[實用新型]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?zhí)枺?/td>: 201220056892.3
• 申請日: 2012-02-21
• 公開（公告）號: CN202555257U
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發(fā)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(chǎn)權代理有限公司 31224
• 代理人: 呂伴

技術領域

本實用新型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。本實用新型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。本實用新型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。本實用新型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(jīng)氣體分布器2一次分布后，軸向流經(jīng)柱狀催化劑床層3，在殼體1的另一端經(jīng)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(xiàn)了徑向或軸徑向反應器(以下統(tǒng)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(jīng)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(huán)隙50，徑向流經(jīng)催化劑床層40，再經(jīng)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(huán)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“П”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(chǎn)生的側向壓力和氣體流經(jīng)床層的阻力降的作用，?需要同時具有一定的強度和支撐穩(wěn)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(tǒng)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(qū)，且用以防止催化劑堵塞圓孔或漏出的絲網(wǎng)容易損壞。為了減小催化劑外框的壁厚，增加穩(wěn)定性和提高開孔率，業(yè)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(chǎn)生的長條孔寬度較大，對于細顆粒催化劑，需要采用絲網(wǎng)。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(huán)向支撐，環(huán)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(chǎn)生死區(qū)，不利于氣體在扇形薄壁氣體分布管21內沿軸向均布。?

2.環(huán)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(fā)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。?

本實用新型所涉及的軸徑向反應器，主要為“П”型，“П”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(tǒng)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(qū)域進而進入催化劑外框30與承壓殼體10之間的環(huán)隙60前，在氣速較高的情況下，產(chǎn)生一次分布的不均勻。?

實用新型內容