一种催化重整、催化脱氢反应的离心式固定床径向反应器，包括一圆筒形容器（８）和容器内催化床（５），在该圆筒形容器（８）的器壁上设有反应气体进口（１）、反应气体出口（２）、催化剂卸料管（１２）； 在圆筒形容器（８）内包括：与圆筒形容器（８）同轴设置的，由内向外依次排列多孔壁内筒（６）和多孔结构的外筒（７）；所述多孔结构的外筒（７）是一多孔壁圆形外筒或由多个扇形、中空元件（１６）沿圆形容器（８）内近壁处作相邻圆周排列所构成的外筒，其靠催化剂一侧开设分布孔（１７），而靠圆筒形容器（８）一侧不开孔； 所述多孔壁内筒（６）上部侧壁不开孔，内筒（６）与置于圆筒形容器（８）一端的反应气体进口（１）相连通，构成反应气体的分流流道（３），内筒（６）与外筒（７）之间形成环形催化床（５），多孔壁外筒（７）与圆筒形容器（８）侧壁之间形成环隙空间或由扇形的多孔中空元件（１６）本身构成反应气体集流流道（４），并与置于圆筒形容器（８）的、和反应气体进口（１）在同一端的反应气体出口（２）相连通； 其特征在于，所述的反应气体进口（１）和反应气体出口（２）同时置于圆筒形容器（８）的顶部或底部；多孔壁结构的内筒（６）采用变开孔率或变直径技术，内筒（６）底部开孔率是上部开孔率的１００％～２００％，或床层顶部催化剂的厚度是底部厚度的１００％～２００％。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
一种催化重整和催化脱氢固定床径向反应器
本专利技术属于烃类加工
，涉及一种适用于中、低压或负压的固定床气固相催化反应装置，特别涉及一种适用于催化重整和催化脱氢的固定床径向反应装置。
技术介绍
对于催化重整和催化脱氢，其反应介质中含有大量的氢气，其氢烃摩尔比高达6-10倍或更高，大量的气体循环使得减少反应器的压降成为提高催化剂利用率和节能的关键所在。现有的催化重整和催化脱氢的反应方法中，为提高催化剂利用率，通常采用小粒度的催化剂；为减少反应器的压降，降低循环压缩机的功耗，通常采用径向反应器。而现有的径向反应器技术，美国专利US2,683,654，US4,244,922和US5,202,097介绍了如下结构反应器：反应器包括一圆筒形容器和容器内环形催化剂床，在该圆筒形容器的顶部封头上设有反应气体进口，在下部封头上设有反应气体出口；在圆筒形容器内包括与圆筒形容器同轴设置的，由内向外依次排列的多孔壁的内筒和多孔壁外筒(或扇形筒)，多孔壁内筒与多孔壁外筒之间形成环形催化剂床层；圆筒形容器侧壁与多孔壁外筒之间与上部反应气体的进口相通，构成反应气体的分流流道；内筒与置于圆筒形容器底部反应气体出口相连通，构成反应气体集流流道。反应气体是这样流动的，反应气体从反应气体进口进入反应器的上部空间，向下进入多孔外筒构成的分流流道，径向从反应器的外壁经过环形的催化剂床层，进入由中心内筒构成的集流流道，然后向下由反应气体的出口流出，形成上进下出的向心式Z型流动方式。考察上述反应器结构和反应气体的流动方式，存在如下问题：1.反应气体在分流流道和集流流道呈同向流动，由此不利于流体沿轴向的均匀分布。为实现流体的均匀分布，不得不采用控制压降很大的气体分布器，如英国专利GB1118750和中国专利CN7102931中通过多孔筒造成1倍或数倍于催化床层压降的压降。或采用如美国专利US5,885,444和中国专利CN961143630-->的锥形导流体或锥形流道的结构。2.美国专利US3,099,208认为在催化剂封中局部存在死区，为了避免结焦，提高该处催化剂的利用率，提出催化剂封处用锥体结构，但这样致使催化剂封高度的增加和反应器内部结构复杂化。3.反应器采用向心流动，反应气体在圆筒形容器侧壁与多孔壁外筒之间的分流流道向下流动，由于热量损失，会导致床层轴向温度的差异，对吸热反应尤为不利。4.由外向内的向心式流动，不适应沿反应过程分子量增长的增体积反应催化重整和催化脱氢的要求，因而美国专利US5,885,442采用反应气体的离心式流动方式，有利于获得更高的辛烷值汽油和提高操作负荷，但没有解决因Z型流动方式分布器控制压降大的缺陷。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是：(1)提供一种催化剂利用率高的催化重整和催化脱氢的反应方法，保证反应气体沿轴向均匀分布；(2)保证反应气体沿轴向均匀分布的条件下，提高内多孔筒的开孔率，进一步降低反应器的压降；(3)避免了反应气体在中心分流流道中的热损失，使催化床层的轴向温度更为均匀。(4)催化剂封内轴径向流动，提高催化剂封的利用率。本专利技术通过提供一种离心式径向催化重整和催化脱氢反应器，以此解决上述技术问题，同时克服现有技术中存在的缺陷。本专利技术的构思是这样的：1.气体进口和出口位于反应器的同一端，使气体在分流流道和集流流道内作逆向的相对流动，形成上进上出或下进下出的П型流动方式，由于两流道间静压差的差别沿轴向很小，从而十分有利于气体的均匀分布；2.优化了分流流道和集流流道的流道截面积，由此可使用具有较大开孔率的内多孔筒壁作为气体分布器，进一步降低了径向反应器的压降。3.分流流道采用变开孔率或变直径技术，克服了催化剂的长期运转造成的床-->层空隙率沿轴向的变化缺陷，使流体沿反应器轴向分布更加均匀。4.气体由内向外作离心式流动，避免了由外向内作向心式流动所造成高温气体位于壳体向外的热损失，有利于反应器内轴向温度的均匀；5.气体由内向外作离心式流动，与增体积的重整或脱氢反应的特点相吻合，十分有利于反应的进行。根据上述构思，本专利技术提出如下所述的技术方案：本专利技术所述的离心式固定床径向催化重整、催化脱氢反应装置是由带有环形催化床的圆形压力容器构成，其中包括：在该圆筒形容器的器壁上设有反应气体进口、反应气体出口和催化剂卸料管，其特征在于：所述的反应气体进口和反应气体出口均同时置于圆筒形容器的上部或下部。在圆筒形容器内包括：与圆筒形容器同轴设置的，由内向外依此排列上部侧壁不开孔的多孔壁内筒和多孔结构的外筒；所说的多孔结构的外筒为多孔壁外筒或由多个扇形、中空元件沿圆形容器内近壁处作相邻圆周排列所构成的外筒，其中靠催化剂一侧开设分布孔，而靠圆筒形容器一侧不开孔。所说的多孔壁内筒为由多孔厚板紧贴多孔薄板，或由多孔厚板和多孔薄板中间用支撑条架空，或由多孔厚板和格栅组成的双层紧贴结构，所说多孔厚板的开孔率上下相同或上下不同；内筒的形状可以是柱体、锥体或变直径梯形柱体。所述内筒与置于圆筒形容器上部(或下部)的反应气体进口相连通，构成反应气体分流流道。内筒与外筒之间装填催化剂；催化床上方设催化剂封，催化剂封顶部装填一定厚度的惰性固体颗粒材料，上面设置盖板密封结构，盖板密封结构的外密封筒边缘距内筒开孔区有一定的高度，催化剂封内流体的流动呈轴径向流。多孔壁外筒与圆筒形容器侧壁之间或扇形的多孔中空元件构成反应气体集流流道，反应气体集流流道与置于圆筒形容器上部(或下部)的反应气体出口相连通。附图说明图1本专利技术所述离心式固定床径向催化重整、催化脱氢反应器结构示意图其中：1-反应气体进口； 2-反应气体出口； 3-反应气体分流流道； 4-反应气体集流流道；5-催化床； 6-内筒； 7-多孔壁外筒； 8-圆筒形容器； 9-催化剂封-->10-惰性颗粒材料；11-催化床上部密封结构；12-催化剂卸料管；图2本专利技术所述另一种离心式П型固定床径向催化重整、催化脱氢反应器结构示意图其中：1-反应气体进口； 2-反应气体出口。 3-反应气体分流流道； 4-反应气体集流流道；5-催化床 6-内筒； 7-多孔壁外筒 8-圆筒形容器； 9-催化剂封 10-惰性颗粒材料；11-催化床上部密封结构； 12-催化剂卸料管；图3本专利技术所述另一种离心式П型固定床径向催化重整、催化脱氢反应器结构示意图其中：1-反应气体进口 2-反应气体出口。 3-反应气体分流流道； 4-反应气体集流流道；5-催化床； 6-内筒； 7-多孔壁外筒8-圆筒形容器 9-催化剂封；10-惰性颗粒材料； 11-催化床上部密封结构； 12-催化剂卸料管 13-人孔图4一种矩形布孔的变开孔率多孔厚板示意图其中：14-多孔厚板；15-分布孔；图5另一种正三角形布孔的变开孔率多孔厚板示意图其中：14-多孔厚板；15-分布孔；图6一种锥形内多孔筒示意图其中：14-多孔厚板；15-分布孔；图7另一种变直径内多孔筒示意图其中：14-多孔厚板；15-分布孔；图8一种扇形多孔中空元件横截面示意图。16-扇形多孔中空元件；17-分布孔。图9另一种扇形多孔中空本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1、一种催化重整、催化脱氢反应的离心式固定床径向反应器，包括一圆筒形容器(8)和容器内催化床(5)，在该圆筒形容器(8)的器壁上设有反应气体进口(1)、反应气体出口(2)、催化剂卸料管(12)； 在圆筒形容器(8)内包括：与圆筒形容器(8)同轴设置的，由内向外依次排列多孔壁内筒(6)和多孔结构的外筒(7)；所述多孔结构的外筒(7)是一多孔壁圆形外筒或由多个扇形、中空元件(16)沿圆形容器(8)内近壁处作相邻圆周排列所构成的外筒，其靠催化剂一侧开设分布孔(17)，而靠圆筒形容器(8)一侧不开孔；所述多孔壁内筒(6)上部侧壁不开孔，内筒(6)与置于圆筒形容器(8)一端的反应气体进口(1)相连通，构成反应气体的分流流道(3)，内筒(6)与外筒(7)之间形成环形催化床(5)，多孔壁外筒(7)与圆筒形容器(8)侧壁之间形成环隙空间或由扇形的多孔中空元件(16)本身构成反应气体集流流道(4)，并与置于圆筒形容器(8)的、和反应气体进口(1)在同一端的反应气体出口(2)相连通；其特征在于，所述的反应气体进口(1)和反应气体出口(2)同时置于圆筒形容器(8)的顶部或底部；多孔壁结构的内筒(6)采用变开孔率或变直径技术，内筒(6)底部开孔率是上部开孔率的100％～200％，或床层顶部催化剂的厚度是底部厚度的100％～200％。2、如权利要求1所述的反应器，其特征在于，多孔厚板(14)的开孔(15)可采用由上至下的均匀开孔，开孔率为定值。3、如权利要求1所述的反应器，其特征在于，多孔厚板(14)的开孔(15)为分段均匀开孔，由上至下分段增加开孔率，底部开孔率是上部开孔率的1...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱子彬，朱学栋，李瑞江，俞丰，陈允华，吴勇强，倪燕慧，徐志刚，张成芳，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：
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