合理，避免了因傳熱造成的反應(yīng)器 內(nèi)溫度及氣體分布不均勻問題。
[0016] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為： 一種固定床反應(yīng)器的氣相分布器，其包括內(nèi)套管、外套管；所述內(nèi)套管包括主管和水平 分布在主管兩側(cè)并與主管垂直相連的若干支管，所述主管和支管內(nèi)部相互貫通，主管和支 管上分別設(shè)有出氣孔；所述外套管與內(nèi)套管套接相連，且兩套管之間留有間隙；所述外套 管上設(shè)有出氣孔，所述外套管與內(nèi)套管上的出氣孔位置一一對應(yīng)； 設(shè)有多個氣相分布器支撐件和筋板，所述氣相分布器支撐件通過筋板固定于固定床反 應(yīng)器內(nèi)壁；所述內(nèi)套管的支管通過外套管水平安置于氣相分布器支撐件上；所述內(nèi)套管法 的主管的一端設(shè)有原料進(jìn)口，另一端封閉且固定在氣相分布器支撐件或筋板上。
[0017] 所述主管和支管上的出氣孔可以任意設(shè)置，為了保證分布器內(nèi)的反應(yīng)原料與管外 的反應(yīng)氣體混合均勻，且分布器有排凈口的情況下，作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：支管上的出 氣孔優(yōu)先設(shè)置在支管的水平左右兩側(cè)；主管上出氣孔優(yōu)先設(shè)置在底部，同時可提高氣體的 導(dǎo)通率和流動性。
[0018] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：所述內(nèi)套管和外套管的出氣孔孔心處于同一水平或垂 直直線上。
[0019] 作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例一，內(nèi)套管的主管與支管之間通過法蘭連接。
[0020] 作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例二，內(nèi)套管的主管和支管焊接相連。
[0021] 本發(fā)明的原料和有益效果為：反應(yīng)器段間的反應(yīng)原料由氣相分布器原料進(jìn)口進(jìn)入 氣相分布器的內(nèi)套管，并充滿主管和支管后，從主管與支管的氣體出口流出。流出氣體經(jīng)外 套管與內(nèi)套管之間的間隙后進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)與反應(yīng)氣體換熱。氣相分布器的外套管的外表面 的溫度接近反應(yīng)氣體的溫度，氣相分布器的內(nèi)套管內(nèi)表面的溫度接近與反應(yīng)原料的溫度， 而在內(nèi)外套管之間的間隙里也充滿氣體，這層氣體為內(nèi)套管內(nèi)的反應(yīng)原料及外套管外的反 應(yīng)氣體組成的混合氣體。由于氣體的熱導(dǎo)率遠(yuǎn)小于金屬，間隙有一定距離，可以減少氣相分 布器外的反應(yīng)氣體對氣相分布器內(nèi)反應(yīng)原料的換熱。在一定范圍內(nèi)隨間隙變大，反應(yīng)原料 的溫度變化越小。因為反應(yīng)原料在氣相分布器