專利名稱：軸向流固定床氣固催化反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種軸向流固定床氣固催化反應(yīng)器，特別是關(guān)于一種可用于草酸
酯加氫生產(chǎn)乙二醇催化反應(yīng)的軸向流固定床氣固催化反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
眾所周知，工業(yè)化學(xué)反應(yīng)器的設(shè)計包含對其內(nèi)部發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)和流體流動兩個 方面的認(rèn)識。前者是化學(xué)問題，后者則屬于工程問題。這兩個方面密切聯(lián)系，相互影響。良 好的流體流動是化學(xué)反應(yīng)得以順利進行的保證。 軸向流固定床氣固催化反應(yīng)器是常見的工業(yè)氣/固催化反應(yīng)器型式之一。它沿軸 向通常由進口氣體預(yù)分布器、均化空間、固定床層(包括催化劑床層和惰性填料層)及出口 氣體收集段等區(qū)段組成。具有床層內(nèi)流體的流動接近活塞流，結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，投資費 用低，床層中催化劑機械磨損小等特點。 軸向流固定床氣固催化反應(yīng)器性能優(yōu)劣的重要標(biāo)志之一，是催化劑床層中各部位 的催化劑能否獲得均勻利用。 一臺設(shè)計不良的軸向流固定床氣固催化反應(yīng)器，會由于氣流 分布不均勻，使催化劑床層中出現(xiàn)死區(qū)和短路，致使一部分催化劑超負(fù)荷而過早失活，另一 部分催化劑卻幾乎不起作用，從而導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)整個反應(yīng)過程惡化，反應(yīng)器性能下降。 多年來，工業(yè)固定床氣/固催化反應(yīng)器的流體力學(xué)行為一直受到研究者們的重 視。早期，由于工廠規(guī)模較小，反應(yīng)器直徑不大，流體均布問題并不突出，人們的注意力集 中于牽涉到風(fēng)機選型和動力消耗的固定床層壓力降之估算。近年來，隨著石油化學(xué)工業(yè)的 發(fā)展和規(guī)模的擴大，工廠單線生產(chǎn)能力日趨大型化，大直徑軸向流固定床氣固催化反應(yīng)器 的氣流均布問題日顯突出，并受到重視。國內(nèi)外研究者對軸向流固定床氣固催化反應(yīng)器的 進口氣體預(yù)分布器和惰性填料層等的均布作用進行了研究。提出各種型式的進口氣體預(yù)分 布器。美國Howard F. Rase所著《化學(xué)反應(yīng)器設(shè)計》(中譯本，化學(xué)工業(yè)出版社，1982年12 月)第一巻(原理與方法)第190頁表7-2羅列了若干進口氣體預(yù)分布器型式，諸如平板 形單級擋板、多級擋板(包括盤-環(huán)式、同心圓錐式等)、徑向擴散器(包括平板擴散器、葉 片擴散器及錐形百葉窗等)、篩網(wǎng)、多孔板、條形銳邊篩板及惰性填料層等。這些用來改善進 口氣流分布狀況的反應(yīng)器內(nèi)置構(gòu)件在各自的特定條件下是有效的，起到了把進口氣體流束 沿反應(yīng)器徑向分散開來的作用，克服了流入反應(yīng)器進料口的高速噴射氣流束直接沖擊催化 劑床層，使催化劑床層中央形成凹坑(空穴)的弊病，在反應(yīng)器內(nèi)沿徑向截面形成不同均勻 程度的軸向速度分布。在反應(yīng)器內(nèi)置構(gòu)件中，最重要的是進口氣體預(yù)分布器。如在小直徑 的反應(yīng)器中，在反應(yīng)器入口管的出口端設(shè)置一個單級擋板氣體預(yù)分布器就可以滿足催化劑 床層內(nèi)氣體均勻分布的要求，但對于大直徑反應(yīng)器，其反應(yīng)器進口處設(shè)置的氣體預(yù)分布器 要求比較高，單級擋板氣體預(yù)分布器很難滿足催化劑床層內(nèi)氣流均勻分布的要求，還必須 通過較厚的上部惰性填料層來消除床層內(nèi)的氣流不均勻分布，造成反應(yīng)器壓降損失較大。 專利CN2675241公開了一種應(yīng)用于軸向流固定床氣固催化反應(yīng)器的圓錐形單級 擋板氣體預(yù)分布器，相對于《化學(xué)反應(yīng)器設(shè)計》 一書中所述的單級擋板氣體預(yù)分布器，雖在一定程度上改善了催化劑床層內(nèi)氣流均勻分布的程度，但在圓錐形單級擋板周邊和底部仍 存在一定的回流現(xiàn)象，仍需較厚的上部惰性填料層來消除床層內(nèi)的氣流不均勻分布，反應(yīng) 器壓降損失較大。 專利CN2075277公開了一種組合式流速均布器，同《化學(xué)反應(yīng)器設(shè)計》 一書中所述 的多級擋板氣體預(yù)分布器一樣，應(yīng)用于軸向流固定床氣固催化反應(yīng)器時，雖然催化劑床層 內(nèi)的氣流分布相對比較均勻，但均存在著氣體預(yù)分布器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，反應(yīng)器壓降損失大的 缺點。 雖然每種型式的進口氣體預(yù)分布器一般都曾有人對其進行過專門的測試研究，但 這類研究大多是針對進口氣體預(yù)分布器構(gòu)件本身進行的，而結(jié)合整個反應(yīng)器進行的測試研 究則很少。即使結(jié)合某一具體反應(yīng)器進行的研究，因條件不同，它所總結(jié)的規(guī)律也難以推廣 應(yīng)用于其它反應(yīng)器。 圖l所示的是典型軸向流固定床氣固催化反應(yīng)器，它內(nèi)部自上而下包括進料口、 氣體預(yù)分布器、上部均化空間、上部惰性填料層、催化劑床層、下部惰性填料層、支撐篩板、 下部均化空間和出料口等區(qū)段。這些區(qū)段密切聯(lián)系，相互影響，并且都圍繞一個共同的目 標(biāo)——在低能量消耗的情況下，實現(xiàn)反應(yīng)物氣流均勻分布于催化劑床層的各個截面上，使 全部催化劑都能獲得均勻而充分的利用。但在實際操作過程中，往往存在反應(yīng)物氣流分布 不均勻，催化劑不能均勻而充分地被利用，以及壓降損失大的問題。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是以往技術(shù)中存在的反應(yīng)物氣流經(jīng)固定床反應(yīng)
器進口處的氣體預(yù)分布器后分布不均，存在回流，導(dǎo)致反應(yīng)器催化劑床層中氣流分布不均 勻，催化劑不能均勻而充分地被利用，而且反應(yīng)器壓降損失較大的問題，提供一種新的軸向 流固定床氣固催化反應(yīng)器。該反應(yīng)器具有其氣體預(yù)分布器分散氣流效果好、結(jié)構(gòu)簡單可靠， 催化劑床層內(nèi)氣流分布均勻，催化劑利用率高，反應(yīng)器壓降損失小等特點。 為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案如下一種軸向流固定床氣固 催化反應(yīng)器，反應(yīng)器殼體包括上封頭、筒體、下封頭，反應(yīng)器殼體內(nèi)自上而下包括進料口、氣 體預(yù)分布器、上部均化空間、上部惰性填料層、催化劑床層、下部惰性填料層、支撐篩板、下 部均化空間和出料口，其中氣體預(yù)分布器插在進料口內(nèi)，并部分伸入均化空間；進口氣體預(yù) 分布器的結(jié)構(gòu)如下上部為伸入均化空間的圓筒形筒體(13)，下部為面積大于或等于圓筒 形筒體垂直投影面積的多孔上擋板(15)和面積小于多孔上擋板面積的多孔下?lián)醢?17)， 多孔上擋板(15)與多孔下?lián)醢?17)為上下串接的同心的橢圓形或球形擋板，其擋板周邊 夾角為10° <a<90° ，圓筒形筒體(13)與多孔上擋板(15)間通過分布于圓筒形筒體內(nèi) 側(cè)的垂直拉筋(14)連接，且形成側(cè)向環(huán)隙，多孔上擋板(15)中心開有大孔，其余布滿小孔， 多孔上擋板(15)與多孔下?lián)醢?17)間通過焊接在擋板上的垂直拉筋(16)連接，且形成側(cè) 向環(huán)隙，多孔下?lián)醢?17)上布滿小孔，多孔上擋板的開孔率大于多孔下?lián)醢宓拈_孔率。 上述技術(shù)方案中，氣體預(yù)分布器包括分布器筒體和兩塊多孔擋板，所述的多孔擋 板間上下串接，分布器筒體與多孔上擋板之間通過均勻分布的4 8根拉筋連接，多孔擋板 間通過均勻分布的4 8根拉筋連接。當(dāng)反應(yīng)器上封頭為球形時，所述的氣體預(yù)分布器的 多孔擋板為球形，上部的球形多孔擋板的面積大于相鄰下部球形多孔擋板的面積。當(dāng)反應(yīng)器上封頭為橢圓形時，所述的氣體預(yù)分布器的多孔擋板為橢圓形，上部的橢圓形多孔擋板 的面積大于相鄰下部橢圓形多孔擋板的面積。氣體預(yù)分布器由分布器筒體和兩塊球形多孔
擋板組成，多孔上擋板中間開有大孔，該孔的直徑d與分布器筒體D之比為i : 2 4 : 5，
其余布滿小孔，開孔率為30 60% ;多孔下?lián)醢彘_有小孔，開孔率比多孔上擋板的小，開孔 率為25 50% ;分布器筒體與多孔上擋板之間的側(cè)向環(huán)隙高度Hl與多孔上、下?lián)醢逯g
的側(cè)向環(huán)隙高度H2之比為i : 1 2 : i。氣體預(yù)分布器由分布器筒體和兩塊橢圓形多孔 擋板組成，多孔上擋板中間開有大孔，該孔的直徑d與分布器筒體D之比為i : 2 4 : 5，
其余布滿小孔，開孔率為30 60% ;多孔下?lián)醢彘_有小孔，開孔率比多孔上擋板的小，開孔 率為25 50% ;分布器筒體與多孔上擋板之間的側(cè)向環(huán)隙高度Hl與多孔上、下?lián)醢逯g
的側(cè)向環(huán)隙高度H2之比為i : 1 2 : i。氣體預(yù)分布器的多孔擋板上的小孔可為圓形、
橢圓形或四方形，優(yōu)選圓形。氣體預(yù)分布器的多孔擋板周邊夾角為20° < a <80° 。 本實用新型的軸向流固定床氣固催化反應(yīng)器中，進口氣體預(yù)分布器、上部均化空 間、上部惰性填料層、下部惰性填料層以及下部均化空間等都是為了實現(xiàn)氣流在催化劑床 層中均勻分布這個主要目標(biāo)而采取的技術(shù)措施。若不設(shè)置進口氣體預(yù)分布器，氣體從進口 管道以射流狀態(tài)進入反應(yīng)器時，流道面積突然擴大，導(dǎo)致反應(yīng)器徑向截面上氣流分布極不 均勻。高速射流持續(xù)沖擊固定床表面，將在固定床表面形成凹坑(空穴)，嚴(yán)重惡化催化劑 床層中氣流分布。通過設(shè)置氣體預(yù)分布器，對進口氣流實行導(dǎo)流，迫使氣流改變方向，迅速 沿徑向分散到反應(yīng)器的整個徑向截面上，從而大大縮短進口射流擴散到整個徑向截面上所 需空間高度，提高反應(yīng)器容積利用率。在進口氣體預(yù)分布器同固定床層之間留出一段空間， 是由于進口氣體預(yù)分布器造成的初級不穩(wěn)定流動狀態(tài)必須經(jīng)歷一個緩和均化過程，借助于 湍流動量傳遞，才能形成比較穩(wěn)定的流態(tài)和比較均勻的分布。因此，這段空間稱之為均化空 間。初裝的包括催化劑床層和惰性填料層在內(nèi)的固定床層，其上端不宜伸入反應(yīng)器上封頭 中。因為反應(yīng)器投入運行后，在氣流持續(xù)通過固定床層過程中，床層將發(fā)生沉降，而且只是 垂直方向沉降。如果初裝的固定床層伸入上封頭中，那末床層沉降后，其上端面將是中間 高，周圍低，造成床層厚度不均勻，不利于氣流均布。因此，均化空間高度應(yīng)當(dāng)大于反應(yīng)器上 封頭高度。在催化劑床層的上面鋪蓋一定厚度的惰性填料層(通常采用惰性瓷球)是保證 氣流在催化劑床層中實現(xiàn)均勻分布的重要措施。反應(yīng)器的上部瓷球?qū)佑纱蟆⒅?、小三層瓷?構(gòu)成，三者所起作用各不相同。通過計算可知，在相同的表觀氣速和相同的層厚下，它們的 壓降相差頗大。小瓷球?qū)拥淖枇艽?，它起到分散氣流的作用，但單個小瓷球重量輕，容易 被氣流吹散；單個大瓷球的重量大，把它鋪在最上層，能抵抗氣流沖擊，保持床面平整；中 瓷球的體積介于小瓷球和大瓷球之間，把它鋪在中間，起過渡作用。但是，在滿足反應(yīng)器床 層內(nèi)氣體均勻分布要求的同時，三層瓷球的厚度不易太厚，否則會增大反應(yīng)器的壓降損失。 催化劑床層之下鋪墊的下部瓷球?qū)映似鹬С凶饔猛?，還起到增加阻力的作用，可防止氣 流過早向中央出口管集中，而造成催化劑床層下部氣流分布不均勻。換言之，它的作用是使 氣體向中央出口管集中所引起的氣流分布不均發(fā)生在惰性瓷球?qū)又?，而不是催化劑床層?部，從而避免催化劑床層中出現(xiàn)死區(qū)，提高催化劑利用率。同樣，在支撐篩板到反應(yīng)器出口 留出一段空間，也是為了緩和氣流向中央出料口集中時，由于流道面積突然縮小所引起的 反應(yīng)器徑向截面上氣流分布不均。 本實用新型的軸向流固定床氣固催化反應(yīng)器中，由于采用由分布器筒體(13)，多孔上擋板(15)和多孔下?lián)醢?17)組成的氣體預(yù)分布器，使絕大部分反應(yīng)物流在通過氣體 預(yù)分布器的側(cè)向環(huán)隙徑向流動的同時，部分反應(yīng)物流通過氣體預(yù)分布器擋板上的孔隙軸向 流動，從而消除了氣體預(yù)分布器的擋板周圍、底部以及靠近反應(yīng)器上封頭壁面區(qū)域出現(xiàn)的 渦流現(xiàn)象和能量損失，降低了上部均化空間和惰性填料層的高度，使反應(yīng)物流氣體能更加 均勻地分布于反應(yīng)器的催化劑床層中，從而達到提高催化劑利用率和降低反應(yīng)器壓降的目 的。經(jīng)試驗證實，通過合理設(shè)計多孔上擋板的大孔直徑與分布器筒體直徑的比例，兩側(cè)向環(huán) 隙的高度，上、下多孔擋板的開孔率，擋板周邊夾角等參數(shù)，就可保證氣體預(yù)分布器具有較 好的氣體分布效果，保證反應(yīng)器內(nèi)氣流均勻分布，其催化劑床層同一截面均勻度最大偏差 小于5. 0%，取得了較好的技術(shù)效果。

圖1是典型的軸向流固定床氣固催化反應(yīng)器示意圖。 圖2是分布不良的大直徑軸向流固定床氣固催化反應(yīng)器示意圖。 圖3是圓錐形單級擋板型進口氣體預(yù)分布器結(jié)構(gòu)圖。 圖4是本實用新型兩級多孔擋板型進口氣體預(yù)分布器結(jié)構(gòu)圖。 圖1中，1為進料口 ， 2為上封頭，3為進口氣體預(yù)分布器，4為上部均化空間，5為上
部惰性填料層，6為反應(yīng)器筒體，7為催化劑床層，8為下部惰性填料層，9為支撐篩板，10為
下部均化空間，11為下封頭，12為出料口 。 圖2中，2. 1代表氣體的主要流線，2. 2為催化劑床層頂部，2. 3為由于進口氣體射 流的沖刷作用，在催化劑床層頂部中央形成的凹坑(空穴)，2. 4指通過氣流很少的部位， 2. 5為幾乎沒有氣流通過的"死區(qū)"。 圖3中，3. 1為圓錐形單級擋板型進口氣體預(yù)分布器的分布器筒體，3. 2為懸吊單 級擋板的垂直拉筋，3.3為圓錐形單級擋板。D是進口氣體預(yù)分布器筒體內(nèi)徑，Din是反應(yīng)器 進料口內(nèi)徑，H是進口氣體預(yù)分布器側(cè)向環(huán)隙高度，a是圓錐形單級擋板的圓錐角。 圖4中，1為進料口， 13為分布器筒體，14為分布器筒體與多孔上擋板之間的垂直 拉筋，其數(shù)量為4 8根，按均勻分布方式焊接在進口氣體預(yù)分布器筒體內(nèi)側(cè)，15為多孔上 擋板，16為多孔上擋板與多孔下?lián)醢逯g的的垂直拉筋，其數(shù)量為4 8根，按均勻分布方 式焊接在擋板上，17為多孔下?lián)醢?，d為多孔上擋板中心的大孔直徑，D為進口氣體預(yù)分布 器筒體內(nèi)徑，Din是反應(yīng)器進料口內(nèi)徑，(pl為多孔上擋板的小孔直徑，cp2為多孔下?lián)醢宓男?孔直徑，Hl為分布器筒體與多孔上擋板之間的側(cè)向環(huán)隙高度，H2多孔上擋板與多孔下?lián)醢?之間的側(cè)向環(huán)隙高度，a為擋板周邊夾角。 圖1中原料工作流程為反應(yīng)物流由反應(yīng)器的進料口引入，經(jīng)反應(yīng)器進口處的氣 體預(yù)分布器均勻分布后，進入反應(yīng)器的上部均化空間內(nèi)，經(jīng)上部惰性填料層進入催化劑床 層內(nèi)，與催化劑床層中的催化劑接觸反應(yīng)，生成的反應(yīng)流出物經(jīng)下部惰性填料層和支撐篩 板進入反應(yīng)器下部空間，最后由反應(yīng)器出料口引出。 下面通過實施例對本實用新型作進一步的闡述。
具體實施方式
實施例1[0026] 軸向流固定床氣固催化反應(yīng)器內(nèi)徑為2米，進料口內(nèi)徑Din為350毫米，采用如圖 4所示兩級多孔擋板型進口氣體預(yù)分布器，上、下多孔擋板為球形多孔擋板，分布器筒體與 多孔上擋板之間通過4根均勻分布的拉筋連接，多孔上擋板和多孔下?lián)醢逯g通過4根均 勻分布的拉筋連接。分布器筒體內(nèi)徑D為300毫米，多孔上擋板的大孔直徑d為150毫米， 圓形小孔直徑cpl為5毫米，開孔率為30%，多孔下?lián)醢宓膱A形小孔直徑(()2為5毫米，開孔率 為25X，分布器筒體與多孔上擋板之間的側(cè)向環(huán)隙高度H1為130毫米，多孔上、下?lián)醢逯?間的側(cè)向環(huán)隙高度H2為65毫米，多孔擋板周邊夾角a為20° 。該反應(yīng)器內(nèi)部上部均化 空間高度為0. 7米，銅系催化劑床層厚度為5. 6米，上、下瓷球?qū)雍穸染鶠?00毫米，其中 (p3、 (pl6的兩種瓷球各占1/2，下部均化空間高度為0.3米。在以上結(jié)構(gòu)參數(shù)下，按本實用 新型對草酸酯加氫生產(chǎn)乙二醇的軸向流固定床反應(yīng)器進行設(shè)計，可以得到較理想的氣體流 動效果。按本實用新型方法設(shè)計的軸向流固定床反應(yīng)器，配合使用200毫米高的上部惰性 填充層，其催化劑床層同一截面均勻度最大偏差小于2. 3%，催化劑的利用率為99. 6%。實施例2
軸向流固定床氣固催化反應(yīng)器內(nèi)徑為4米，進料口內(nèi)徑Din為700毫米，采用如 圖4所示兩級多孔擋板型進口氣體預(yù)分布器，上、下多孔擋板為球形多孔擋板，分布器筒體 與多孔上擋板之間通過8根均勻分布的拉筋連接，多孔上擋板和多孔下?lián)醢逯g通過8根 均勻分布的拉筋連接。分布器筒體內(nèi)徑D為660毫米，多孔上擋板的大孔直徑d為500毫 米，圓形小孔直徑cpl為8毫米，開孔率為60X，多孔下?lián)醢宓膱A形小孔直徑cp2為8毫米，開 孔率為50X，分布器筒體與多孔上擋板之間的側(cè)向環(huán)隙高度H1為240毫米，多孔上、下?lián)?板之間的側(cè)向環(huán)隙高度H2為200毫米，多孔擋板周邊夾角a為60° 。該反應(yīng)器內(nèi)部上部 均化空間高度為2米，銅系催化劑床層厚度為8. 0米，上、下瓷球?qū)雍穸染鶠?00毫米，其中 cp3、 cp9、 cpl6的三種瓷球各占l/3，下部均化空間高度為0.8米。在以上結(jié)構(gòu)參數(shù)下，按本實 用新型對草酸酯加氫生產(chǎn)乙二醇的軸向流固定床反應(yīng)器進行設(shè)計，可以得到較理想的氣體 流動效果。按本實用新型方法設(shè)計的軸向流固定床反應(yīng)器，配合使用300毫米高的上部惰 性填充層，其催化劑床層同一截面均勻度最大偏差小于3. 3%，催化劑的利用率為99. 2%。實施例3
軸向流固定床氣固催化反應(yīng)器內(nèi)徑為3. 4米，進料口內(nèi)徑Din為600毫米，采用如 圖4所示兩級多孔擋板型進口氣體預(yù)分布器，上、下多孔擋板為球形多孔擋板，分布器筒體 與多孔上擋板之間通過6根均勻分布的拉筋連接，多孔上擋板和多孔下?lián)醢逯g通過6根 均勻分布的拉筋連接。分布器筒體內(nèi)徑D為540毫米，多孔上擋板的大孔直徑d為360毫 米，圓形小孔直徑cpl為6毫米，開孔率為40X，多孔下?lián)醢宓膱A形小孔直徑(p2為8毫米，開 孔率為35X，分布器筒體與多孔上擋板之間的側(cè)向環(huán)隙高度H1為180毫米，多孔上、下?lián)醢?之間的側(cè)向環(huán)隙高度H2為180毫米，多孔擋板周邊夾角a為40° 。該反應(yīng)器內(nèi)部上部均 化空間高度為1. 8米，銅系催化劑床層厚度為6. 5米，上、下瓷球?qū)雍穸染鶠?00毫米，其中 (p3、 cp9、 cpl6的三種瓷球各占l/3，下部均化空間高度為0.7米。在以上結(jié)構(gòu)參數(shù)下，按本實 用新型對草酸酯加氫生產(chǎn)乙二醇的軸向流固定床反應(yīng)器進行設(shè)計，可以得到較理想的氣體 流動效果。按本實用新型方法設(shè)計的軸向流固定床反應(yīng)器，配合使用300毫米高的上部惰 性填充層，其催化劑床層同一截面均勻度最大偏差小于2. 8%，催化劑的利用率為99. 3%。實施例4[0032] 軸向流固定床氣固催化反應(yīng)器內(nèi)徑為4米，進料口內(nèi)徑Din為700毫米，采用如圖 4所示兩級多孔擋板型進口氣體預(yù)分布器，上、下多孔擋板為橢圓形多孔擋板，分布器筒體 與多孔上擋板之間通過8根均勻分布的拉筋連接，多孔上擋板和多孔下?lián)醢逯g通過8根 均勻分布的拉筋連接。分布器筒體內(nèi)徑D為660毫米，多孔上擋板的大孔直徑d為450毫 米，圓形小孔直徑9l為8毫米，開孔率為52X，多孔下?lián)醢宓膱A形小孔直徑cp2為8毫米，開 孔率為40X，分布器筒體與多孔上擋板之間的側(cè)向環(huán)隙高度H1為240毫米，多孔上、下?lián)?板之間的側(cè)向環(huán)隙高度H2為160毫米，多孔擋板周邊夾角a為80° 。該反應(yīng)器內(nèi)部上部 均化空間高度為2米，銅系催化劑床層厚度為8. 0米，上、下瓷球?qū)雍穸染鶠?00毫米，其中 cp3、 cp9、 916的三種瓷球各占l/3，下部均化空間高度為0.8米。在以上結(jié)構(gòu)參數(shù)下，按本實 用新型對草酸酯加氫生產(chǎn)乙二醇的軸向流固定床反應(yīng)器進行設(shè)計，可以得到較理想的氣體 流動效果。按本實用新型方法設(shè)計的軸向流固定床反應(yīng)器，配合使用300毫米高的上部惰 性填充層，其催化劑床層同一截面均勻度最大偏差小于3. 6%，催化劑的利用率為99. 0%實施例5
軸向流固定床氣固催化反應(yīng)器內(nèi)徑為3. 4米，進料口內(nèi)徑Din為600毫米，采用如 圖4所示兩級多孔擋板型進口氣體預(yù)分布器，上、下多孔擋板為橢圓形多孔擋板，分布器筒 體與多孔上擋板之間通過6根均勻分布的拉筋連接，多孔上擋板和多孔下?lián)醢逯g通過6 根均勻分布的拉筋連接。分布器筒體內(nèi)徑D為540毫米，多孔上擋板的大孔直徑d為360 毫米，圓形小孔直徑cpl為6毫米，開孔率為40% ，多孔下?lián)醢宓膱A形小孔直徑cp2為6毫米，開 孔率為35% ，分布器筒體與多孔上擋板之間的側(cè)向環(huán)隙高度Hl為200毫米，多孔上、下?lián)醢?之間的側(cè)向環(huán)隙高度H2為180毫米，多孔擋板周邊夾角a為45° 。該反應(yīng)器內(nèi)部上部均 化空間高度為1. 8米，銅系催化劑床層厚度為6. 5米，上、下瓷球?qū)雍穸染鶠?00毫米，其中 cp3、 cp9、 916的三種瓷球各占l/3，下部均化空間高度為0.7米。在以上結(jié)構(gòu)參數(shù)下，按本實 用新型對草酸酯加氫生產(chǎn)乙二醇的軸向流固定床反應(yīng)器進行設(shè)計，可以得到較理想的氣體 流動效果。按本實用新型方法設(shè)計的軸向流固定床反應(yīng)器，配合使用300毫米高的上部惰 性填充層，其催化劑床層同一截面均勻度最大偏差小于3. 2%，催化劑的利用率為99. 2%實施例6
軸向流固定床氣固催化反應(yīng)器內(nèi)徑為2米，進料口內(nèi)徑Din為350毫米，采用如圖 4所示兩級多孔擋板型進口氣體預(yù)分布器，上、下多孔擋板為橢圓形多孔擋板，分布器筒體 與多孔上擋板之間通過4根均勻分布的拉筋連接，多孔上擋板和多孔下?lián)醢逯g通過4根 均勻分布的拉筋連接。分布器筒體內(nèi)徑D為300毫米，多孔上擋板的大孔直徑d為150毫 米，圓形小孔直徑cpl為5毫米，開孔率為30%，多孔下?lián)醢宓膱A形小孔直徑92為5毫米，開 孔率為25X，分布器筒體與多孔上擋板之間的側(cè)向環(huán)隙高度H1為130毫米，多孔上、下?lián)醢?之間的側(cè)向環(huán)隙高度H2為75毫米，多孔擋板周邊夾角a為30° 。該反應(yīng)器內(nèi)部上部均 化空間高度為0. 7米，銅系催化劑床層厚度為5. 6米，上、下瓷球?qū)雍穸染鶠?00毫米，其中 (p3、 cpl6的兩種瓷球各占l/2，下部均化空間高度為0.3米。在以上結(jié)構(gòu)參數(shù)下，按本實用 新型對草酸酯加氫生產(chǎn)乙二醇的軸向流固定床反應(yīng)器進行設(shè)計，可以得到較理想的氣體流 動效果。按本實用新型方法設(shè)計的軸向流固定床反應(yīng)器，配合使用200毫米高的上部惰性 填充層，其催化劑床層同一截面均勻度最大偏差小于2. 5%，催化劑的利用率為99. 5%。比較例1[0038] 某草酸酯加氫生產(chǎn)乙二醇的軸向流固定床氣固催化反應(yīng)器的條件和結(jié)構(gòu)參數(shù)與 實施例1相同，唯一不同之處是它采用單級擋板型進口氣體預(yù)分布器。反應(yīng)器需配合使用 至少450毫米高上部惰性填充層，其催化劑床層同一截面均勻度最大偏差小于5. 6%，催化 劑利用率為96. 5% 。實施例1的反應(yīng)器壓降損失比本比較例小20. 5% 。比較例2
實施例2的草酸酯加氫生產(chǎn)乙二醇的軸向流固定床氣固催化反應(yīng)器之進口氣體 預(yù)分布器的兩級開孔球形擋板改成平板形單級擋板，其他結(jié)構(gòu)參數(shù)均不變。在所有條件均 與實施例2相同的條件下，反應(yīng)器需配合使用至少450毫米高上部惰性填充層，其催化劑床 層同一截面均勻度最大偏差小于7. 2%，催化劑利用率為90. 9% 。實施例2的反應(yīng)器壓降 損失比本比較例小11.8%。比較例3
實施例3的草酸酯加氫生產(chǎn)乙二醇的軸向流固定床氣固催化反應(yīng)器之進口氣體 預(yù)分布器的兩級開孔球形擋板改成平板形單級擋板，其他結(jié)構(gòu)參數(shù)均不變。在所有條件均 與實施例3相同的條件下，反應(yīng)器需配合使用至少450毫米高上部惰性填充層，其催化劑床 層同一截面均勻度最大偏差小于6. 4%，催化劑利用率為92. 8%。實施例3的反應(yīng)器壓降 損失比本比較例小10.6%。比較例4
實施例4的草酸酯加氫生產(chǎn)乙二醇的軸向流固定床氣固催化反應(yīng)器之進口氣體 預(yù)分布器的兩級開孔橢圓形擋板改成平板形單級擋板，其他結(jié)構(gòu)參數(shù)均不變。在所有條件 均與實施例4相同的條件下，反應(yīng)器需配合使用至少450毫米高上部惰性填充層，其催化劑 床層同一截面均勻度最大偏差小于7. 0%，催化劑利用率為91. 2% 。實施例2的反應(yīng)器壓 降損失 本比較例小11.5%。
權(quán)利要求一種軸向流固定床氣固催化反應(yīng)器，反應(yīng)器殼體包括上封頭、筒體、下封頭，反應(yīng)器殼體內(nèi)自上而下包括進料口、氣體預(yù)分布器、上部均化空間、上部惰性填料層、催化劑床層、下部惰性填料層、支撐篩板、下部均化空間和出料口，其中氣體預(yù)分布器插在進料口內(nèi)，并部分伸入均化空間；進口氣體預(yù)分布器的結(jié)構(gòu)如下上部為伸入均化空間的圓筒形筒體(13)，下部為面積大于或等于圓筒形筒體垂直投影面積的多孔上擋板(15)和面積小于多孔上擋板面積的多孔下?lián)醢?17)，多孔上擋板(15)與多孔下?lián)醢?17)為上下串接的同心的橢圓形或球形擋板，其擋板周邊夾角為10°＜α＜90°，圓筒形筒體(13)與多孔上擋板(15)間通過分布于圓筒形筒體內(nèi)側(cè)的垂直拉筋(14)連接，且形成側(cè)向環(huán)隙，多孔上擋板(15)中心開有大孔，其余布滿小孔，多孔上擋板(15)與多孔下?lián)醢?17)間通過焊接在擋板上的垂直拉筋(16)連接，且形成側(cè)向環(huán)隙，多孔下?lián)醢?17)上布滿小孔，多孔上擋板的開孔率大于多孔下?lián)醢宓拈_孔率。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向流固定床氣固催化反應(yīng)器，其特征在于所述的氣體預(yù)分 布器包括分布器筒體和兩塊多孔擋板，所述的多孔擋板間上下串接，分布器筒體與多孔上 擋板之間通過均勻分布的4 8根拉筋連接，多孔擋板間通過均勻分布的4 8根拉筋連 接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向流固定床氣固催化反應(yīng)器，其特征在于當(dāng)反應(yīng)器上封頭 為球形時，所述的氣體預(yù)分布器的多孔擋板為球形，上部的球形多孔擋板的面積大于相鄰 下部球形多孔擋板的面積。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向流固定床氣固催化反應(yīng)器，其特征在于當(dāng)反應(yīng)器上封頭 為橢圓形時，所述的氣體預(yù)分布器的多孔擋板為橢圓形，上部的橢圓形多孔擋板的面積大 于相鄰下部橢圓形多孔擋板的面積。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向流固定床氣固催化反應(yīng)器，其特征在于氣體預(yù)分布器由 分布器筒體和兩塊球形多孔擋板組成，多孔上擋板中間開有大孔，該孔的直徑d與分布器 筒體D之比為1 : 2 4 : 5，其余布滿小孔，開孔率為30 60% ;多孔下?lián)醢彘_有小孔， 開孔率比多孔上擋板的小，開孔率為25 50% ;分布器筒體與多孔上擋板之間的側(cè)向環(huán)隙 高度H1與多孔上、下?lián)醢逯g的側(cè)向環(huán)隙高度H2之比為1 : 1 2 : 1。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向流固定床氣固催化反應(yīng)器，其特征在于氣體預(yù)分布器由 分布器筒體和兩塊橢圓形多孔擋板組成，多孔上擋板中間開有大孔，該孔的直徑d與分布 器筒體D之比為1 : 2 4 : 5，其余布滿小孔，開孔率為30 60% ;多孔下?lián)醢彘_有小 孔，開孔率比多孔上擋板的小，開孔率為25 50% ;分布器筒體與多孔上擋板之間的側(cè)向 環(huán)隙高度H1與多孔上、下?lián)醢逯g的側(cè)向環(huán)隙高度H2之比為1 : 1 2 : 1。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向流固定床氣固催化反應(yīng)器，其特征在于氣體預(yù)分布器的 多孔擋板上的小孔為圓形、橢圓形或四方形。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向流固定床氣固催化反應(yīng)器，其特征在于氣體預(yù)分布器的 多孔擋板周邊夾角為20° < a < 80° 。
專利摘要本實用新型涉及一種軸向流固定床氣固催化反應(yīng)器，主要解決以往技術(shù)中存在的反應(yīng)物氣流經(jīng)固定床反應(yīng)器進口處的氣體預(yù)分布器后分布不均，存在回流，導(dǎo)致反應(yīng)器催化劑床層中氣流分布不均勻，催化劑不能均勻而充分地被利用，而且反應(yīng)器壓降損失較大的問題。本實用新型通過采用具有兩級開孔擋板型進口氣體預(yù)分布器的軸向流固定床反應(yīng)器，其進口氣體預(yù)分布器由分布器筒體(13)，多孔上擋板(15)和多孔下?lián)醢?17)組成，多孔上擋板與多孔下?lián)醢鍨樯舷麓拥耐牡臋E圓形或球形擋板，分布器筒體與上擋板之間以及上、下?lián)醢逯g分別通過垂直拉筋連接，且形成側(cè)向環(huán)隙的技術(shù)方案，較好地解決了該問題，可用于氣固相催化反應(yīng)。
文檔編號C07C31/20GK201454503SQ200920074448
公開日2010年5月12日 申請日期2009年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月31日
發(fā)明者孫鳳俠, 朱志焱, 王萬民, 蒯駿 申請人:中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院