專利名稱：帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器領(lǐng)域，特別涉及帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向反應(yīng)器。本實(shí)用新型既適用于絕熱型反應(yīng)器，也適用于內(nèi)置換熱元件的等溫型反應(yīng)器。本實(shí)用新型涉及的反應(yīng)器既可以和下游換熱設(shè)備直接連接，也可以通過(guò)管道與下游設(shè)備連接。本實(shí)用新型既適用于新設(shè)備的建造，也適用于舊設(shè)備的改造。
背景技術(shù)：
在一氧化碳變換、甲烷化等工藝流程中，需要用到一臺(tái)或多臺(tái)固定床反應(yīng)器。早期的變換反應(yīng)器、甲烷化反應(yīng)器為軸向型，氣體通過(guò)設(shè)置在殼體I 一端的氣體進(jìn)口 A，經(jīng)氣體分布器2 —次分布后，軸向流經(jīng)柱狀催化劑床層3，在殼體I的另一端經(jīng)氣體收集器4收集后從氣體出口 B流出(如圖Ia所示)。軸向型反應(yīng)器的下層催化劑因?yàn)槭艿酱呋瘎┳灾睾?流體阻力的作用，容易粉化，因此床層阻力降大、催化劑裝填量低、處理能力有限、催化劑更換較為頻繁。為了減小床層阻力降，細(xì)化催化劑顆粒，提高催化反應(yīng)效率和催化劑使用壽命，出現(xiàn)了徑向或軸徑向反應(yīng)器(以下統(tǒng)一稱作軸徑向反應(yīng)器)。其原理是在反應(yīng)器內(nèi)部分別設(shè)置一個(gè)與承壓殼體10同軸的催化劑外框20和氣體收集中心管30，在催化劑外框20和氣體收集中心管30之間形成厚筒狀催化劑床層40，氣體由氣體進(jìn)口 A進(jìn)入承壓殼體10并經(jīng)一次分布后，全部(對(duì)于純徑向型)或大部分(對(duì)于軸徑向型)進(jìn)入催化劑外框20與承壓殼體10之間的環(huán)隙50，徑向流經(jīng)催化劑床層40，再經(jīng)氣體收集中心管30收集后由氣體出口B流出。當(dāng)氣體在上述環(huán)隙50 (分流道)中的流動(dòng)方向與在氣體收集中心管30 (集流道)中的流動(dòng)方向相同時(shí)，反應(yīng)器為“Z”型(如圖Ib所示)；反之，反應(yīng)器為“ n ”型(如圖Ic所示)。在軸徑向反應(yīng)器中，催化劑外框20與氣體收集中心管30均為多孔結(jié)構(gòu)，且承受催化劑因自重產(chǎn)生的側(cè)向壓力和氣體流經(jīng)床層的阻力降的作用，需要同時(shí)具有一定的強(qiáng)度和支撐穩(wěn)定性。加之變換反應(yīng)、甲烷化反應(yīng)等多為高溫放熱反應(yīng)，介質(zhì)具有高溫腐蝕性，因此傳統(tǒng)的軸徑向反應(yīng)器都有一個(gè)較厚的不銹鋼催化劑外框20，造價(jià)十分昂貴。厚板上開(kāi)設(shè)圓孔，開(kāi)孔率很小，在催化劑外框20和氣體收集中心管30靠近催化劑的一側(cè)形成錐形催化劑死區(qū)，且用以防止催化劑堵塞圓孔或漏出的絲網(wǎng)容易損壞。為了減小催化劑外框的壁厚，增加穩(wěn)定性和提高開(kāi)孔率，業(yè)內(nèi)對(duì)催化劑外框20進(jìn)行了改進(jìn)，將筒狀厚壁的催化劑外框20由若干圍成圓周的扇形薄壁氣體分布管21來(lái)替代(如圖Id和圖Ie所示)，該扇形薄壁氣體分布管21由扇形多孔板21a和加強(qiáng)筋板21b構(gòu)成，扇形多孔板21a上開(kāi)設(shè)有圓孔或長(zhǎng)條孔結(jié)構(gòu)。而采用一般機(jī)加工工藝產(chǎn)生的長(zhǎng)條孔寬度較大，對(duì)于細(xì)顆粒催化劑，需要采用絲網(wǎng)。這種結(jié)構(gòu)有效降低了催化劑外框的壁厚，但是存在以下問(wèn)題I.扇形多孔板21a曲面承受的催化劑側(cè)向壓力為外壓，板壁不能太薄，且需要加強(qiáng)筋板21b進(jìn)行環(huán)向支撐，環(huán)向支撐的加強(qiáng)筋板21b的存在增大了流體阻力，在加強(qiáng)筋板21b背面產(chǎn)生死區(qū),不利于氣體在扇形薄壁氣體分布管21內(nèi)沿軸向均布。[0006]2.環(huán)向支撐的的加強(qiáng)筋板21b的存在，減小了扇形薄壁氣體分布管21的有效流通面積，使得扇形薄壁氣體分布管21所占的截面積較大，從而使反應(yīng)器體積增大。3.若干個(gè)扇形薄壁氣體分布管21之間相對(duì)獨(dú)立，氣體進(jìn)口處的一次分布不均將會(huì)在扇形薄壁氣體分布管21中得到保留，無(wú)法改善，從而影響整個(gè)催化劑床層內(nèi)部的氣體均布效果。4.扇形薄壁氣體分布管21成型困難，焊點(diǎn)較多，固定結(jié)構(gòu)復(fù)雜，容易損壞。與此同時(shí)，國(guó)外研發(fā)出一種催化劑外框結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)催化劑外框進(jìn)行鈑金壓力成型來(lái)提高催化劑外框的剛度，并申請(qǐng)了專利。其高昂的專利技術(shù)轉(zhuǎn)讓費(fèi)用，加之復(fù)雜的鈑金加工工藝，同樣十分昂貴，不利于在國(guó)內(nèi)推廣應(yīng)用。本實(shí)用新型所涉及的軸徑向反應(yīng)器，主要為“ n ”型，“ n ”型在中低壓設(shè)備中具有較好的均布效果；同時(shí)其結(jié)構(gòu)和原理也適用于“Z”型，“Z”型應(yīng)用在高壓設(shè)備中具有更好 的均布效果。在傳統(tǒng)的靜設(shè)備包括反應(yīng)器中，當(dāng)氣體進(jìn)口設(shè)置在上封頭或下封頭側(cè)部時(shí)，參見(jiàn)圖2，如氣體進(jìn)口 40設(shè)置在下封頭11側(cè)部時(shí)，進(jìn)口防沖擋板41或特殊的氣體分布管多為垂直于氣體進(jìn)口 40中心線的結(jié)構(gòu)，這將在氣體50進(jìn)入封頭區(qū)域進(jìn)而進(jìn)入催化劑外框30與承壓殼體10之間的環(huán)隙60前，在氣速較高的情況下，產(chǎn)生一次分布的不均勻。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題之一在于針對(duì)現(xiàn)有中所提及的在反應(yīng)器中存在的催化劑外框較厚、造價(jià)高、開(kāi)孔率較低、需要設(shè)置絲網(wǎng)、加強(qiáng)支撐結(jié)構(gòu)復(fù)雜、焊點(diǎn)較多、區(qū)間獨(dú)立、加工困難、國(guó)外專利技術(shù)壁壘等諸多問(wèn)題而提供一種簡(jiǎn)單、可靠的帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器。本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題之二在于提供一種與上述支撐式槽孔板分布器相配套的氣體收集中心管的結(jié)構(gòu)，減小材料用量，提高設(shè)備結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和有效性。本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題之三在提供一種新的防沖擋板的結(jié)構(gòu)，提高氣體進(jìn)口處一次分布的效果。本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)涉及徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器的技術(shù)領(lǐng)域，主要內(nèi)容包括三個(gè)方面。帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器，包括承壓殼體和設(shè)置在所述承壓殼體內(nèi)且與承壓殼體同軸的催化劑外框和氣體收集中心管，所述承壓殼體上設(shè)置有氣體進(jìn)口和氣體出口，其特征在于，所述催化劑外框由支撐在承壓殼體內(nèi)壁上的支撐式槽孔板分布器構(gòu)成。在本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述支撐式槽孔板分布器有由規(guī)格一致的若干槽孔分布板相互搭接構(gòu)成。在本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述槽孔分布板為其上開(kāi)設(shè)有密集槽孔的弧形長(zhǎng)條板。在本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，槽孔分布板的厚度，由弧形長(zhǎng)條板的周向弧長(zhǎng)所產(chǎn)生的剛度需求，和沿軸向向下逐漸加大的催化劑側(cè)壓力所產(chǎn)生的強(qiáng)度需求共同決定。催化劑床層內(nèi)氣體的均布效果由氣體收集器中心筒上內(nèi)層孔板的開(kāi)孔來(lái)控制，因此槽孔分布板的厚度為3mm 5mm。采用該厚度的槽孔分布板，氣體在槽孔分布板處產(chǎn)生的阻力降很小。在本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)于軸向長(zhǎng)度較大的反應(yīng)器，根據(jù)不同的軸向位置產(chǎn)生不同大小的側(cè)壓力，所述槽孔分布板由2 3塊不同厚度層弧形長(zhǎng)條板拼接而成，以進(jìn)一步減少不銹鋼催化劑外框的材料用量，降低設(shè)備成本。在本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述槽孔分布板的有效開(kāi)孔率為10% 20%。為了解決薄板帶來(lái)的穩(wěn)定性問(wèn)題，需要對(duì)槽孔分布板進(jìn)行有效支撐，同時(shí)解決槽孔分布板的吊裝、槽孔分布板之間的裝配以及整個(gè)催化劑外框與設(shè)備承壓體系間的熱膨脹協(xié)調(diào)問(wèn)題。本實(shí)用新型的槽孔分布板采用角鋼和支座支撐在承壓殼體的內(nèi)壁上，所述角鋼與支座之間采用螺栓連接，所述支座固定在承壓殼體的內(nèi)壁上，所述槽孔分布板與與承壓殼體之間保留一定的弧形間隙。本實(shí)用新型角鋼支撐槽孔分布板在這里起到了三個(gè)作用一是用作槽孔分布板安裝固定的基座，二是對(duì)組裝后的催化劑外框起到支撐加強(qiáng)作用，三是借助于支座，對(duì)催化劑外框起到定位作用，保證催化劑外框與承壓殼體之間的氣體通道 間隙。另外在整個(gè)支撐體系中，通過(guò)特殊考慮，解決安裝時(shí)大型零部件之間的裝配誤差和操作時(shí)系統(tǒng)受熱變形協(xié)調(diào)。由槽孔分布板、承壓殼體和角鋼圍成的弧形間隙相互之間呈連通狀態(tài)，有利于氣體的軸向流動(dòng)和周向協(xié)調(diào)均布。本實(shí)用新型的槽孔分布板上的槽孔為采用特殊方法加工、孔壁光滑的窄槽縫隙，并根據(jù)催化劑顆粒的大小選擇槽縫的寬度，縫寬可以在大于0. 5mm的范圍內(nèi)任意調(diào)整，適用范圍廣泛，不需要采用絲網(wǎng)。較高的開(kāi)孔率有利于氣體的均布和減小氣體進(jìn)入催化劑床層后的錐形死區(qū)。根據(jù)槽孔分布板的開(kāi)孔率及其對(duì)分布板產(chǎn)生的強(qiáng)度削弱，所述窄槽槽縫的分布可以呈現(xiàn)多種形態(tài)，如成矩形陣列排列或成平行四邊形陣列排列或成斜紋陣列排列或交錯(cuò)陳列排列。由于槽孔分布板弓形向外，承受內(nèi)壓，與扇形氣體分布管弓形受外壓不同，不需要進(jìn)行周向加強(qiáng)。在本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述氣體收集中心管由內(nèi)、外兩層氣體收集筒構(gòu)成，所述內(nèi)、外兩層氣體收集筒之間通過(guò)連接件連接；所述內(nèi)層氣體收集筒的筒壁上開(kāi)設(shè)有內(nèi)層氣體收集圓孔，外層氣體收集筒的筒壁上開(kāi)設(shè)有外層氣體收集槽孔。所述外層氣體收集槽孔為細(xì)縫槽孔。所述內(nèi)層氣體收集筒的厚度大于外層氣體收集筒的厚度。所述內(nèi)層氣體收集筒采用孔板卷制而成，所述外層氣體收集筒采用槽孔板卷制而成。所述外層氣體收集筒筒壁上的開(kāi)孔率大于內(nèi)層氣體收集筒筒壁上的開(kāi)孔率。本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)內(nèi)層氣體收集筒的開(kāi)孔率和孔的分布進(jìn)行控制，可以達(dá)到氣體在催化劑床層中的均布。本實(shí)用新型外層氣體收集管的高開(kāi)孔率，有利于減小壓降以及氣體流出催化劑床層時(shí)的錐形死區(qū)，其薄壁結(jié)構(gòu)，減小了材料的用量。本實(shí)用新型外層氣體收集管上的細(xì)縫槽孔的特點(diǎn)決定了外層氣體收集管外不需要采用絲網(wǎng)。對(duì)于承受外壓的外層氣體收集管，環(huán)向加強(qiáng)比軸向(縱向)加強(qiáng)有更好的加強(qiáng)效果。本實(shí)用新型的連接件為連接在內(nèi)、外兩層氣體收集筒之間的環(huán)形加強(qiáng)圈構(gòu)成。更加優(yōu)選的方案是本實(shí)用新型在內(nèi)層氣體收集管的外管壁上設(shè)置有多頭螺旋加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)，該多頭螺旋加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)為所述的連接件。采用該結(jié)構(gòu)以后，在反應(yīng)器的操作過(guò)程中，因?yàn)榇呋瘎┰谥亓D壓和工藝氣流的作用下產(chǎn)生部分“風(fēng)化”，形成催化劑灰。如果采用環(huán)向加強(qiáng)圈，因?yàn)橹行墓艿膬?nèi)層氣體收集筒開(kāi)孔率較小,灰分進(jìn)入收集中心管內(nèi)、外兩層氣體收集筒之間的間隙，可能在環(huán)向加強(qiáng)圈上積累，難以消除，最終減小外層筒體的有效開(kāi)孔率。當(dāng)采用螺旋加強(qiáng)筋后，少量的積灰在氣流作用下無(wú)法在螺旋加強(qiáng)筋上積累，在螺旋下行的過(guò)程中或者在底部積累到一定量之后，即被氣流通過(guò)內(nèi)筒中的下層圓孔帶走。在本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在所述氣體進(jìn)口設(shè)置在所述承壓殼體的上封頭或下封頭側(cè)部上時(shí)，在所述承壓殼體的上封頭或下封頭內(nèi)，氣體進(jìn)口位置設(shè)置有一氣體進(jìn)口防沖擋板，所述氣體進(jìn)口防沖擋板傾斜于所述氣體進(jìn)口的中心軸線。本實(shí)用新型借助于計(jì)算機(jī)工具和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)防沖擋板進(jìn)行改造，使其具有一定的傾角，可以使得氣體在進(jìn)入環(huán)隙時(shí)具有很高的均布效果，從而提高氣體在催化劑床層內(nèi)的均布效果。 本實(shí)用新型針對(duì)帶有催化劑外框的徑向或軸徑向反應(yīng)器，通過(guò)對(duì)催化劑外框進(jìn)行分割和特殊支撐，減小了催化劑外框的壁厚，明顯降低了設(shè)備成本；同時(shí)槽孔分布板厚度較薄，便于采用特殊的方法加工氣體分布槽孔，提高了氣體分布板和收集板的開(kāi)孔率，提高了氣體均布效果，減小了催化劑床層的錐形死區(qū)。同時(shí)，因?yàn)椴恍枰捎媒z網(wǎng)，簡(jiǎn)化了反應(yīng)器內(nèi)件結(jié)構(gòu)和安裝程序，節(jié)省安裝和維護(hù)的費(fèi)用，利于新設(shè)備的建造和舊設(shè)備的改造。此外，通過(guò)氣體中心管內(nèi)螺旋加強(qiáng)筋的設(shè)置，減小了積灰的可能；通過(guò)氣體進(jìn)口處防沖擋板的傾斜設(shè)置，改善了氣體進(jìn)入床層前的周向均布效果。

圖Ia為現(xiàn)有軸向型固定床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖Ib為現(xiàn)有Z型反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖Ic為現(xiàn)有n反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖Id為現(xiàn)有改進(jìn)型催化劑外框的結(jié)構(gòu)示意圖。圖Ie為圖Id的I處放大示意圖。圖2為現(xiàn)有徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器中防沖擋板與氣體進(jìn)口之間的位置關(guān)系示意圖。圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例I帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例中催化劑外框的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為圖4的I處放大示意圖。圖6為圖5的I處放大示意圖。圖7為圖6的A向示意圖。圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例I的槽孔分布板開(kāi)孔示意圖。圖9a和圖9b為本實(shí)用新型實(shí)施例I的氣體收集中心管結(jié)構(gòu)示意圖。圖10為本實(shí)用新型實(shí)施例I的氣體進(jìn)口防沖擋板與氣體進(jìn)口之間的位置關(guān)系示意圖。[0051]圖Ila為本實(shí)用新型實(shí)施例2的氣體收集中心管結(jié)構(gòu)示意圖。圖Ilb為圖Ila的I處放大示意圖。圖12為本實(shí)用新型實(shí)施例3的槽孔分布板開(kāi)孔示意圖。圖13為本實(shí)用新型實(shí)施例4的槽孔分布板開(kāi)孔示意圖。圖14為本實(shí)用新型實(shí)施例5的槽孔分布板開(kāi)孔示意圖。圖15為本實(shí)用新型實(shí)施例6帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面 結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。下面各實(shí)施例采用了本專利的軸徑向反應(yīng)器結(jié)構(gòu)。其內(nèi)徑X切高=4500X8700mm，催化劑裝填體積為122m3，壓降小于0. 4bar ;如果采用相同催化劑裝填量、相同內(nèi)徑的純軸向反應(yīng)器，其內(nèi)徑X切高=4500X7700mm，壓降為2. 3bar，是軸徑向反應(yīng)器壓降的6倍。軸徑向反應(yīng)器不僅壓降小，且壓降穩(wěn)定，不受催化劑年限和可能出現(xiàn)的不良?xì)怏w分布的影響；催化劑床層內(nèi)氣流速度低，使催化劑壽命更長(zhǎng)，特別適用于大型生產(chǎn)裝置，可以有效節(jié)約投資，提聞生廣率。實(shí)施例I參見(jiàn)圖3，圖中所示的帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器，包括承壓殼體100，該承壓殼體100由筒體段110和上、下封頭120、130焊接而成，在承壓殼體100內(nèi)設(shè)置有與承壓殼體100同軸的催化劑外框200和氣體收集中心管300，催化劑外框200內(nèi)填充有催化劑210，在催化劑210頂部安放有壓柵220和絲網(wǎng)230。氣體進(jìn)口 240設(shè)置在下封頭130側(cè)部，該徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器的下封頭130與下游換熱設(shè)備400直接連接，如何直接連接可以參看本申請(qǐng)人申請(qǐng)的申請(qǐng)?zhí)枮?00910056717. 7的實(shí)用新型專利。氣體收集中心管300的下部構(gòu)成氣體出口直接通入下游換熱設(shè)備400中。該徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器的泄料管500由催化劑外框200底部通過(guò)下封頭130的側(cè)部引出。該徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器將傳統(tǒng)軸徑向反應(yīng)器中的圓筒形催化劑外框200，根據(jù)反應(yīng)器的直徑和安裝人孔的大小，均勻分割為一定數(shù)量的、規(guī)格一致的弧形長(zhǎng)條板。如圖4所示，催化劑外框200均勻分割為12塊規(guī)格一致的弧形長(zhǎng)條板，這些弧形長(zhǎng)條板上開(kāi)設(shè)有密集的槽孔。開(kāi)設(shè)有密集槽孔的弧形長(zhǎng)條板在本實(shí)用新型中被稱之為槽孔分布板250。12塊槽孔分布板250相互搭接構(gòu)成本實(shí)用新型的支撐式槽孔板分布器。在本實(shí)施例中，槽孔分布板的厚度，由弧形長(zhǎng)條板的周向弧長(zhǎng)所產(chǎn)生的剛度需求，和沿軸向向下逐漸加大的催化劑210側(cè)壓力所產(chǎn)生的強(qiáng)度需求共同決定。催化劑床層內(nèi)氣體的均布效果由氣體收集器中心筒上內(nèi)層孔板的開(kāi)孔來(lái)控制，因此本實(shí)施例的槽孔分布板250的厚度為3mm 5mm。采用該厚度的槽孔分布板250，氣體在槽孔分布板處產(chǎn)生的阻力降很小。對(duì)于軸向長(zhǎng)度較大的反應(yīng)器，根據(jù)不同的軸向位置產(chǎn)生不同大小的側(cè)壓力，參見(jiàn)圖7，該槽孔分布板250由2塊不同厚度層弧形長(zhǎng)條板250a、250b拼接而成，以進(jìn)一步減少不銹鋼催化劑外框200的材料用量，降低設(shè)備成本。為了解決薄板帶來(lái)的穩(wěn)定性問(wèn)題，需要對(duì)槽孔分布板250進(jìn)行有效支撐，同時(shí)解決槽孔分布板250的吊裝、槽孔分布板250之間的裝配以及整個(gè)催化劑外框200與設(shè)備承壓殼體100間的熱膨脹協(xié)調(diào)問(wèn)題。參見(jiàn)圖4、圖5和圖6，本實(shí)施例的槽孔分布板250采用角鋼260和支座270支撐在承壓殼體100的內(nèi)壁上，角鋼260與支座270之間采用螺栓280連接，支座270固定在承壓殼體100的內(nèi)壁上，槽孔分布板250與承壓殼體100之間保留一定的間隙290。本實(shí)施例的角鋼260支撐槽孔分布板2 50在這里起到了三個(gè)作用一是用作槽孔分布板250安裝固定的基座，二是對(duì)組裝后的催化劑外框200起到支撐加強(qiáng)作用，三是借助于支座270，對(duì)催化劑外框200起到定位作用，保證催化劑外框200與承壓殼體100之間的氣體通道間隙290。另外在整個(gè)支撐體系中，通過(guò)特殊考慮，解決安裝時(shí)大型零部件之間的裝配誤差和操作時(shí)系統(tǒng)受熱變形協(xié)調(diào)。由槽孔分布板250、承壓殼體100和角鋼260圍成的弧形間隙相互之間呈連通狀態(tài)，有利于氣體的軸向流動(dòng)和周向協(xié)調(diào)均布。參見(jiàn)圖8，本實(shí)施例的槽孔分布板250的有效開(kāi)孔率為10% 20%，其上的槽孔為采用特殊方法加工、孔壁光滑的窄槽縫隙251，并根據(jù)催化劑顆粒的大小選擇槽縫的寬度，窄槽縫隙251的縫寬可以在大于0. 5mm的范圍內(nèi)任意調(diào)整，適用范圍廣泛，不需要采用絲網(wǎng)。較高的開(kāi)孔率有利于氣體的均布和減小氣體進(jìn)入催化劑床層后的錐形死區(qū)。根據(jù)槽孔分布板250的開(kāi)孔率及其對(duì)分布板產(chǎn)生的強(qiáng)度削弱，窄槽槽縫的分布可以呈現(xiàn)多種形態(tài)，如圖8所示，窄槽縫隙251成矩形陣列排列。由于槽孔分布板250弓形向夕卜，承受內(nèi)壓，與扇形氣體分布管弓形受外壓不同，不需要進(jìn)行周向加強(qiáng)。參見(jiàn)圖9a和圖9b，氣體收集中心管300由內(nèi)、外兩層氣體收集筒310、320構(gòu)成，內(nèi)、外兩層氣體收集筒310、320之間通過(guò)環(huán)形加強(qiáng)圈330連接。內(nèi)層氣體收集筒310采用孔板卷制而成，外層氣體收集筒320采用槽孔板卷制而成。其中內(nèi)層氣體收集筒310的筒壁上開(kāi)設(shè)有內(nèi)層氣體收集圓孔311，外層氣體收集筒320的筒壁上開(kāi)設(shè)有外層氣體收集槽孔321。外層氣體收集筒320筒壁上的開(kāi)孔率大于內(nèi)層氣體收集筒310筒壁上的開(kāi)孔率。本實(shí)用新型外層氣體收集管的高開(kāi)孔率，有利于減小壓降以及氣體流出催化劑床層時(shí)的錐形死區(qū)，其薄壁結(jié)構(gòu)，減小了材料的用量。內(nèi)層氣體收集筒310的厚度大于外層氣體收集筒320的厚度。外層氣體收集槽孔321為細(xì)縫槽孔。外層氣體收集管320上的細(xì)縫槽孔的特點(diǎn)決定了外層氣體收集管320外不需要采用絲網(wǎng)。本實(shí)施例通過(guò)對(duì)內(nèi)層氣體收集筒320的開(kāi)孔率和孔的分布進(jìn)行控制，可以達(dá)到氣體在催化劑床層中的均布。對(duì)于承受外壓的外層氣體收集管，環(huán)形加強(qiáng)圈330比軸向(縱向)加強(qiáng)有更好的加強(qiáng)效果。結(jié)合參見(jiàn)圖10，在氣體進(jìn)口 240設(shè)置在承壓殼體100的下封頭130側(cè)部上時(shí)，在承壓殼體100的下封頭130內(nèi)，氣體進(jìn)口 240位置設(shè)置有一氣體進(jìn)口防沖擋板241，氣體進(jìn)口防沖擋板241傾斜于氣體進(jìn)口 240的中心軸線。本實(shí)用新型借助于計(jì)算機(jī)工具和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)防沖擋板進(jìn)行改造，使其具有一定的傾角，可以使得氣體在進(jìn)入環(huán)隙時(shí)具有很高的均布效果，從而提高氣體在催化劑床層內(nèi)的均布效果。實(shí)施例2[0075]參見(jiàn)圖9a和圖9b，實(shí)施例I的氣體收集中心管300的環(huán)形加強(qiáng)圈330比軸向(縱向)加強(qiáng)有更好的加強(qiáng)效果。但是采用環(huán)向加強(qiáng)圈330后，由于氣體收集中心管300的內(nèi)層氣體收集筒310開(kāi)孔率較小，灰分進(jìn)入氣體收集中心管300內(nèi)、外兩層氣體收集筒310、320之間的間隙330，會(huì)在環(huán)向加強(qiáng)圈330上積累，難以消除，最終減小外層氣體收集筒320的有效開(kāi)孔率。為此，本實(shí)施例對(duì)此進(jìn)行了進(jìn)一步的改進(jìn)，參見(jiàn)圖Ila和圖11b，在內(nèi)層氣體收集管310的外管壁上設(shè)置有多頭螺旋加強(qiáng)筋340結(jié)構(gòu)。采用該結(jié)構(gòu)以后，少量的積灰在氣流作用下無(wú)法在螺旋加強(qiáng)筋340上積累，在螺旋下行的過(guò)程中或者在底部積累到一定量之后，即被氣流通過(guò)內(nèi)層氣體收集筒310中的下層圓孔311帶走。該實(shí)施例的其余結(jié)構(gòu)同實(shí)施例I。實(shí)施例3參見(jiàn)圖12，槽孔分布板250上的窄槽縫隙251成平行四邊形陣列排列。其余結(jié)構(gòu)同實(shí)施例I或?qū)嵤├?。實(shí)施例4參見(jiàn)圖13，槽孔分布板250上的窄槽縫隙251成斜紋陣列排列。其余結(jié)構(gòu)同實(shí)施例I或?qū)嵤├?。實(shí)施例5參見(jiàn)圖14，槽孔分布板250上的窄槽縫隙251成交錯(cuò)陣列排列。其余結(jié)構(gòu)同實(shí)施例I或?qū)嵤├?。實(shí)施例6參見(jiàn)圖15，圖中所示的帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器，包括承壓殼體100a，該承壓殼體IOOa由筒體段IlOa和上、下封頭120a、130a焊接而成，在承壓殼體IOOa內(nèi)設(shè)置有與承壓殼體IOOa同軸的催化劑外框200a和氣體收集中心管300a，催化劑外框200a內(nèi)填充有催化劑210a，在催化劑210a頂部安放有壓柵220a和絲網(wǎng)230a。氣體進(jìn)口 240a設(shè)置在下封頭130a側(cè)部，該徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器的下封頭130與下游設(shè)備(圖中未示出)通過(guò)管道510連接，其余結(jié)構(gòu)同分別上述各實(shí)施例。上述各實(shí)施例的軸徑向反應(yīng)器與同型號(hào)的另外兩種結(jié)構(gòu)類(lèi)型的軸徑向反應(yīng)器進(jìn)行比較。得出的結(jié)果是，利用本實(shí)用新型設(shè)計(jì)出的催化劑外框(平均厚度4mm)，比普通孔板式催化劑外框(厚度16mm)節(jié)約耐熱不銹鋼材料用量75%，同時(shí)開(kāi)孔率大幅提高，減少了催化劑死區(qū)；與同樣具有高開(kāi)孔率的約翰遜網(wǎng)結(jié)構(gòu)相比，節(jié)約材料和加工費(fèi)用約60%，同時(shí)提高結(jié)構(gòu)的可靠性，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和使用效果。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征以及本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
權(quán)利要求1.帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器，包括承壓殼體和設(shè)置在所述承壓殼體內(nèi)且與承壓殼體同軸的催化劑外框和氣體收集中心管，所述承壓殼體上設(shè)置有氣體進(jìn)口和氣體出口，其特征在于，所述催化劑外框由支撐在承壓殼體內(nèi)壁上的支撐式槽孔板分布器構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求I所述的帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器，其特征在于，所述支撐式槽孔板分布器有由規(guī)格一致的若干槽孔分布板相互搭接構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求2所述的帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器，其特征在于，所述槽孔分布板為其上開(kāi)設(shè)有密集槽孔的弧形長(zhǎng)條板。
4.如權(quán)利要求2所述的帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器，其特征在于，所述槽孔分布板的厚度為3mm 5mm。
5.如權(quán)利要求4所述的帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器，其特征在于，所述槽孔分布板由2 3塊不同厚度層弧形長(zhǎng)條板拼接而成。
6.如權(quán)利要求2所述的帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器，其特征在于，所述槽孔分布板的有效開(kāi)孔率為10% 20%。
7.如權(quán)利要求2所述的帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器，其特征在于，所述的槽孔分布板采用角鋼和支座支撐在承壓殼體的內(nèi)壁上，所述角鋼與支座之間采用螺栓連接，所述支座固定在承壓殼體的內(nèi)壁上，所述槽孔分布板與承壓殼體之間保留一定的弧形間隙。
8.如權(quán)利要求2所述的帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器，其特征在于，由槽孔分布板、承壓殼體和角鋼圍成的弧形間隙相互之間呈連通狀態(tài)。
9.如權(quán)利要求3所述的帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器，其特征在于，所述槽孔分布板上的槽孔為窄槽縫隙。
10.如權(quán)利要求9所述的帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器，其特征在于，所述窄槽縫隙的縫寬大于0. 5mm。
11.如權(quán)利要求9所述的帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器，其特征在于，所述窄槽槽縫的分布成矩形陣列排列或成平行四邊形陣列排列或成斜紋陣列排列或交錯(cuò)陳列排列。
12.如權(quán)利要求I至11任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器，其特征在于，所述氣體收集中心管由內(nèi)、外兩層氣體收集筒構(gòu)成，所述內(nèi)、外兩層氣體收集筒之間通過(guò)連接件連接；所述內(nèi)層氣體收集筒的筒壁上開(kāi)設(shè)有內(nèi)層氣體收集圓孔，外層氣體收集筒的筒壁上開(kāi)設(shè)有外層氣體收集槽孔。
13.如權(quán)利要求12所述的帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器，其特征在于，所述外層氣體收集槽孔為細(xì)縫槽孔。
14.如權(quán)利要求12所述的帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器，其特征在于，所述內(nèi)層氣體收集筒的厚度大于外層氣體收集筒的厚度。
15.如權(quán)利要求12所述的帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器，其特征在于，所述內(nèi)層氣體收集筒采用孔板卷制而成，所述外層氣體收集筒采用槽孔板卷制rfu 。
16.如權(quán)利要求12所述的帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器，其特征在于，所述外層氣體收集筒筒壁上的開(kāi)孔率大于內(nèi)層氣體收集筒筒壁上的開(kāi)孔率。
17.如權(quán)利要求12所述的帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器，其特征在于，所述連接件由連接在內(nèi)、外兩層氣體收集筒之間的環(huán)形加強(qiáng)圈構(gòu)成。
18.如權(quán)利要求12所述的帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器，其特征在于，所述連接件為設(shè)置在內(nèi)層氣體收集管的外管壁上的多頭螺旋加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)。
19.如權(quán)利要求I至11任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器，其特征在于，在所述氣體進(jìn)口設(shè)置在所述承壓殼體的上封頭或下封頭側(cè)部上時(shí)，在所述承壓殼體的上封頭或下封頭內(nèi)，氣體進(jìn)口位置設(shè)置有一氣體進(jìn)口防沖擋板，所述氣體進(jìn)口防沖擋板傾斜于所述氣體進(jìn)口的中心軸線。
20.如權(quán)利要求12所述的帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器，其特征在于，在所述氣體進(jìn)口設(shè)置在所述承壓殼體的上封頭或下封頭側(cè)部上時(shí)，在所述承壓殼體的上封頭或下封頭內(nèi)，氣體進(jìn)口位置設(shè)置有一氣體進(jìn)口防沖擋板，所述氣體進(jìn)口防沖擋板傾斜于所述氣體進(jìn)口的中心軸線。
21.如權(quán)利要求13所述的帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器，其特征在于，在所述氣體進(jìn)口設(shè)置在所述承壓殼體的上封頭或下封頭側(cè)部上時(shí)，在所述承壓殼體的上封頭或下封頭內(nèi)，氣體進(jìn)口位置設(shè)置有一氣體進(jìn)口防沖擋板，所述氣體進(jìn)口防沖擋板傾斜于所述氣體進(jìn)口的中心軸線。
22.如權(quán)利要求14所述的帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器，其特征在于，在所述氣體進(jìn)口設(shè)置在所述承壓殼體的上封頭或下封頭側(cè)部上時(shí)，在所述承壓殼體的上封頭或下封頭內(nèi)，氣體進(jìn)口位置設(shè)置有一氣體進(jìn)口防沖擋板，所述氣體進(jìn)口防沖擋板傾斜于所述氣體進(jìn)口的中心軸線。
23.如權(quán)利要求15所述的帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器，其特征在于，在所述氣體進(jìn)口設(shè)置在所述承壓殼體的上封頭或下封頭側(cè)部上時(shí)，在所述承壓殼體的上封頭或下封頭內(nèi)，氣體進(jìn)口位置設(shè)置有一氣體進(jìn)口防沖擋板，所述氣體進(jìn)口防沖擋板傾斜于所述氣體進(jìn)口的中心軸線。
24.如權(quán)利要求16所述的帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器，其特征在于，在所述氣體進(jìn)口設(shè)置在所述承壓殼體的上封頭或下封頭側(cè)部上時(shí)，在所述承壓殼體的上封頭或下封頭內(nèi)，氣體進(jìn)口位置設(shè)置有一氣體進(jìn)口防沖擋板，所述氣體進(jìn)口防沖擋板傾斜于所述氣體進(jìn)口的中心軸線。
25.如權(quán)利要求17所述的帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器，其特征在于，在所述氣體進(jìn)口設(shè)置在所述承壓殼體的上封頭或下封頭側(cè)部上時(shí)，在所述承壓殼體的上封頭或下封頭內(nèi)，氣體進(jìn)口位置設(shè)置有一氣體進(jìn)口防沖擋板，所述氣體進(jìn)口防沖擋板傾斜于所述氣體進(jìn)口的中心軸線。
26.如權(quán)利要求18所述的帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器，其特征在于，在所述氣體進(jìn)口設(shè)置在所述承壓殼體的上封頭或下封頭側(cè)部上時(shí)，在所述承壓殼體的上封頭或下封頭內(nèi)，氣體進(jìn)口位置設(shè)置有一氣體進(jìn)口防沖擋板，所述氣體進(jìn)口防沖擋板傾斜于所述氣體進(jìn)口的中心軸線。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)的帶有支撐式槽孔板分布器的徑向或軸徑向固定床反應(yīng)器，包括承壓殼體、催化劑外框和氣體收集中心管，承壓殼體上設(shè)置有氣體進(jìn)口和氣體出口，其催化劑外框由支撐在承壓殼體內(nèi)壁上的支撐式槽孔板分布器構(gòu)成。支撐式槽孔板分布器有由規(guī)格一致的若干槽孔分布板相互搭接構(gòu)成。本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)催化劑外框進(jìn)行分割和特殊支撐，減小了催化劑外框的壁厚，明顯降低了設(shè)備成本；同時(shí)槽孔分布板厚度較薄，便于采用特殊的方法加工氣體分布槽孔，提高了氣體分布板和收集板的開(kāi)孔率，提高了氣體均布效果，減小了催化劑床層的錐形死區(qū)。同時(shí)，因?yàn)椴恍枰捎媒z網(wǎng)，簡(jiǎn)化了反應(yīng)器內(nèi)件結(jié)構(gòu)和安裝程序，節(jié)省安裝和維護(hù)的費(fèi)用，利于新設(shè)備的建造和舊設(shè)備的改造。
文檔編號(hào)B01J8/02GK202555257SQ20122005689
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月21日
發(fā)明者楊震東, 楊朝陽(yáng), 張西原, 李挺, 顧鶴燕 申請(qǐng)人:上海國(guó)際化建工程咨詢公司