多段绝热固定床反应器制造技术

本发明专利技术及一种多段层式绝热固定床反应器，主要解决现有技术中多段绝热固定床反应器内床层流体分布不均匀和段间流体混合长度较长的问题。本发明专利技术通过在多段层式固定床反应器内采用进口流体预分布器和段间流体分布器的技术方案，较好地解决了该问题。该反应器具有结构简单，压降小，能完成两股物料快速均匀混合的优点，可用于苯和乙烯气相烷基化制乙苯的工业生产中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种多段绝热固定床反应器。具体地说涉及一种用于苯和乙烯气相烷基化制乙苯的多段绝热固定床反应器。
技术介绍
多段绝热式固定床反应器具有结构简单，操作方便，能适应大系统生产的特点，因此在石油化工中获得广泛的应用。对于多段绝热式固定床反应器一部分反应物料由反应器催化剂两段之间加入，这时就产生与上一段物料的均匀混合和混合后物料均匀分布的问题。段间混合的要求是在有限的时间和空间内实现两股反应物料的快速混合和均匀分布，使进入下一段催化剂床层的物料沿径向做到浓度均匀、温度均匀、速度均匀。乙苯是重要的化工原料，主要用于脱氢生产苯乙烯。在苯和乙烯烷基化制乙苯的反应过程中，烷基化的反应速率主要由乙烯浓度控制。乙烯浓度较高，反应速度较快，催化剂床层的绝热温升增大，结焦速度加快，催化剂寿命缩短，并增加副产物。为了降低进入催化剂床层的乙烯浓度，选择了从侧线进料的多段绝热式固定床反应器。但若从侧线进入反应器的物料(第二气体)与反应器内主物料(第一气体)混和不均匀，浓度过高时，会造成反应速度过快，放出热量过多，对催化剂不利；而浓度过低处，反应速度低，催化剂没有充分利用，降低了催化剂的效率。因此多段绝热式固定床反应器的段间混和效果决定了反应器设计的优劣。中国专利CN2218599Y中公开了一种气固相多段冷激式固定床反应器内的进料分布器，是目前工业多段绝热式固定床反应器中常采用的一种段间进料管式分布器。该分布器包括圆形总管与支管，各支管在反应器内同一截面等角度或等间距排列，在各支管上开有1到2排向上获向下的小孔，小孔沿管长均匀分布。但该分布器要求上层主物料必须均匀分布，才能保证两股物料混和均匀。这样的条件在工业装置中并非都能满足。中国专利CN1030284C中公开了一种气气混和装置，其特点是利用射流与多孔板的撞击产生强烈的主体扩散及湍流扩散，从而实现气气物料的快速混和。该装置虽然能有效地进行两股物料的均匀混和，但不能保证混和后物料的均匀分布。-->
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有技术的多段绝热式固定床反应器内存在床层流体分布不均匀和段间两股物料混和不均匀或混合距离较长，影响催化剂利用率及选择性和转化率的问题，提供一种新的用于多段层式绝热固定床反应器。该多段绝热固定床反应器具有能使反应器内床层流体分布均匀、段间主物料(第一流体)与侧线进入反应器的物料(第二流体)混和均匀以及使混合后物料能均匀分布地进入下一段催化剂床层的优点。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种多段层式绝热固定床反应器，反应器筒体2内自上而下包括第一种物料进口1、进口流体预分布器3、反应器均化空间4、反应器筒体内设置了2～10个催化剂床层5、第二种物料进口6、催化剂床层5间设置段间流体分布器7、段间混合空间8、反应器出口9；其中段间流体分布器7设置于两段催化剂床层5间的段间混合空间8内，段间流体分布器7包括流体总管10，支管11和与总管或支管相连的短管12，短管上侧面沿反应器径向开有小孔13；段间流体分布器7上的支管11有1～20排，呈等间距排列，且与总管10在同一截面上。上述技术方案中，段间流体分布器7的流体总管10和支管11上均连接有1～2排短管，短管沿总管10或支管11管长均匀分布；短管12上部侧面开有1～3排小孔13，开孔率为短管上部侧面的15～60％；短管12为垂直向上或与流体总管10或支管11的中心线呈夹角β为0～45°，但其结构的上部要垂直向上；短管12中心线与流体总管10或支管11的中心线的夹角β为0～45°；进口流体预分布器3放置于第一种物料进口1内，并伸入均化空间4，进口流体预分布器3包括分布器圆筒形筒体14、侧壁筛板17和底部筛板18，底部筛板18呈水平放置，  侧壁筛板17在底部筛板18外部，且与底部筛板18紧密相连，侧壁筛板17和底部筛板18间的夹角α为30～60°，侧壁筛板17的开孔率为10～30％，底部筛板18的开孔率为20～40％；圆筒形筒体14与侧壁筛板17和底部筛板18间通过分布于圆筒形筒体14内侧的垂直拉筋连接，且形成侧向环隙15，底部筛板18的面积为侧向环隙15面积的10～20％，底部筛板18的直径为分布器圆筒形筒体14直径的30～40％，底部筛板18上筛孔的直径为分布器圆筒形筒体14直径的3～6％，侧壁筛板17上筛孔的直径为分布器圆筒形筒体14直径的4～8％；侧壁筛板17之上还连接有一个与底部筛板18垂直的圆环形垂直挡板16，圆环形垂直挡板16的高度为分布器圆筒形筒体140直径的10～20％。本专利技术以催化剂床层为六段的绝热固定床反应器为例，六段绝热固定床反应器是苯和乙烯分子筛气相烷基化制乙苯的主要设备，它由反应器第一种物料进口1、反应器筒体2、-->进口流体预分布器3、反应器均化空间4、反应器筒体内设置了2～10个催化剂床层5、第二种物料进口6、催化剂床层5间设置段间流体分布器7、段间混合空间8、反应器出口9等构成，见附图1。针对苯和乙烯分子筛气相烷基化制乙苯的六段绝热固定床反应器，提出了设置进口流体预分布器和段间流体分布器，见附图2和附图3。进口流体预分布器由圆筒形筒体14，侧向环隙15，圆环形垂直挡板16，侧壁筛板17和底部筛板18组成。为了保证气体分布器具有比较理想的气体分布效果，需要控制底部筛板18的面积与侧向环隙17面积的比例，侧壁筛板17的开孔率，底部筛板18的开孔率，底部筛板18的直径，圆环形垂直挡板16的高度，侧壁筛板17和底部筛板18间的角度等参数。从而使气体能够按合适的比例从侧向环隙15和侧壁筛板16及底部筛板18中流入反应器，在反应器床层内形成比较均匀的气体分布。段间流体分布器由流体总管10，支管11，总管或支管上的短管12，短管上的侧面开孔13组成。为了保证流体分布器在较段距离内具有比较理想的流混合效果，关键的技术是短管的布置和短管顶部侧面开孔13中流体的喷出速度。选择合理的开孔尺寸可以控制流体测喷速度，使流体在反应器截面快速均匀分布，减少段间流体分布器上部空间高度，并使两股流体快速混合均匀。在六段绝热固定床反应器中，苯和乙烯在催化剂床层中发生烷基化反应生成乙苯。该反应器由六段催化剂床层串联而成，苯和乙烯依次进入每段催化剂床层。从外界引入的乙烯被分成6股，其中一股与主物流苯汇合，汇合后的物流从反应器顶部第一种物料进口1进入反应器。其余5股乙烯分别与对应急冷苯物流汇合，然后5股乙烯+急冷苯物流分别通过第二种物料进口6进入各自的段间混合空间8，并同来自上游的反应器物料汇合，一起进入下一段催化剂床层，最后产物通过底部反应器出口9离开反应器。本专利技术所说的进口流体预分布器和段间流体分布器经大型固定床冷模试验考察，结果表明具有如下优点：结构简单，安装方便；均流效果较好，能使多段固定床反应器段间混合均匀并达到理想的气体分布效果，取得了较好的技术效果。附图说明图1是本专利技术多段层式绝热固定床反应器示意图；图2是本专利技术多段层式绝热固定床反应器的进口流体预分布器结构图；图3是本专利技术多段层式绝热固定床反应器的段间流体分布器结构图；图4是本专利技术段间流体分布器的段间流体分布器短管示意图在图1中，1为第一种物料进口；2为反应器筒体；3为进口流体预分布器；4为反应-->器均化空间；5为催化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多段层式绝热固定床反应器，反应器筒体（２）内自上而下包括第一种物料进口（１）、进口流体预分布器（３）、反应器均化空间（４）、反应器筒体内设置了２～１０个催化剂床层（５）、第二种物料进口（６）、催化剂床层（５）间设置段间流体分布器（７）、段间混合空间（８）、反应器出口（９）；其中段间流体分布器（７）设置于两段催化剂床层（５）间的段间混合空间（８）内，段间流体分布器（７）包括流体总管（１０）、支管（１１）和与总管或支管相连的短管（１２），短管上侧面沿反应器径向开有小孔（１３）；段间流体分部器（７）上的支管（１１）有１～２０排，呈等间距排列，且与总管（１０）在同一截面上。

【技术特征摘要】
1.一种多段层式绝热固定床反应器，反应器筒体(2)内自上而下包括第一种物料进口(1)、进口流体预分布器(3)、反应器均化空间(4)、反应器筒体内设置了2～10个催化剂床层(5)、第二种物料进口(6)、催化剂床层(5)间设置段间流体分布器(7)、段间混合空间(8)、反应器出口(9)；其中段间流体分布器(7)设置于两段催化剂床层(5)间的段间混合空间(8)内，段间流体分布器(7)包括流体总管(10)、支管(11)和与总管或支管相连的短管(12)，短管上侧面沿反应器径向开有小孔(13)；段间流体分部器(7)上的支管(11)有1～20排，呈等间距排列，且与总管(10)在同一截面上。2.根据权利要求1所述多段层式绝热固定床反应器，其特征在于流体总管(10)和每个支管(11)上均连接有1～2排短管，短管沿总管(10)或支管(11)管长均匀分布。3.根据权利要求1所述多段层式绝热固定床反应器，其特征在于短管(12)上部侧面开有1～3排小孔(13)，开孔率为短管上部侧面的15～60％。4.根据权利要求1所述多段层式绝热固定床反应器，其特征在于短管(12)为垂直向上或与流体总管(10)或支管(11)的中心线呈夹角β为0～45°，但其结构的上部要垂直向上。5.根据权利要求1所述多段层式绝热固...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟思青，杨为民，张惠明，刘国强，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]