專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于催化反應(yīng)的反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于催化反應(yīng)的反應(yīng)器，特別是關(guān)于一種催化反應(yīng)的軸徑向固定床反應(yīng)器。
工業(yè)上進(jìn)行可逆放熱或吸熱催化反應(yīng)，如合成氨、合成甲醇和乙苯脫氫制苯乙烯等，為使反應(yīng)過(guò)程能在最佳溫度條件下進(jìn)行，必須在反應(yīng)時(shí)不斷地移去反應(yīng)熱或補(bǔ)充熱量，以便獲得最高的轉(zhuǎn)化率。為達(dá)到上述要求，人們?cè)O(shè)計(jì)了許多型式的反應(yīng)器，以滿(mǎn)足上述條件。具體可歸納如下(1)連續(xù)換熱式反應(yīng)器，即邊反應(yīng)邊以冷卻管換熱，如中小型合成氨廠(chǎng)中的反應(yīng)器，其內(nèi)件采用軸向冷管型催化劑筐，但這類(lèi)反應(yīng)器存在嚴(yán)重的冷壁效應(yīng)，催化劑還原不徹底，床層阻力過(guò)大等缺點(diǎn)，因此將逐漸被淘汰。
(2)多段段間間接換熱式反應(yīng)器，即催化劑層中為絕熱反應(yīng)，而段間設(shè)置換熱器，如蒙特卡蒂尼段間副產(chǎn)蒸汽式換熱器、托魯索S一200段間間接換熱式反應(yīng)器。這類(lèi)反應(yīng)器由于內(nèi)件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不適合在中小型反應(yīng)器中使用。
(3)多段軸向冷激式反應(yīng)器，即催化劑層中為絕熱反應(yīng)，段間進(jìn)行激冷，如凱洛格多段冷激式反應(yīng)器、美國(guó)專(zhuān)利US3475136、中國(guó)專(zhuān)利87100963中所公開(kāi)的反應(yīng)器。這類(lèi)反應(yīng)器的內(nèi)件(主要是催化劑筐)雖有結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、安裝方便、催化劑還原好等優(yōu)點(diǎn)，但由于反應(yīng)物流系軸向流動(dòng)，整個(gè)反應(yīng)器壓降較大，因此不能采用高活性的小顆粒催化劑，從而限制了生產(chǎn)能力的發(fā)揮。
(4)徑向流動(dòng)式反應(yīng)器，即合成氣在催化劑床層中為徑向流動(dòng)，如歐洲專(zhuān)利EP007743、美國(guó)專(zhuān)利US3918913、US4181701、US4372920和US4405562中所公開(kāi)的徑向流動(dòng)式反應(yīng)器。這類(lèi)反應(yīng)器具有阻力小、允許采用小顆粒催化劑、反應(yīng)轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)點(diǎn)，但其內(nèi)件組裝、催化劑的裝填均需人進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行。由于流體流動(dòng)存在死區(qū)，催化劑利用率不高。
為解決上述軸向型和徑向型兩種反應(yīng)器存在的不足，盡可能發(fā)揮兩種反應(yīng)器各自的優(yōu)點(diǎn)，文獻(xiàn)CN86200368U公開(kāi)了一種軸徑向冷管型氨合成塔催化劑筐，它是將催化劑床層分為軸向段和徑向段，其中軸向段位于徑向段的上面。這種反應(yīng)器由于上部有一個(gè)軸向段既保留了徑向反應(yīng)器生產(chǎn)能力大、凈值高的優(yōu)點(diǎn)，又提高了催化劑的利用率。在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中，隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行，催化劑床層會(huì)發(fā)生軸向和徑向沉降，因此隨著反應(yīng)時(shí)間的推移，原有軸向段催化劑的優(yōu)勢(shì)會(huì)逐漸消失，而由于徑向和軸向沉降造成反應(yīng)氣短路現(xiàn)象的加劇，導(dǎo)致反應(yīng)轉(zhuǎn)化率下降。
本實(shí)用新型的目的是為了克服上述軸徑向反應(yīng)器存在軸向段反應(yīng)氣短路而使反應(yīng)轉(zhuǎn)化率降低的缺點(diǎn)，提供一種用于催化反應(yīng)的新型催化反應(yīng)器。該反應(yīng)器具有催化劑利用率高，不會(huì)形成反應(yīng)氣短路的特點(diǎn)。
本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種用于催化反應(yīng)的反應(yīng)器，包括筒體、進(jìn)料管、出料管、內(nèi)分布筒和外分布筒，內(nèi)分布筒和外分布筒形成一個(gè)催化劑筐，內(nèi)分布筒和外分布筒在催化劑筐相應(yīng)部分開(kāi)有小孔，催化劑筐分為徑向段和軸向段兩部分，軸向段在催化劑筐上段，徑向段在催化劑筐下段，在內(nèi)分布筒的軸向段壁上連接有一深入催化劑床層的環(huán)形凸緣，其中環(huán)形凸緣深入催化劑床層的頂部，與內(nèi)分布筒圓周面的直線(xiàn)間距為5毫米～催化劑床層厚度的50％，環(huán)形凸緣的下端點(diǎn)與內(nèi)分布筒徑向段和軸向段的交接處相連，內(nèi)分布筒的軸向段部分不開(kāi)小孔。
上述技術(shù)方案中，環(huán)形凸緣的截面形狀優(yōu)選方案為拋物線(xiàn)型、三角形尖頭、園頭或直線(xiàn)，環(huán)形凸緣截面的對(duì)稱(chēng)線(xiàn)與內(nèi)分布筒垂直或與垂直線(xiàn)成小于正負(fù)70度的角度，軸向段高度為40～1500毫米，軸向段頂部采用無(wú)蓋或開(kāi)有許多小孔的封蓋。
這種改進(jìn)后的軸徑向反應(yīng)器，集中了軸向型反應(yīng)器和徑向型反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)，克服了它們的缺點(diǎn)。由于催化劑筐分為徑向段和軸向段兩部分，使得軸向段的催化劑能得到充分的利用，同時(shí)由于環(huán)形凸緣的存在，隨著反應(yīng)裝置的不斷運(yùn)轉(zhuǎn)，即使發(fā)生催化劑床層徑向和軸向自然沉降或由于催化劑磨損造成的沉降，也不會(huì)造成以往反應(yīng)氣體短路，從而避免了反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的降低問(wèn)題，取得了較好的技術(shù)效果。
附


圖1為本實(shí)用新型反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
附
圖1中1為軸徑向反應(yīng)器，2為徑向段，3為軸向段，4為反應(yīng)氣進(jìn)料口，5為外分布筒，6為為反應(yīng)物出料口，7為內(nèi)分布筒，8為環(huán)形凸緣。
為取得更好的氣體分布效果，在
圖1中內(nèi)分布筒內(nèi)還可以安裝有倒錐形的氣體分布器。
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的闡述。實(shí)施例1乙苯/蒸汽混合物的催化脫氫在附
圖1的反應(yīng)器中進(jìn)行，使用的催化劑采用鐵一鉀一鈰一鉬體系。反應(yīng)器內(nèi)分布筒直徑為1150毫米，床層徑向厚度為600毫米，靜態(tài)總高度為5500毫米。反應(yīng)器軸向段3與徑向段2在內(nèi)分布筒7的交接處的凸緣8形狀為三角形，深入催化劑床層的三角形頂角α為40度，頂角的對(duì)稱(chēng)線(xiàn)垂直于內(nèi)分布筒(即β角為0)，凸緣頂部與內(nèi)分布筒的垂直高度為100毫米。反應(yīng)物料進(jìn)第一反應(yīng)器的溫度為620℃，壓力為58KPa，流量為32257.2千克/小時(shí)，反應(yīng)結(jié)果見(jiàn)表1。比較例1反應(yīng)器幾何尺寸同實(shí)施例1，催化劑與反應(yīng)工藝條件同實(shí)施例1，只是
圖1中反應(yīng)器軸向段3與徑向段2在內(nèi)分布筒7的交接處無(wú)凸緣。經(jīng)反應(yīng)一段時(shí)間后，催化劑床層徑向沉降為20毫米。反應(yīng)結(jié)果見(jiàn)表1。比較例2只是催化劑床層徑向沉降40毫米，其它條件同比較例1，反應(yīng)結(jié)果見(jiàn)表1。比較例3只是催化劑床層徑向沉降60毫米，其它條件同比較例1，反應(yīng)結(jié)果見(jiàn)表1。
從表1可以看出，以往的軸徑向反應(yīng)器，由于徑向沉降，致使反應(yīng)氣體短路現(xiàn)象嚴(yán)重造成乙苯轉(zhuǎn)化率下降，從而會(huì)影響苯乙烯的單程收率。
表權(quán)利要求1.一種用于催化反應(yīng)的反應(yīng)器，包括筒體、進(jìn)料管、出料管、內(nèi)分布筒和外分布筒，內(nèi)分布筒和外分布筒形成一個(gè)催化劑筐，內(nèi)分布筒和外分布筒在催化劑筐相應(yīng)部分開(kāi)有小孔，催化劑筐分為徑向段和軸向段兩部分，軸向段在催化劑筐上段，徑向段在催化劑筐下段，其特征在于在內(nèi)分布筒的軸向段壁上連接有一深入催化劑床層的環(huán)形凸緣，其中環(huán)形凸緣深入催化劑床層的頂部，與內(nèi)分布筒圓周面的直線(xiàn)間距為5毫米～催化劑床層厚度的50％，環(huán)形凸緣的下端點(diǎn)與內(nèi)分布筒徑向段和軸向段的交接處相連，內(nèi)分布筒的軸向段部分不開(kāi)小孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于催化反應(yīng)的反應(yīng)器，其特征在于環(huán)形凸緣的截面形狀為拋物線(xiàn)型、三角形尖頭、園頭或直線(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于催化反應(yīng)的反應(yīng)器，其特征在于軸向段高度為40～1500毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于催化反應(yīng)的反應(yīng)器，其特征在于軸向段頂部采用無(wú)蓋或開(kāi)有許多小孔的封蓋。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于催化反應(yīng)的反應(yīng)器,主要解決以往反應(yīng)器存在由于徑向和軸向沉降造成反應(yīng)氣體短路,反應(yīng)轉(zhuǎn)化率降低的缺點(diǎn)。本實(shí)用新型通過(guò)采用反應(yīng)器包括殼體、進(jìn)料管、出料管、內(nèi)分布筒和外分布筒,催化劑床層分為軸向段和徑向段,徑向段床層位于軸向段床層的下方,在內(nèi)分布筒的軸向段壁上連接有一深入催化劑床層的環(huán)形凸緣的技術(shù)方案,較好地解決了該問(wèn)題。本實(shí)用新型的反應(yīng)器具有催化劑利用率高、反應(yīng)氣體不會(huì)形成短路的優(yōu)點(diǎn),可用于工業(yè)生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B01J8/02GK2471401SQ0123866
公開(kāi)日2002年1月16日 申請(qǐng)日期2001年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月4日
發(fā)明者邵百祥, 張惠明, 沈偉 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司上海石油化工研究院