專利名稱：軸向流絕熱固定床反應器的分布器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于軸向流絕熱固定床反應器的分布器。特別是關于用于碳四及以上烯烴催化裂解制丙烯的軸向流絕熱固定床反應器的分布器。
背景技術：
軸向流固定床反應器的主要優(yōu)點是床層內流體的流動接近活塞流，化學反應速度較快；可用較少量的催化劑和較小的反應器容積獲得較大的生產能力；流體的停留時間可以嚴格控制，溫度分布可以適當調節(jié)，有利于提高化學反應的轉化率和選擇性。此外，軸向固定床反應器結構簡單、操作方便，投資費用低，床中催化劑機械磨損小，可在高溫高壓下操作，因此在石油化工中獲得廣泛的應用。
近年來隨著石油化學工業(yè)的發(fā)展和規(guī)模的擴大，軸向固定床反應器的直徑不斷增大，反應器內流體的均布問題就成為工程開發(fā)的關鍵問題之一，特別是對于要求壓力低或負壓的薄催化劑床層的反應系統(tǒng)，其反應器內的流體均布問題就更困難。床層內的流體分布直接影響床層中的傳熱傳質以及化學反應等過程，影響催化劑及反應器的利用效率，影響催化劑的選擇性和轉化率。因此，固定床反應器內的流體均布技術越來越為人們所重視?，F在出現的流體分布結構可分為兩大類一類是增加流體流動阻力，如在催化劑床層前設置填料層或一塊開孔率較小的多孔板。此種方法的實質是使氣體由進口管道進入反應器時，形成的射流撞擊在填料層或多孔板上，造成徑向壓力梯度，迫使氣流改變流向，分散至整個反應器截面。由于氣流中有相當一部分能量耗散在與均布作用無關的摩擦及旋渦損失中，效率較低；并且不適用于薄層反應器。另一類是在固定床反應器的流體進口處設置流體分布器，如CN2075277U、US4938422、US368597，其優(yōu)點是即能使流體較均勻地分布于反應器截面上，又不導致過大的能量損耗。但對大直徑薄層反應器，其反應器進口處設置的流體分布器要求比較高，分布器結構比較復雜。

發(fā)明內容
本實用新型所要解決的技術問題是以往技術中存在由于反應物流在軸向固定床反應器中分布不均勻，影響反應器利用率及催化劑選擇性和轉化率及床層壓降的問題，提供一種新的用于軸向流絕熱固定床反應器的分布器。該分布器用于軸向流絕熱固定床反應器中時具有使流體在軸向流反應器中較均勻地分布于反應器截面，從而使催化劑能發(fā)揮出其良好選擇性和轉化率以及床層壓降小的優(yōu)點，同時該分布器具有結構簡單的特點。
為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案如下一種用于軸向流絕熱固定床反應器的分布器，包括上部分布器圓筒形筒體1和下部梯形擋板，圓筒形筒體與梯形擋板間通過分布于圓筒形筒體內側的垂直拉筋連接，且形成側向環(huán)隙2，其中梯形擋板的側壁和底部均可有篩孔。
上述技術方案中，梯形擋板優(yōu)選方案包括側壁篩板4和底部篩板5，底部篩板5呈水平放置，側壁篩板4在底部篩板5外部，且與底部篩板5緊密相連，側壁篩板4和底部篩板5間的夾角α為大于0°小于90°，優(yōu)選范圍為30～60°；側壁篩板4的開孔率為10～60％，優(yōu)選范圍為20～40％；底部篩板5的開孔率為20～65％，優(yōu)選范圍為30～48％；底部篩板5的面積為側向環(huán)隙2面積的5～35％，優(yōu)選范圍為10～20％；底部篩板5的直徑為分布器圓筒形筒體1直徑的20～80％，優(yōu)選范圍為30～50％；底部篩板5上篩孔的直徑為分布器圓筒形筒體1直徑的1～13％，優(yōu)選范圍為2～6％；側壁篩板4上篩孔的直徑為分布器圓筒形筒體1直徑的1～10％，優(yōu)選范圍為2～6％；側壁篩板4之上還連接有一個與底部篩板5垂直的圓環(huán)形垂直擋板3，圓環(huán)形垂直擋板3的高度為分布器圓筒形筒體1直徑的5～40％，優(yōu)選范圍為10～20％。
軸向流絕熱固定床反應器是碳四及以上烯烴催化裂解生產丙烯方法中的主要設備，它由氣體進料口、氣體預分布器、反應器殼體、上部惰性填料層、催化劑床層、下部惰性填料層、支撐格柵和出料口等構成，見附圖1。如采用簡單的單級圓形擋板分布器，見附圖2，此類分布器在消除氣體射流形成的氣體不均勻分布的同時，又形成了新的氣體不均勻分布，即氣體在單級圓形擋板下部形成兩個很大的回流區(qū)。必須通過相對較厚的上部惰性填充層(通常惰性填充層高度為300～450毫米)來消除因氣體回流而形成的氣體不均勻分布，能量損耗較大。特別是對大直徑反應器，上部惰性填充層的作用就更加重要。
針對碳四及以上烯烴催化裂解制丙烯軸向流絕熱固定床反應器，本實用新型提出了底部和側壁帶篩孔的梯形擋板型氣體分布器，見附圖3。此類新型氣體分布器由圓筒形筒體1，側向環(huán)隙2，圓環(huán)形垂直擋板3，側壁篩板4和底部篩板5組成。為了保證氣體分布器具有比較理想的氣體分布效果，需要控制底部篩板5的面積與側向環(huán)隙2面積的比例，側壁篩板4的開孔率，底部篩板5的開孔率，底部篩板5的直徑，圓環(huán)形垂直擋板3的高度，側壁篩板4和底部篩板5間的角度等參數。從而使氣體能夠按合適的比例從側向環(huán)隙2和側壁篩板4及底部篩板5中流入反應器，在反應器內形成比較均勻的氣體分布，取得了較好的技術效果。


圖1是典型的碳四及以上烯烴催化裂解制丙烯軸向流固定床反應器示意圖；圖2是現有單級擋板型分布器結構圖；圖3是本實用新型底部和側壁帶篩孔的梯形擋板型氣體分布器結構圖；在圖1中，14為氣體進口管道；6為進口氣體分布器；7為上部惰性填料層；8為催化劑床層；9為下部惰性填料層；10為支撐格柵；11為氣體出口管道。
在圖2中，1為分布器筒體；13為氣體環(huán)形通道；12為底部單級擋板。D是氣體分布器筒體的直徑，h是側向環(huán)隙的高度。
在圖3中，1為分布器筒體；2為側向環(huán)隙；3為圓環(huán)形垂直擋板；4為局側壁篩板；5為底部篩板。D是氣體分布器筒體的直徑，h是側向環(huán)隙的高度，h1是圓環(huán)形垂直擋板的高度，d是底部篩板的直徑，Φ1是底部篩板上篩孔的直徑，Φ2是底部篩板上篩孔的直徑，α是側壁篩板和底部篩板間的角度。
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軸向流固定床反應器內徑為4.0米，進口管內徑為700毫米，采用如圖3所示帶篩孔的梯形擋板型氣體分布器，分布器筒體直徑D＝660毫米，側向環(huán)隙高度h＝300毫米，圓環(huán)形擋板高度h1＝90毫米，底部篩板直徑d＝330毫米，底部篩板上篩孔的直徑Φ1＝14毫米，側壁篩板上篩孔的直徑Φx＝16毫米，側壁篩板角度α＝45°，底部篩板的面積與側向環(huán)隙面積的比為13.8％，底部篩板的直徑與分布器圓筒形筒體的直徑之比為50.0％，底部篩板上篩孔的開孔率34.7％，側壁篩板上篩孔的開孔率35.1％，底部篩板上篩孔的直徑與氣體分布器筒體的直徑之比2.1％，側壁篩板上篩孔的直徑與氣體分布器筒體的直徑之比2.4％，圓環(huán)形垂直擋板的高度與分布器圓筒形筒體直徑的比為13.6％。
在以上條件和結構參數下，按本實用新型所述方法進行碳四及以上烯烴催化裂解制丙烯軸向流絕熱固定床反應器的分布器設計，就可得到比較理想的氣體流動效果。
實施例2軸向流固定床反應器內徑為2.0米，進口管內徑為400毫米，采用如圖3所示帶篩孔的梯形擋板型氣體分布器，分布器筒體直徑D＝360毫米，側向環(huán)隙高度h＝120毫米，圓環(huán)形擋板高度h1＝60毫米，底部篩板直徑d＝150毫米，底部篩板上篩孔的直徑Φ1＝12毫米，側壁篩板上篩孔的直徑Φ2＝10毫米，側壁篩板角度α＝60°，底部篩板的面積與側向環(huán)隙面積的比為13.0％，底部篩板的直徑與分布器圓筒形筒體的直徑之比為41.7％，底部篩板上篩孔的開孔率44.2％，側壁篩板上篩孔的開孔率25.6％，底部篩板上篩孔的直徑與氣體分布器筒體的直徑之比3.3％，側壁篩板上篩孔的直徑與氣體分布器筒體的直徑之比2.8％，圓環(huán)形垂直擋板的高度與分布器圓筒形筒體直徑的比為16.7％。
在以上條件和結構參數下，按本實用新型所述方法進行碳四及以上烯烴催化裂解制丙烯軸向流絕熱固定床反應器的分布器設計，就可得到比較理想的氣體流動效果。
實施例3軸向流固定床反應器內徑為2.0米，進口管內徑為400毫米，采用如圖3所示帶篩孔的梯形擋板型氣體分布器，分布器筒體直徑D＝360毫米，側向環(huán)隙高度h＝100毫米，圓環(huán)形擋板高度h1＝50毫米，底部篩板直徑d＝120毫米，底部篩板上篩孔的直徑Φ1＝8毫米，側壁篩板上篩孔的直徑Φ2＝12毫米，側壁篩板角度α＝30°，底部篩板的面積與側向環(huán)隙面積的比為10.0％，底部篩板的直徑與分布器圓筒形筒體的直徑之比為33.3％，底部篩板上篩孔的開孔率30.7％，側壁篩板上篩孔的開孔率27.1％，底部篩板上篩孔的直徑與氣體分布器筒體的直徑之比2.2％，側壁篩板上篩孔的直徑與氣體分布器筒體的直徑之比3.3％，圓環(huán)形垂直擋板的高度與分布器圓筒形筒體直徑的比為13.9％。
在以上條件和結構參數下，按本實用新型所述方法進行碳四及以上烯烴催化裂解制丙烯軸向流絕熱固定床反應器的分布器設計，就可得到比較理想的氣體流動效果。
實施例4軸向流固定床反應器內徑為1.0米，進口管內徑為170毫米，采用如圖3所示帶篩孔的梯形擋板型氣體分布器，分布器筒體直徑D＝158毫米，側向環(huán)隙高度h＝50毫米，圓環(huán)形擋板高度h1＝25毫米，底部篩板直徑d＝60毫米，底部篩板上篩孔的直徑Φ1＝8毫米，側壁篩板上篩孔的直徑Φ2＝8毫米，側壁篩板角度α＝60°，底部篩板的面積與側向環(huán)隙面積的比為11.4％，底部篩板的直徑與分布器圓筒形筒體的直徑之比為31.9％，底部篩板上篩孔的開孔率37.3％，側壁篩板上篩孔的開孔率22.1％，底部篩板上篩孔的直徑與氣體分布器筒體的直徑之比5.1％，側壁篩板上篩孔的直徑與氣體分布器筒體的直徑之比5.1％，圓環(huán)形垂直擋板的高度與分布器圓筒形筒體直徑的比為15.8％。
在以上條件和結構參數下，按本實用新型所述方法進行碳四及以上烯烴催化裂解制丙烯軸向流絕熱固定床反應器的分布器設計，就可得到比較理想的氣體流動效果。
比較例1某碳四及以上烯烴催化裂解制丙烯軸向流絕熱固定床反應器的條件與實施例1相同，不同之處是采用單級擋板型分布器。通過模擬計算，按本實用新型所述方法設計的軸向流反應器，其催化劑截面均勻度最大偏差小于5.6％，采用單級擋板型分布器的反應器，其催化劑截面均勻度最大偏差為8.8％。
比較例2某碳四及以上烯烴催化裂解制丙烯軸向流絕熱固定床反應器的條件與實施例1相同，不同之處是采用單級擋板型分布器。通過模擬計算，按本實用新型所述方法設計的軸向流反應器，其催化劑截面均勻度最大偏差小于4.0％，采用單級擋板型分布器的反應器，其催化劑截面均勻度最大偏差為7.2％。
比較例3某碳四及以上烯烴催化裂解制丙烯軸向流絕熱固定床反應器的條件與實施例1相同，不同之處是采用單級擋板型分布器。通過模擬計算，按本實用新型所述方法設計的軸向流反應器，其催化劑截面均勻度最大偏差小于3.7％，采用單級擋板型分布器的反應器，其催化劑截面均勻度最大偏差為7.2％。
比較例4某碳四及以上烯烴催化裂解制丙烯軸向流絕熱固定床反應器的條件與實施例1相同，不同之處是采用單級擋板型分布器。通過模擬計算，按本實用新型所述方法設計的軸向流反應器，其催化劑截面均勻度最大偏差小于3.5％，采用單級擋板型分布器的反應器，其催化劑截面均勻度最大偏差為5.1％。
權利要求1.一種用于軸向流絕熱固定床反應器的分布器，包括上部分布器圓筒形筒體(1)和下部梯形擋板，圓筒形筒體與梯形擋板間通過分布于圓筒形筒體內側的垂直拉筋連接，且形成側向環(huán)隙(2)，其特征在于梯形擋板的側壁和底部均可有篩孔。
2.根據權利要求1所述用于軸向流絕熱固定床反應器的分布器，其特征在于梯形擋板包括側壁篩板(4)和底部篩板(5)，底部篩板(5)呈水平放置，側壁篩板(4)在底部篩板(5)外部，且與底部篩板(5)緊密相連，側壁篩板(4)和底部篩板(5)間的夾角α為大于0°小于90°，側壁篩板(4)的開孔率為10～60％，底部篩板(5)的開孔率為20～65％。
3.根據權利要求2所述用于軸向流絕熱固定床反應器的分布器，其特征在于側壁篩板(4)和底部篩板(5)間的夾角α為30～60°，側壁篩板(4)的開孔率為20～40％，底部篩板(5)的開孔率為30～48％，底部篩板(5)的面積為側向環(huán)隙(2)面積的5～35％，底部篩板(5)的直徑為分布器圓筒形筒體(1)直徑的20～80％，底部篩板(5)上篩孔的直徑為分布器圓筒形筒體(1)直徑的1～13％，側壁篩板(4)上篩孔的直徑為分布器圓筒形筒體(1)直徑的1～10％。
4.根據權利要求3所述用于軸向流絕熱固定床反應器的分布器，其特征在于底部篩板(5)的面積為側向環(huán)隙(2)面積的10～20％，底部篩板(5)的直徑為分布器圓筒形筒體(1)直徑的30～50％，底部篩板(5)上篩孔的直徑為分布器圓筒形筒體(1)直徑的2～6％，側壁篩板(4)上篩孔的直徑為分布器圓筒形筒體(1)直徑的2～6％。
5.根據權利要求1所述用于軸向流絕熱固定床反應器的分布器，其特征在于分布器內，側壁篩板(4)之上還連接有一個與底部篩板(5)垂直的圓環(huán)形垂直擋板(3)，圓環(huán)形垂直擋板(3)的高度為分布器圓筒形筒體(1)直徑的5～40％。
6.根據權利要求5所用于軸向流絕熱固定床反應器的分布器，其特征在于圓環(huán)形垂直擋板(3)的高度為分布器圓筒形筒體(1)直徑的10～20％。
專利摘要本實用新型涉及一種用于軸向流絕熱固定床反應器的分布器，主要解決以往采用單級擋板型進口氣體分布器的軸向流固定床反應器中，進口氣體經單級擋板型氣體分布器后的流型欠佳，形成回流，必須通過相對較厚的上部惰性填充層來消除因氣體回流而形成的氣體不均勻分布，造成壓降損失較大的問題。本實用新型通過采用包括上部分布器圓筒形筒體(1)和下部梯形擋板，圓筒形筒體與梯形擋板間通過分布于圓筒形筒體內側的垂直拉筋連接，且形成側向環(huán)隙(2)，梯形擋板的側壁和底部均可有篩孔的技術方案較好地解決了該問題，可用于碳四及以上烯烴催化裂解制丙烯的工業(yè)生產中。
文檔編號B01J8/02GK2865844SQ20052004429
公開日2007年2月7日 申請日期2005年8月15日 優(yōu)先權日2005年8月15日
發(fā)明者鐘思青, 謝在庫, 孫鳳俠, 袁艷輝 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