氣固離心式移動床徑向反應器的製作方法

2023-08-05 16:19:16 3

專利名稱：氣固離心式移動床徑向反應器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油煉製及石油化工領域的一種氣固離心式移動床徑向反應器。
背景技術：
氣固離心式移動床徑向反應器可用於石油煉製及石油化工領域的許多氣固相反應操作過程，例如用作氣固相連續移動床催化重整徑向反應器。中國專利CN 1454972A所公開的連續催化重整反應器，是一種Π型氣固離心式移動床徑向反應器。該種反應器的結構，主要包括由頂部封頭、圓筒形筒體、底部封頭組成的反應器殼體，反應器殼體內與其同軸設置有中心筒、扇形筒或圓筒形的外網，反應器殼體上設有氣體反應物入口管、氣體產物出口管、催化劑入口管、催化劑出口管。所述氣體反應物入口管與中心筒的頂部相連通。中心筒與扇形筒或外網之間構成環形空間，在環形空間的頂部設有蓋板。扇形筒的空腔或外網與圓筒形筒體之間的空間構成氣體產物集流流道。操作過程中，環形空間內裝填有催化劑，形成移動的催化劑床層(催化劑在重力作用下沿反應器的軸向向下移動)。氣體反應物在反應器內的流動為離心流動，即其流動方向是由中心筒流向扇形筒或外網；在反應器內氣固兩相的接觸為錯流接觸。該種反應器的優點是流通面積大而床層流程短，具有處理能力大、氣流壓降小、床層阻力比較均勻、使用固體顆粒(催化劑)的粒徑較小等優點。連續催化重整反應為體積增加的反應，即氣體產物的體積大於氣體反應物的體積，沿反應器的徑向氣體的體積逐漸增大；採用氣固離心式移動床徑向反應器時，其氣體流通的截面也逐漸增大，可使氣體在徑向流動過程中線速不致增大，更有利於重整反應；同時，由於氣體在催化劑床層中的平均線速較低，床層壓降也較低，氣體分布比較均勻。但專利CN 1454972A所述反應器存在的一個缺點是，氣體反應物入口管、氣體產物出口管以及催化劑入口管均設於反應器的頂部封頭上，布置空間較為狹小，在某些操作工況下會使上述管子的布置比較周難。

發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是現有的氣固離心式移動床徑向反應器所存在的氣體反應物入口管、氣體產物出口管和催化劑入口管布置空間較為狹小、造成其布置比較困難的問題。
為解決上述問題，本實用新型採用的技術方案是一種氣固離心式移動床徑向反應器，包括由頂部封頭、圓筒形筒體、底部封頭組成的反應器殼體，反應器殼體內與其同軸設置有中心筒、扇形筒或外網，中心筒與扇形筒或外網之間構成環形空間，環形空間的頂部設有蓋板，扇形筒的空腔或外網與圓筒形筒體之間的空間構成氣體產物集流流道，反應器殼體上設有氣體反應物入口管、氣體產物出口管、催化劑入口管、催化劑出口管，催化劑入口管設於頂部封頭上，催化劑出口管設於底部封頭上，氣體反應物入口管與中心筒的頂部相連通，其特徵在於氣體反應物入口管由垂直段和水平段組成，垂直段與中心筒的頂部相連通，水平段連接於圓筒形筒體的側壁上，垂直段與水平段之間設有蝦米腰彎頭，蝦米腰彎頭的兩端同垂直段與水平段之間分別設有連接法蘭，所述氣體產物出口管設於底部封頭上，中心筒的底部支承於套座上，所述氣體產物集流流道的出氣口位於氣體產物集流流道的底部，在環形空間的底部設有底板，底板和套座與底部封頭之間的空間構成集氣室，氣體產物集流流道的出氣口和氣體產物出口管均與集氣室相連通。
採用本實用新型，具有如下的有益效果由於本實用新型反應器的氣體反應物入口管由垂直段和水平段組成，垂直段與中心筒的頂部相連通，水平段連接於反應器圓筒形筒體的側壁上，並且氣體產物出口管設於反應器的底部封頭上，這樣使反應器的頂部封頭上僅設置催化劑入口管，布置空間較為寬鬆，不會造成布置困難的問題。同時，反應器的底部封頭上僅設置氣體產物出口管和催化劑出口管，布置空間同樣比較寬鬆。
本實用新型的一種優選方案是，在氣體反應物入口管的垂直段上設有膨脹圈，膨脹圈的外部設有保護罩。膨脹圈可以吸收反應器殼體與中心筒在垂直方向產生的熱膨脹差量。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。附圖和具體實施方式
並不限制本實用新型要求保護的範圍。


圖1是本實用新型的一種安裝扇形筒的氣固離心式移動床徑向反應器沿軸向的剖視圖。
圖2是本實用新型的一種安裝外網的氣固離心式移動床徑向反應器沿軸向的剖視圖。
具體實施方式
如圖1所示本實用新型的一種氣固離心式移動床徑向反應器(簡稱為反應器)，包括由頂部封頭301、圓筒形簡體302、底部封頭303組成的反應器殼體，反應器殼體內與其同軸設置有中心筒5、扇形筒701。中心筒5與扇形筒701之間構成環形空間6，環形空間6的頂部設有蓋板401。蓋板401通常由若干塊扇形板組成，扇形板之間採用緊固連接件(螺栓螺母、連接銷等)連接。蓋板401的外圓周與扇形筒701的頂部之間、蓋板401的內圓周與中心筒5之間也均採用緊固連接件(螺栓螺母、連接銷等)連接。扇形筒701沿反應器圓筒形筒體302的內壁均勻分布，其開孔面與催化劑接觸，未開孔的背板緊靠圓筒形筒體302的內壁。扇形筒701的頂部設有頂板，底部設有底板，底部支承於支撐件11上。扇形筒701的空腔構成氣體產物集流流道13。反應器殼體上設有氣體反應物入口管101、氣體產物出口管102、催化劑入口管201、催化劑出口管202。其中催化劑入口管201設於頂部封頭301上，催化劑出口管202設於底部封頭303上(均採用焊接連接)。氣體反應物入口管101與中心筒5的頂部相連通。催化劑入口管201經蓋板401上的開孔穿過蓋板401，其出口伸入至環形空間6。催化劑出口管202也與環形空間6相連通。
參見圖1，本實用新型反應器的氣體反應物入口管101由垂直段和水平段組成，垂直段與中心筒5的頂部相連通，水平段連接於圓筒形筒體302的側壁上，連接一般均採用焊接連接。垂直段與水平段之間設有蝦米腰彎頭8，蝦米腰彎頭8的兩端同垂直段與水平段之間分別設有一對連接法蘭801(未剖視)。蝦米腰彎頭8為常規結構，優點是其對氣體的流動阻力較小。連接法蘭801除起連接作用外，還可用於調節氣體反應物入口管101垂直段和水平段的偏差，並便於氣體反應物入口管101的安裝；連接法蘭801還可用於調節中心筒5的中心度，使其達到安裝要求。連接法蘭801為常規結構，每對連接法蘭801中的兩個法蘭通過緊固連接件(螺栓螺母)連接；在每對連接法蘭801中的兩個法蘭的密封面之間設有密封墊片，密封墊片的材料可根據具體操作工況按常規選取。
參見圖1，氣體產物出口管102設於底部封頭303上，採用焊接連接。中心筒5的底部支承於套座10上，套座10通過數根支撐棒12支承於底部封頭303上；支撐棒12與套座10和底部封頭303之間均採用焊接連接。氣體產物集流流道13的出氣口位於氣體產物集流流道13的底部；圖1所示反應器，氣體產物集流流道13由扇形筒701的空腔構成，氣體產物集流流道13的出氣口亦即扇形筒701的出氣口。如圖所示，扇形筒701的出氣口位於扇形筒701的底部。在環形空間6的底部設有底板402；底板402通常由若干塊錐形板組成，錐形板之間採用緊固連接件(螺栓螺母、連接銷等)連接。底板402的外圓周與扇形筒701的底部之間、底板402的內圓周與套座10之間也均採用緊固連接件(螺栓螺母、連接銷等)連接。設於底部封頭303上的催化劑出口管202經底板402上的開孔穿過底板402，其頂部伸入至環形空間6。參見圖1，底板402和套座10與底部封頭303之間的空間構成集氣室14，所述的氣體產物集流流道13的出氣口和氣體產物出口管102均與集氣室14相連通。
為便於安裝、拆卸，將催化劑入口管201在蓋板401的上方分為兩段並採用常規的可拆卸連接件連接，如採用圖1所示的活接頭203連接。類似地，催化劑出口管202也在底板402的下方分為兩段並採用活接頭203連接。
採用本實用新型圖1所示反應器的結構，使反應器的頂部封頭301上僅設置催化劑入口管201，布置空間較為寬鬆。同時，反應器的底部封頭303上僅設置氣體產物出口管102和催化劑出口管202，布置空間同樣比較寬鬆。
氣固離心式移動床徑向反應器的氣體反應物入口管是與反應器殼體和中心筒相連的。由於反應器殼體與中心筒的材料不同以及受熱情況的差異，在某些操作工況下二者會產生熱膨脹不一致的問題，並作用於氣體反應物入口管上，從而造成組成蓋板的扇形板之間、蓋板同與其相連的各部件之間的連接部位發生損壞，造成上述各處密封發生損壞，並造成中心筒變形、中心筒軸線偏移。參見圖1，本實用新型反應器在氣體反應物入口管101的垂直段上設有膨脹圈9，以解決這個問題。膨脹圈9可以吸收反應器殼體與中心筒5在垂直方向產生的熱膨脹差量。膨脹圈9的波數一般為4～8個。為保護膨脹圈9，在膨脹圈9的外部設有保護罩901，參見圖1。
圖1所示的反應器，也可以不設置扇形筒701而設置圓筒形的外網702；這種反應器的整體結構示意圖參見圖2。外網702與反應器殼體以及中心筒5同軸設置，中心筒5與外網702之間構成環形空間6。在環形空間6的頂部設有蓋板401，外網702的頂部設有頂蓋板；環形空間6的底部設有底板402。蓋板401的外圓周與外網702的頂部之間、蓋板401的內圓周與中心筒5之間均採用緊固連接件(螺栓螺母、連接銷等)連接。外網702的底部支承於底板402的外圓周上，底板402的外圓周通過數根支撐棒12支承於底部封頭303上，支撐棒12與底板402的外圓周和底部封頭303之間均採用焊接連接。底板402的外圓周與外網702的底部之間、底板402的內圓周與套座10之間均採用緊固連接件(螺栓螺母、連接銷等)連接。外網702與圓筒形筒體302之間的空間構成氣體產物集流流道13，氣體產物集流流道13的出氣口位於氣體產物集流流道13的底部；該氣體產物集流流道13的出氣口為外網702的底部與圓筒形筒體302之間所構成的環形敞口。圖2所示反應器不同於圖1所示反應器的主要之處即在於其設置的是外網702，其餘主要部件的結構及連接關係基本上均與圖1所示的反應器相同，詳細說明從略。
圖1與圖2所示的反應器，均屬於上部進料、下部出料的Z型氣固離心式移動床徑向反應器。下面以圖1所示反應器應用於連續移動床催化重整過程為例簡述其操作過程。氣相重整原料油與氫氣混合後，在450～550℃的溫度、0.2～0.9MPa的壓力、2～6的氫油比(摩爾比)下，由氣體反應物入口管101進入反應器的中心筒5，中心筒5的空腔構成氣體反應物分流流道。之後氣體反應物沿徑向由中心筒5流向環形空間6內的催化劑床層，並在催化劑的作用下發生反應。所生成的氣體產物則由催化劑床層流入扇形筒701內，扇形筒701的空腔構成氣體產物集流流道13。氣體產物再由氣體產物集流流道13的出氣口(亦即扇形筒701的出氣口，位於氣體產物集流流道13或者說是扇形筒701的底部)流出，進入集氣室14，最後經設於底部封頭303上的氣體產物出口管102流出反應器。操作過程中，所用連續催化重整催化劑的顆粒形狀為球形，顆粒直徑一般為1～2mm。該催化劑由催化劑入口管201進入環形空間6，在重力作用下沿反應器的軸向由上向下移動通過反應器，形成向下移動的催化劑床層；反應後催化劑由設於底部封頭303上的催化劑出口管202流出。在上述的操作過程中，氣體反應物在反應器內的流動為離心流動，氣固兩相的接觸為錯流接觸。
本實用新型反應器在不使用扇形筒701而使用圓筒形的外網702時(參見圖2)，外網702與反應器圓筒形筒體302之間的空間構成氣體產物集流流道13；圖2所示反應器與圖1所示反應器的操作過程基本相同，詳細說明從略。圖1與圖2中，未註明附圖標記的箭頭表示氣體反應物、氣體產物或催化劑的流動方向；圖2中所有未說明的附圖標記所表示的技術特徵均與圖1中的相同。
本實用新型反應器特別適用於石油煉製及石油化工過程中的氣固相連續移動床催化重整過程，也適用於其它一些氣固相連續移動床催化反應過程，例如烴類脫氫反應過程(石蠟催化脫氫、丙烷脫氫、烷基芳烴的催化脫氫等)、芳構化反應過程、移動床脫硫過程等；可廣泛用於舊裝置的改造或新裝置的設計中。
權利要求1.一種氣固離心式移動床徑向反應器，包括由頂部封頭(301)、圓筒形筒體(302)、底部封頭(303)組成的反應器殼體，反應器殼體內與其同軸設置有中心筒(5)、扇形筒(701)或外網(702)，中心筒(5)與扇形筒(701)或外網(702)之間構成環形空間(6)，環形空間(6)的頂部設有蓋板(401)，扇形筒(701)的空腔或外網(702)與圓筒形筒體(302)之間的空間構成氣體產物集流流道(13)，反應器殼體上設有氣體反應物入口管(101)、氣體產物出口管(102)、催化劑入口管(201)、催化劑出口管(202)，催化劑入口管(201)設於頂部封頭(301)上，催化劑出口管(202)設於底部封頭(303)上，氣體反應物入口管(101)與中心筒(5)的頂部相連通，其特徵在於氣體反應物入口管(101)由垂直段和水平段組成，垂直段與中心筒(5)的頂部相連通，水平段連接於圓筒形筒體(302)的側壁上，垂直段與水平段之間設有蝦米腰彎頭(8)，蝦米腰彎頭(8)的兩端同垂直段與水平段之間分別設有連接法蘭(801)，所述氣體產物出口管(102)設於底部封頭(303)上，中心筒(5)的底部支承於套座(10)上，所述氣體產物集流流道(13)的出氣口位於氣體產物集流流道(13)的底部，在環形空間(6)的底部設有底板(402)，底板(402)和套座(10)與底部封頭(303)之間的空間構成集氣室(14)，氣體產物集流流道(13)的出氣口和氣體產物出口管(102)均與集氣室(14)相連通。
2.根據權利要求1所述的氣固離心式移動床徑向反應器，其特徵在於在氣體反應物入口管(101)的垂直段上設有膨脹圈(9)，膨脹圈(9)的外部設有保護罩(901)。
專利摘要本實用新型公開了石油煉製及石油化工領域的一種氣固離心式移動床徑向反應器，用於解決現有反應器所存在的氣體反應物入口管、氣體產物出口管和催化劑入口管的布置空間較為狹小、布置比較困難的問題。本實用新型反應器的氣體反應物入口管(101)由垂直段和水平段組成，垂直段與中心筒(5)的頂部相連通，水平段連接於反應器圓筒形筒體(302)的側壁上，垂直段與水平段之間設有蝦米腰彎頭(8)；氣體產物出口管(102)設於反應器的底部封頭(303)上，由扇形筒(701)的空腔或外網與圓筒形筒體之間的空間構成的氣體產物集流流道(13)的出氣口均位於氣體產物集流流道的底部。本實用新型可用於氣固相連續移動床催化重整等過程。
文檔編號C10G35/00GK2865850SQ20062002986
公開日2007年2月7日 申請日期2006年1月20日 優先權日2006年1月20日
發明者彭世浩, 楊寶貴, 閆遂寧, 劉德輝, 盧敏, 徐又春, 王作紅, 徐耀康 申請人:中國石油化工集團公司, 中國石化集團洛陽石油化工工程公司