專利名稱：一種氣固徑向反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固定床或移動(dòng)床氣固反應(yīng)設(shè)備，尤其涉及一種用于石油加工過(guò)程的固定床或移動(dòng)床氣固徑向反應(yīng)器。
氣固徑向反應(yīng)器是一種高效的反應(yīng)器，它在石油加工過(guò)程中的應(yīng)用很廣泛，一般采用固定床和移動(dòng)床兩種形式。但是，現(xiàn)有的固定床和移動(dòng)床徑向反應(yīng)器，氣相反應(yīng)物一般從床層頂部進(jìn)入反應(yīng)物分配通道進(jìn)行分配，而后徑向進(jìn)入催化劑床層。在這個(gè)過(guò)程中，存在著氣相反應(yīng)物分配不均的問(wèn)題。
美國(guó)環(huán)球油品公司在其申請(qǐng)的一項(xiàng)美國(guó)專利US 4141690中，介紹了該公司的一種移動(dòng)床徑向反應(yīng)器。這種反應(yīng)器，氣相反應(yīng)物從反應(yīng)器上部的反應(yīng)物入口進(jìn)入反應(yīng)器，然后向下流入分配通道。在分配通道中，氣相反應(yīng)物沿催化劑床層的不同軸向高度徑向透過(guò)催化劑床層，與催化劑進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入中心空腔，從反應(yīng)產(chǎn)物出口排出。
在以上過(guò)程中，氣體(氣相反應(yīng)物和氣相反應(yīng)產(chǎn)物)從反應(yīng)物入口至反應(yīng)產(chǎn)物出口的壓降稱為反應(yīng)器總壓降，氣體在分配通道和中心空腔中產(chǎn)生的壓降稱為靜壓降。氣相反應(yīng)物徑向透過(guò)催化劑床層時(shí)，沿催化劑床層不同軸向高度的單位側(cè)面積上的流量的最小值與最大值之比稱為氣相反應(yīng)物分配均勻度。顯然，氣相反應(yīng)物分配均勻度越大，則氣相反應(yīng)物沿催化劑床層不同軸向高度徑向透過(guò)催化劑床層越均勻，催化劑的利用率越高。有關(guān)研究表明，靜壓降在總壓降中所占比例越小，則氣相反應(yīng)物分配均勻度越高。美國(guó)專利US 4141690所述的反應(yīng)器，對(duì)于大處理量的反應(yīng)器而言，其高徑比較大，氣相反應(yīng)物進(jìn)入催化劑床層之前在環(huán)形分配通道中以及反應(yīng)產(chǎn)物出床層進(jìn)入開(kāi)孔中心管之后在中心空腔內(nèi)所產(chǎn)生的靜壓降較大，從而使氣相反應(yīng)物的分配均勻度降低。
現(xiàn)有的固定床氣固徑向反應(yīng)器，也存在類似問(wèn)題。
顯然，要提高氣相反應(yīng)物的分配均勻度只有兩條途徑其一是提高反應(yīng)器總壓降，其二為降低靜壓降。前者只能在允許的條件下實(shí)施，以免增加操作費(fèi)用。本發(fā)明從第二條途徑出發(fā)，通過(guò)減小氣相反應(yīng)物在分配通道中的靜壓降，來(lái)提高氣相反應(yīng)物的分配均勻度。
本發(fā)明的目的在于提供一種氣相反應(yīng)物在分配通道中的靜壓降小、能在催化劑床層中均勻分配的氣固徑向反應(yīng)器。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種用于石油加工過(guò)程的氣固徑向反應(yīng)器，包括一個(gè)圓筒形殼體及殼體內(nèi)的催化反應(yīng)區(qū)，殼體上設(shè)有反應(yīng)物入口、反應(yīng)產(chǎn)物出口、催化劑入口、催化劑卸料口，催化反應(yīng)區(qū)包括與殼體同軸布置的、由內(nèi)向外依次排列的內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)，其特征在于反應(yīng)物入口位于殼體的側(cè)面，反應(yīng)物入口中心的豎向高度位于外網(wǎng)軸向高度的中部，反應(yīng)物入口與外網(wǎng)之間設(shè)有擋板。
由本發(fā)明技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有的氣固徑向反應(yīng)器進(jìn)行了改進(jìn)，把氣相反應(yīng)物的入口開(kāi)于反應(yīng)器殼體側(cè)面，且使反應(yīng)物入口的中心位于外網(wǎng)軸向高度的中部。反應(yīng)物從中部進(jìn)入外網(wǎng)與殼體之間的分配通道，經(jīng)分配后進(jìn)入并透過(guò)催化劑床層，與催化劑進(jìn)行反應(yīng)。為防止氣相反應(yīng)物直接沖刷催化劑床層外網(wǎng)，在外網(wǎng)與反應(yīng)物入口處設(shè)置一擋板，這也有利于氣相反應(yīng)物的分配。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述氣固徑向反應(yīng)器的氣相反應(yīng)物從反應(yīng)物入口到催化劑床層外網(wǎng)各點(diǎn)的距離更趨平均，減少了氣相反應(yīng)物在分配通道中行進(jìn)的距離，從而減少了氣相反應(yīng)物在分配通道中的靜壓降，提高了氣相反應(yīng)物在催化劑床層中的分配均勻度。氣相反應(yīng)物在催化劑床層中分配得越均勻，催化劑床層中的催化劑所承擔(dān)的反應(yīng)任務(wù)就越平均，從而可以最大限度地有效利用催化劑。
對(duì)于伴有生焦反應(yīng)的固定床反應(yīng)器而言，氣相反應(yīng)物在催化劑床層中分配的均勻度越高，焦炭在催化劑床層上分配得就越均勻，從而可以延長(zhǎng)操作周期。
本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于石油加工中的氣固反應(yīng)過(guò)程，尤其適用于石腦油催化重整過(guò)程。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。附圖是僅為說(shuō)明本發(fā)明而繪制的，并不限制本發(fā)明。


圖1是本發(fā)明的一種中進(jìn)下出式移動(dòng)床徑向反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1的A-A向剖視圖。
圖3是本發(fā)明的一種中進(jìn)上出式移動(dòng)床徑向反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明的一種中進(jìn)下出式固定床徑向反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是本發(fā)明的一種中進(jìn)上出式固定床徑向反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
在圖1所示的本發(fā)明的一種移動(dòng)床徑向反應(yīng)器中，氣相反應(yīng)物從中部進(jìn)入反應(yīng)器，氣相反應(yīng)產(chǎn)物從反應(yīng)器下部排出。
圖1所示反應(yīng)器包括一個(gè)圓筒形殼體1。殼體1上部為催化劑緩沖區(qū)15，下部為催化反應(yīng)區(qū)20。催化劑緩沖區(qū)15由上部殼體1和位于其下部的緩沖區(qū)底板13構(gòu)成。緩沖區(qū)殼體1頂部設(shè)有催化劑入口4。本圖為設(shè)置一個(gè)催化劑入口4的情況，當(dāng)然，根據(jù)需要可設(shè)置多個(gè)。催化反應(yīng)區(qū)20的中央設(shè)有與殼體1同軸布置的、由內(nèi)向外依次排列的圓筒形內(nèi)網(wǎng)7和外網(wǎng)6。為了調(diào)節(jié)反應(yīng)物氣流通過(guò)催化劑床層的壓降，在內(nèi)網(wǎng)7的里面襯一與內(nèi)網(wǎng)7同軸布置的開(kāi)孔管8。開(kāi)孔管8的中心為中心空腔18。設(shè)置開(kāi)孔管8是現(xiàn)有反應(yīng)器所常用的。當(dāng)然，當(dāng)催化劑床層壓降達(dá)到足夠大時(shí)，也可不設(shè)開(kāi)孔管8。殼體1與外網(wǎng)6之間形成環(huán)形的反應(yīng)物分配通道16。開(kāi)孔管8、內(nèi)網(wǎng)7和外網(wǎng)6的頂部設(shè)有上密封板9，下部設(shè)有床層底板10，床層底板10支承在殼體1的底部。緩沖區(qū)底板13上設(shè)有均布的催化劑輸送管14，經(jīng)上密封板9進(jìn)入內(nèi)網(wǎng)7和外網(wǎng)6之間環(huán)形區(qū)域的上方。開(kāi)孔管8底部的床層底板10上設(shè)有氣相反應(yīng)產(chǎn)物出口3，由殼體1的底部伸出。反應(yīng)產(chǎn)物出口3可設(shè)置多個(gè)，本圖僅示意出了設(shè)置1個(gè)的情況。內(nèi)網(wǎng)7與外網(wǎng)6之間的床層底板10上設(shè)有催化劑卸料口5。反應(yīng)物入口2位于反應(yīng)區(qū)殼體1的側(cè)面，其中心的豎向高度位于外網(wǎng)6軸向高度的中部。反應(yīng)物入口2最好正對(duì)著外網(wǎng)6軸向高度的中點(diǎn)(即外網(wǎng)6軸向高度的50％點(diǎn))，當(dāng)然根據(jù)情況，還可以從外網(wǎng)6中點(diǎn)的高度分別沿軸向向上或向下移動(dòng)，但向上或向下移動(dòng)的距離最好各為外網(wǎng)6軸向高度的20％。反應(yīng)物入口2與外網(wǎng)6之間設(shè)有擋板11，以防止反應(yīng)物氣流直接沖刷催化劑床層外網(wǎng)6。設(shè)置擋板11同時(shí)還能改變反應(yīng)物氣流的方向，有利于氣相反應(yīng)物沿軸向和圓周方向進(jìn)入分配通道16。圖1中擋板11是瓦狀柱面形，由4根支持桿12固定于殼體1上(參見(jiàn)圖1和圖2)。至于擋板11面積的大小和與殼體1之間的距離，則是隨反應(yīng)器處理量的增大而增大。一般來(lái)說(shuō)，擋板11面積為反應(yīng)物入口2橫截面積的1.1～10倍，一般為4倍；擋板11距殼體1的距離為反應(yīng)物入口2直徑的1/10～1/2，一般為1/4。圖1、圖2所示瓦狀柱面形擋板11并非本發(fā)明所述擋板11的唯一形式，例如采用圓形平板也可。擋板11的固定不限于上述方法，還可以用其它常用的零件及方法將擋板11固定在殼體1上。
圖1所示反應(yīng)器的工作情況是這樣的催化劑從催化劑入口4進(jìn)入反應(yīng)器的催化劑緩沖區(qū)15，再由催化劑緩沖區(qū)15經(jīng)緩沖區(qū)底板13上均布的催化劑輸送管14流入內(nèi)網(wǎng)7和外網(wǎng)6之間的環(huán)形區(qū)域，沿軸向向下移動(dòng)，并由底部的催化劑卸料口5排出，形成移動(dòng)的催化劑床層17(見(jiàn)圖1、圖2)。
氣相反應(yīng)物從反應(yīng)物入口2進(jìn)入反應(yīng)器，經(jīng)擋板11改變方向后，沿軸向和圓周方向進(jìn)入氣相反應(yīng)物分配通道16，分配后徑向透過(guò)催化劑床層17，在此與軸向向下移動(dòng)的催化劑接觸，發(fā)生反應(yīng)。氣相反應(yīng)產(chǎn)物匯聚于中心空腔18，經(jīng)反應(yīng)產(chǎn)物出口3從反應(yīng)器下部排出。上密封板9可防止氣相反應(yīng)物直接從反應(yīng)物分配通道16進(jìn)入中心空腔18。
圖3所示的本發(fā)明的另一種移動(dòng)床徑向反應(yīng)器中，氣相反應(yīng)物從中部進(jìn)入反應(yīng)器，氣相反應(yīng)產(chǎn)物從反應(yīng)器上部排出。與圖1所示反應(yīng)器的不同之處僅在于圖3所示反應(yīng)器的反應(yīng)產(chǎn)物出口3位于殼體1的上部。反應(yīng)產(chǎn)物出口3與中心空腔18之間設(shè)有一根反應(yīng)產(chǎn)物導(dǎo)管19，該導(dǎo)管的一端經(jīng)上密封板9與中心空腔18連通，另外一端與殼體上部的反應(yīng)產(chǎn)物出口3相連，中心空腔18的氣相反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)反應(yīng)產(chǎn)物導(dǎo)管19向上經(jīng)反應(yīng)產(chǎn)物出口3排出。
圖4所示為本發(fā)明的一種固定床徑向反應(yīng)器。氣相反應(yīng)物從反應(yīng)器中部進(jìn)入反應(yīng)器，氣相反應(yīng)產(chǎn)物從反應(yīng)器下部排出。與圖1所示移動(dòng)床徑向反應(yīng)器相比，固定床反應(yīng)器不設(shè)置催化劑緩沖區(qū)，催化劑入口4供開(kāi)工前裝填催化劑用。這種反應(yīng)器包括一個(gè)圓筒形殼體1，殼體1頂部設(shè)有催化劑入口4，底部設(shè)有反應(yīng)產(chǎn)物出口3和催化劑卸料口5。殼體1內(nèi)為催化反應(yīng)區(qū)20，其中的開(kāi)孔管8、內(nèi)網(wǎng)7、外網(wǎng)6的布置和反應(yīng)物入口2及反應(yīng)物入口2與外網(wǎng)6之間擋板11的布置與圖1所示的移動(dòng)床徑向反應(yīng)器完全相同。
圖4所示反應(yīng)器的工作情況是這樣的開(kāi)工前將催化劑從催化劑入口4裝入殼體1內(nèi)的內(nèi)網(wǎng)7和外網(wǎng)6之間的環(huán)形區(qū)域，形成固定的催化劑床層17。操作過(guò)程中催化劑床層17內(nèi)的催化劑不移動(dòng)。氣相反應(yīng)物從反應(yīng)物入口2進(jìn)入反應(yīng)器，經(jīng)擋板11改變方向后，沿軸向和圓周方向進(jìn)入氣體分配通道16，分配后徑向透過(guò)固定的催化劑床層17，在此與催化劑接觸，發(fā)生反應(yīng)。氣相反應(yīng)產(chǎn)物匯聚于中心空腔18，經(jīng)反應(yīng)產(chǎn)物出口3從反應(yīng)器下部排出。
圖5是本發(fā)明的另外一種固定床徑向反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。氣相反應(yīng)物從中部進(jìn)入反應(yīng)器，氣相反應(yīng)產(chǎn)物從反應(yīng)器上部排出。圖5與圖4所示固定床反應(yīng)器的不同之處僅在于圖5所示反應(yīng)器的反應(yīng)產(chǎn)物出口3位于殼體1的上部，反應(yīng)產(chǎn)物出口3與中心空腔18之間設(shè)有一根反應(yīng)產(chǎn)物導(dǎo)管19，該導(dǎo)管的一端經(jīng)上密封板9與中心空腔18連通，另外一端與殼體上部的反應(yīng)產(chǎn)物出口3相連，中心空腔18內(nèi)的氣相反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)反應(yīng)產(chǎn)物導(dǎo)管19向上經(jīng)反應(yīng)產(chǎn)物出口3排出。
權(quán)利要求
1.一種用于石油加工過(guò)程的氣固徑向反應(yīng)器，包括一個(gè)圓筒形殼體(1)及殼體(1)內(nèi)的催化反應(yīng)區(qū)(20)，殼體(1)上設(shè)有反應(yīng)物入口(2)、反應(yīng)產(chǎn)物出口(3)、催化劑入口(4)、催化劑卸料口(5)，催化反應(yīng)區(qū)(20)包括與殼體(1)同軸布置的、由內(nèi)向外依次排列的內(nèi)網(wǎng)(7)和外網(wǎng)(6)，其特征在于反應(yīng)物入口(2)位于殼體(1)的側(cè)面，反應(yīng)物入口(2)中心的豎向高度位于外網(wǎng)(6)軸向高度的中部，反應(yīng)物入口(2)與外網(wǎng)(6)之間設(shè)有擋板(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向反應(yīng)器，其特征在于內(nèi)網(wǎng)(7)的內(nèi)部設(shè)有與內(nèi)網(wǎng)(7)同軸布置的開(kāi)孔管(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的徑向反應(yīng)器，其特征在于反應(yīng)物入口(2)中心的豎向高度位于以外網(wǎng)(6)軸向高度的50％點(diǎn)為中點(diǎn)的外網(wǎng)高度40％的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的徑向反應(yīng)器，其特征在于擋板(11)為瓦狀柱面形，其凸面指向殼體(1)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的徑向反應(yīng)器，其特征在于擋板(11)為圓形平板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的徑向反應(yīng)器，其特征在于擋板(11)和殼體(1)之間設(shè)有支持桿(12)，支持桿(12)將擋板固定于殼體(1)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于石油加工過(guò)程的移動(dòng)床和固定床氣固徑向反應(yīng)器,用于解決現(xiàn)有徑向反應(yīng)器的氣相反應(yīng)物在催化劑床層中分布不均的問(wèn)題。本發(fā)明把反應(yīng)物入口開(kāi)于反應(yīng)器殼體的側(cè)面,反應(yīng)物入口中心的豎向高度位于催化反應(yīng)區(qū)外網(wǎng)軸向高度的中部。在外網(wǎng)與反應(yīng)物入口之間設(shè)置一擋板,以防止反應(yīng)物直接沖刷催化劑床層外網(wǎng)。本發(fā)明,氣相反應(yīng)物在分配通道中的靜壓降小,并能在催化劑床層中均勻分布。
文檔編號(hào)B01J8/00GK1258558SQ9910459
公開(kāi)日2000年7月5日 申請(qǐng)日期1999年5月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月10日
發(fā)明者彭世浩, 劉德輝, 劉太極, 尹祚明, 伍于璞, 徐又春, 楊寶貴 申請(qǐng)人:中國(guó)石化集團(tuán)洛陽(yáng)石油化工工程公司