径向反应器制造技术

本发明专利技术涉及用于气固两项流减/增焓化学反应的固定床径向催化反应器，具体是一种包括多个催化剂床层、多种流动形式的径向催化反应器。该径向反应器包括反应器壳体、设置在反应器壳体内的支撑架、位于支撑架上方的中心筒以及同轴地设置在中心筒与反应器壳体之间的外环构件，该径向反应器的特征在于还包括同轴地设置在中心筒与外环构件之间的多个内环构件。上述内环构件的设置将现有反应器的催化剂装载通道分为至少三个部分，内侧和外侧部分用作催化剂装载室，而中间部分用作反应物流动通道，从而不仅增大了催化剂床层的表面积、减小了床层厚度、减少了副反应、降低了反应器阻力，并且在同等反应器体积的情况下还能增加催化剂的装填量，因而在同等反应器体积的情况下增加了生产加工能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于石化、日化、化工、化肥、轻工、碳一化学及表面活性剂等行业的气固两项流减/增焓化学反应的固定床径向式催化反应器，具体是一种包括多个催化剂床层的径向催化反应器。
技术介绍
固定床催化反应器是上述化学反应的核心设备。反应器的大小、结构、型式和工况决定了上述化学反应的工业程度、投资规模、装置能耗和生产成本。现有的固定床反应器类型多为轴向反应器、径向反应器和轴径向反应器三大类。径向反应器是反应物流沿反应器直径或半径方向穿过催化剂床层的高效节能的气固相固定床反应器。与轴向反应器相比，径向反应器的内部结构较为复杂，制造难度较高，投资也较大，但它具有流通面积大，流速低，流程短，床层压降小，温度分布均匀，副反应少，反应器单位体积加工能力高的特点。径向反应器工艺技术的优化、改进是上述三类固定床反应器的发展和改造方向。径向反应器的性能主要取决于反应物流沿催化剂床层的轴向分布。它直接影响催化剂床层的物流分布、浓度分布、温度分布，影响催化剂转化率、选择性、稳定性和效率。反应器内构件设计不当会造成催化剂床层局部结焦、失活、中毒，或造成床层局部堵塞或局部穿透、短路。因此，反应器内构件的流体力学特性和结构型式是反应器设计、制造的关键。参阅图1,该图示出了现有的Z型流径向反应器的竖向截面图。如图所示,该反应器主要包括外壳体、中心筒以及设置在外壳体与中心筒之间的环形构件。中心筒与环形构件之间形成环形催化剂装载通道，该环形催化剂装载通道的顶部和底部分别设置有催化剂进料管和催化剂卸料管一即图1中的两根基本沿竖向设置的导管。环形构件与外壳体之间形成反应物流入通道，而中心筒的内部空间用作反应产物流出通道。在工作时，反应物从环形构件与外壳体之间进入，穿过中心筒与环形构件之间的催化剂床层并发生催化反应，反应产物最终从中心筒的内部空间向下流出。上述径向反应器中仅设置有一个催化剂床层，并且反应物仅沿一个方向流动，导致反应物与催化剂床层的接触面积较小，在保证催化剂装填量的情况下又会导致床层厚度较大，从而在转化率、选择性以及副反应发生率等方面对相关催化反应产生不利影响。
技术实现思路
本专利技术旨在解决上述问题，即通过对现有径向反应器的内部结构进行改进，从而在同等体积的反应器内增加催化剂装填量、增大催化剂床层表面积，增大流道面积、降低流速、同时减小催化剂床层的厚度，缩短流程、缩短反应物停留时间，并因此减少副反应、提高转化率和选择性。为了达到上述目的，本专利技术提供一种径向反应器，该径向反应器包括:反应器壳体，该反应器壳体上设置有反应物入口和反应产物出口 ；支撑架，其固定地设置在所述反应器壳体内并位于其底部；中心筒，其同轴地设置在所述反应器壳体内并且位于所述支撑架的上方；以及外环构件，其同轴地设置在所述中心筒与所述反应器壳体之间并且也位于所述支撑架的上方，所述径向反应器的特征在于还包括同轴地设置在所述中心筒与所述外环构件之间的多个内环构件，所述内环构件之间以及所述内环构件与所述中心筒和所述外环构件之间彼此间隔设置，从而在所述内环构件之间、以及所述内环构件与所述中心筒或所述外环构件之间形成多个催化剂装载室和/或反应物或反应产物流动通道。应当指出的是，如上文所使用的，术语“中心筒、内环构件以及外环构件”并非意指这些构件必须具有圆形横截面形状，而是仅仅表示所述构件总体上为环状或筒状，本领域技术人员容易理解的是，根据实际应用的需要，其可以设置成具有任何适当的横截面形状，例如矩形、正方形、八边形以及其他任何适当的多边形形状。并且，在同一实施方案中，所述中心筒、内环构件以及外环构件也可具有彼此不同的横截面形状。本领域技术人员容易理解的是，上述内环构件的设置将现有反应器的催化剂装载通道分割为至少三个部分，所述三个部分中的内侧和外侧部分用作催化剂装载室，而中间部分用作反应物或反应产物流动通道。当该中间部分用作反应物流动通道时，反应物可通过该部分进入，从而分别沿径向向内和径向向外的方向穿过内外两侧的催化剂床层(即催化剂装载室)，之后一股物料从反应器壳体与外环构件之间的空间流出，另一股物料从反应器中心管流出。这样一来，由于反应物分别沿两个方向与内外两侧的催化剂床层接触，因此能够显著增大催化剂床层的表面积并减小催化剂床层的厚度。另外，由于内侧催化剂床层的表面积和装载量都明显小于外侧催化剂床层，因此可通过缩小中心筒的径向尺寸来减少穿过内侧催化剂床层的反应物量；整体效果是，在反应器总体积不变的情况下，可以增加催化剂的装填量。再者，同样由于内侧催化剂床层的表面积和装载量明显小于外侧催化剂床层，因此，为了使穿过内侧催化剂床层的反应物与穿过外侧催化剂床层的反应物的反应程度一致，需要对中心筒、内环构件以及外环构件的尺寸以及它们之间的间隔大小进行设置，以便使穿过内侧催化剂床层的反应物的量与内侧催化剂床层的催化剂装载量成比例，并且使穿过外侧催化剂床层的反应物的量与外侧催化剂床层的催化剂装载量成比例，从而使穿过内外两侧催化剂床层的反应物在空速、转化率以及反应选择性方面保持一致。在优选实施方式中，所述多个内环构件包括第一内环构件和第二内环构件，并且所述多个催化剂装载室包括第一催化剂装载室和第二催化剂装载室；所述第一催化剂装载室形成在所述第一内环构件与所述中心筒之间，所述第二催化剂装载室形成在所述第二内环构件与所述外环构件之间，并且所述第一内环构件与所述第二内环构件之间形成所述反应物或反应产物流动通道。在更优选的实施方式中，所述外环构件包括网篮和设置在所述网篮外侧的隔栅。在更优选的实施方式中，所述径向反应器还包括分别穿过所述反应器壳体的两端并连接到所述第一催化剂装载室和所述第二催化剂装载室的入口端和出口端的至少一个催化剂进料歧管和催化剂卸料歧管。在更优选的实施方式中，根据反应物的流动方向，所述径向反应器是Z型流径向反应器或U型流径向反应器，其中，当所述径向反应器是Z型流径向反应器时，该反应器的一端设置有反应物入口并且另一端设置有反应产物出口 ；并且当所述径向反应器是U型流径向反应器时，反应物入口和反应产物出口均设置在所述反应器壳体的同一端部。关于此点，本领域技术人员熟知的是，上述“Z型流”和“U型流”意指反应物在反应器内的流动路径或方向。具体来说，当径向反应器的一个端部设置有反应物入口而另一个端部设置有反应产物出口时，反应物首先沿一个轴向方向进入反应器、接着沿径向穿过催化剂床层、最后再沿同一轴向方向流出反应器，从而形成Z型的流动路径，相应的径向反应器也称为Z型流径向反应器。相反，当径向反应器的反应物入口和反应产物出口时，反应物首先沿一个轴向方向进入反应器、接着沿径向穿过催化剂床层、最后再沿相反的轴向流出反应器，从而形成U型的流动路径，相应的径向反应器也称为U型流径向反应器。在进一步优选的实施方式中，所述径向反应器是Z型流径向催化反应器，并且所述第一内环构件与所述第二内环构件之间的通道用作反应物流入通道，而所述中心筒的内部空间以及所述外环构件与所述反应器壳体之间的空间用作反应产物流出通道。在进一步优选的实施方式中，所述支撑架的外周上设置有多个通流窗口，以便从所述外环构件与所述反应器壳体之间流出的反应产物与从所述中心筒内流出的反应产物彼此混合并最终流出所述径向反应器。在进一步优选的实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种径向反应器，包括：反应器壳体，该反应器壳体上设置有反应物入口和反应产物出口；支撑架，其固定地设置在所述反应器壳体内并位于其底部；中心筒，其同轴地设置在所述反应器壳体内并且位于所述支撑架的上方；以及外环构件，其同轴地设置在所述中心筒与所述反应器壳体之间并且也位于所述支撑架的上方，所述径向反应器的特征在于还包括同轴地设置在所述中心筒与所述外环构件之间的多个内环构件，所述内环构件之间以及所述内环构件与所述中心筒和所述外环构件之间彼此间隔设置，从而在所述内环构件之间、以及所述内环构件与所述中心筒或所述外环构件之间形成多个催化剂装载室和/或反应物或反应产物流动通道。

【技术特征摘要】
1.一种径向反应器，包括: 反应器壳体，该反应器壳体上设置有反应物入口和反应产物出口 ； 支撑架，其固定地设置在所述反应器壳体内并位于其底部； 中心筒，其同轴地设置在所述反应器壳体内并且位于所述支撑架的上方；以及 外环构件，其同轴地设置在所述中心筒与所述反应器壳体之间并且也位于所述支撑架的上方， 所述径向反应器的特征在于还包括同轴地设置在所述中心筒与所述外环构件之间的多个内环构件，所述内环构件之间以及所述内环构件与所述中心筒和所述外环构件之间彼此间隔设置，从而在所述内环构件之间、以及所述内环构件与所述中心筒或所述外环构件之间形成多个催化剂装载室和/或反应物或反应产物流动通道。2.按权利要求1所述的径向反应器，其特征在于，所述多个内环构件包括第一内环构件和第二内环构件，并且所述多个催化剂装载室包括第一催化剂装载室和第二催化剂装载室；所述第一催化剂装载室形成在所述第一内环构件与所述中心筒之间，所述第二催化剂装载室形成在所述第二内环构件与所述外环构件之间，并且所述第一内环构件与所述第二内环构件之间形成所述反应物或反应产物流动通道。3.按权利要求2所述的径向反应器，其特征在于，所述外环构件包括网篮和设置在所述网篮外侧的隔栅。4.按权利要求2所述的径向反应器，其特征在于还包括分别穿过所述反应器壳体的两端并连接到所述第一催化剂装载室和所述第二催化剂装载室的入口端和出口端的至少一个催化剂进料歧管和催化剂卸料歧管。5.按权利要求2所述的径向反应器...

【专利技术属性】
技术研发人员：江闽，许艺，雷腾，张寒军，孙龙彪，陆伟，桑立强，
申请(专利权)人：中国石油化工集团公司，南京庆阳工程设计有限公司，
类型：发明
国别省市：