[發明專利]帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向固定床反應器

有效

• 申請號: 201210040295.6
• 申請日: 2012-02-21
• 公開（公告）號: CN102580624A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 楊震東;楊朝陽;張西原;李挺;顧鶴燕
• 申請（專利權）人: 上海國際化建工程咨詢公司
• 主分類號: B01J8/02
• 分類號: B01J8/02
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司 31224
• 代理人: 呂伴

技術領域

本發明涉及徑向或軸徑向固定床反應器領域，特別涉及帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向反應器。本發明既適用于絕熱型反應器，也適用于內置換熱元件的等溫型反應器。本發明涉及的反應器既可以和下游換熱設備直接連接，也可以通過管道與下游設備連接。本發明既適用于新設備的建造，也適用于舊設備的改造。

背景技術

在一氧化碳變換、甲烷化等工藝流程中，需要用到一臺或多臺固定床反應器。早期的變換反應器、甲烷化反應器為軸向型，氣體通過設置在殼體1一端的氣體進口A，經氣體分布器2一次分布后，軸向流經柱狀催化劑床層3，在殼體1的另一端經氣體收集器4收集后從氣體出口B流出(如圖1a所示)。軸向型反應器的下層催化劑因為受到催化劑自重和流體阻力的作用，容易粉化，因此床層阻力降大、催化劑裝填量低、處理能力有限、催化劑更換較為頻繁。

為了減小床層阻力降，細化催化劑顆粒，提高催化反應效率和催化劑使用壽命，出現了徑向或軸徑向反應器(以下統一稱作軸徑向反應器)。其原理是在反應器內部分別設置一個與承壓殼體10同軸的催化劑外框20和氣體收集中心管30，在催化劑外框20和氣體收集中心管30之間形成厚筒狀催化劑床層40，氣體由氣體進口A進入承壓殼體10并經一次分布后，全部(對于純徑向型)或大部分(對于軸徑向型)進入催化劑外框20與承壓殼體10之間的環隙50，徑向流經催化劑床層40，再經氣體收集中心管30收集后由氣體出口B流出。當氣體在上述環隙50(分流道)中的流動方向與在氣體收集中心管30(集流道)中的流動方向相同時，反應器為“Z”型(如圖1b所示)；反之，反應器為“∏”型(如圖1c所示)。

在軸徑向反應器中，催化劑外框20與氣體收集中心管30均為多孔結構，且承受催化劑因自重產生的側向壓力和氣體流經床層的阻力降的作用，需要同時具有一定的強度和支撐穩定性。加之變換反應、甲烷化反應等多為高溫放熱反應，介質具有高溫腐蝕性，因此傳統的軸徑向反應器都有一個較厚的不銹鋼催化劑外框20，造價十分昂貴。厚板上開設圓孔，開孔率很小，在催化劑外框20和氣體收集中心管30靠近催化劑的一側形成錐形催化劑死區，且用以防止催化劑堵塞圓孔或漏出的絲網容易損壞。為了減小催化劑外框的壁厚，增加穩定性和提高開孔率，業內對催化劑外框20進行了改進，將筒狀厚壁的催化劑外框20由若干圍成圓周的扇形薄壁氣體分布管21來替代(如圖1d和圖1e所示)，該扇形薄壁氣體分布管21由扇形多孔板21a和加強筋板21b構成，扇形多孔板21a上開設有圓孔或長條孔結構。而采用一般機加工工藝產生的長條孔寬度較大，對于細顆粒催化劑，需要采用絲網。這種結構有效降低了催化劑外框的壁厚，但是存在以下問題：

1.扇形多孔板21a曲面承受的催化劑側向壓力為外壓，板壁不能太薄，且需要加強筋板21b進行環向支撐，環向支撐的加強筋板21b的存在增大了流體阻力，在加強筋板21b背面產生死區，不利于氣體在扇形薄壁氣體分布管21內沿軸向均布。

2.環向支撐的的加強筋板21b的存在，減小了扇形薄壁氣體分布管21的有效流通面積，使得扇形薄壁氣體分布管21所占的截面積較大，從而使反應器體積增大。

3.若干個扇形薄壁氣體分布管21之間相對獨立，氣體進口處的一次分布不均將會在扇形薄壁氣體分布管21中得到保留，無法改善，從而影響整個催化劑床層內部的氣體均布效果。

4.扇形薄壁氣體分布管21成型困難，焊點較多，固定結構復雜，容易損壞。

與此同時，國外研發出一種催化劑外框結構，通過對催化劑外框進行鈑金壓力成型來提高催化劑外框的剛度，并申請了專利。其高昂的專利技術轉讓費用，加之復雜的鈑金加工工藝，同樣十分昂貴，不利于在國內推廣應用。

本發明所涉及的軸徑向反應器，主要為“∏”型，“∏”型在中低壓設備中具有較好的均布效果；同時其結構和原理也適用于“Z”型，“Z”型應用在高壓設備中具有更好的均布效果。

在傳統的靜設備包括反應器中，當氣體進口設置在上封頭或下封頭側部時，參見圖2，如氣體進口40設置在下封頭11側部時，進口防沖擋板41或特殊的氣體分布管多為垂直于氣體進口40中心線的結構，這將在氣體50進入封頭區域進而進入催化劑外框30與承壓殼體10之間的環隙60前，在氣速較高的情況下，產生一次分布的不均勻。

發明內容