[發明專利]一種用于耐硫變換工藝的軸徑向反應器結構

有效

• 申請號: 201310048859.5
• 申請日: 2013-02-07
• 公開（公告）號: CN103071431A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 張駿馳;楊俊嶺;胡力;劉芹;陸亞東
• 申請（專利權）人: 中石化寧波工程有限公司;中石化寧波技術研究院有限公司;中石化煉化工程(集團)股份有限公司
• 主分類號: B01J8/02
• 分類號: B01J8/02
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 劉鳳欽

技術領域

本發明涉及到化工設備領域，具體指一種用于耐硫變換工藝的軸徑向反應器結構。

背景技術

隨著煤氣化技術的日益發展，以及石油價格高居不下，使得以煤為源頭的C1化工在近幾年中迅猛發展，并且規模日益增大。隨著一大批煉油配套制氫裝置、MTO以及煤制乙二醇等大型煤化工項目的上馬，通過實際工程設計，發現變換單元在總投資額中比例在逐步增大，幾乎等價于低溫甲醇洗單元，甚至超過其投資。之所以出現這種現象，是由于規模的放大使得設備管道的投資大幅度的增長。其中變換爐就是增加最多的一塊，因此能否設計出合理的變換爐就成了降低能耗以及減少投資的關鍵所在。

當前，耐硫變換反應器大多采用固定床反應器，根據流體流動方式可分為軸向反應器、徑向反應器和軸徑向反應器。其中，軸向反應器，氣體由頂部進入，自上而下軸向穿過催化劑床層，反應后的氣體自下部出口離開反應器；徑向反應器，氣體由頂部進入，通過床層與反應器間的氣體分布器進入催化劑，徑向通過催化劑床層，最后通過內收集器出反應器；軸徑向反應器，氣體由頂部進入，主氣流穿過收集器的孔壁進入床層，徑向通過床層，另一部分仍按照軸向進入床層頂部，離開床層的變換氣穿入內收集器的孔壁離開反應器。

軸向變換爐由于其結構形式簡單是在耐硫變換工藝中得以廣泛的應用，但隨著規模不斷地擴大，其壓降大、反應器直徑大，設備材質要求高的缺點逐漸凸現出來；徑向反應器通過增大流通面積，減少氣流流通路徑，很好的解決了壓降、設備尺寸以及材質的問題，但是徑向反應器中催化劑收縮易造成氣流短路，必須在徑向床上部留有一段不開孔區，也稱催化劑封，這一塊催化劑封不參與變換反應，這樣就會導致催化劑和反應器有效容積的浪費。

授權公告號為CN1141279C的中國發明專利所公開的《乙苯催化脫氫生產苯乙烯的方法》中提出了一種軸徑向反應器，該軸徑向反應器的徑向反應段位于軸向反應段的下方，在內分布筒的軸向段壁上連接有一深入催化劑床層的環形凸緣，其中環形凸緣深入催化劑床層的頂部，與內分布筒圓周面的直線間距為5mm～催化劑床層厚度的50%，環形凸緣的下端點與內分布筒徑向段和軸向段的交接處相連，內分布筒的軸向段部分不開小孔。該反應器僅是將軸向反應器和徑向反應器簡單地上下串接在一起，反應器中的催化劑分軸向和徑向裝填，軸向段頂部開孔，但是催化劑外框和中心管在軸向段不開孔，此種設計與徑向反應器的形式基本一致，極其少量的流體會通過軸向頂部的通道進入催化劑床層，軸向效果不明顯；另外催化劑外框直接與筒體下封頭接觸，整個反應器筒體的溫度依然很高，不僅對設備材質要求高，而且對設備的加工精度要求高，同時其仍然存在不參與反應的催化劑封，整個反應器的容積仍然不能得到充分的利用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的現狀提供一種能夠充分利用反應器的內部容積且能夠有效降低反應器筒壁溫度的用于耐硫變換工藝的軸徑向反應器結構。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：該用于耐硫變換工藝的軸徑向反應器結構，包括：

殼體，殼體的頂部設有氣流入口，殼體的底部設有氣流出口；

其特征在于該反應器結構還包括：

第一氣體分布器，設置在所述殼體內，用于對進入殼體內的氣流進行一次再分布，該第一氣體分布器的入口連接所述的氣流入口；

第二氣體分布器，設置在所述殼體內，用于對進入殼體內的氣流進行二次再分布，以使氣流均勻進入催化劑床層；該第二氣體分布器包括筒狀結構的外筒體和分別設置在外筒體上、下兩端的罩網和底板，所述外筒體上設有氣孔，所述底板的中部設有連接孔，并且該底板坐落在第一隔熱層上；所述第一隔熱層由填充在所述殼體底部的耐火球構成；所述外筒體與所述殼體的內壁之間間隔有間隙；

氣體收集器，套設在所述的外筒體內，用于收集反應后氣流，包括內筒體和設置在該內筒體的上端口上的封蓋，該內筒體的下端口穿過所述的連接孔連通所述的氣流出口，所述內筒體設有進氣孔；所述封蓋與所述罩網之間間隔有間隙；

格柵，徑向設置在所述的殼體內，位于所述第二氣體分布器的上方，所述格柵和所述罩網之間填充有由耐火球構成的第二隔熱層。

所述封蓋與所述罩網之間的距離為所述內筒體與所述外筒體之間距離的0.5~2.0倍。

上述各方案中，為了保證催化劑床層內各向反應的均勻性，所述氣孔的大小及其在所述外筒體上的分布以控制氣流以均勻的速度進入催化劑床層為宜，且該速度為2～20米/秒；所述進氣孔的大小及其在所述內筒體上的分布以控制氣流進入所述內筒體內的流速為10~30m/s。