用於放熱多相催化合成反應器的催化劑密封支承裝置的製作方法
2023-05-25 01:04:36 4
專利名稱：用於放熱多相催化合成反應器的催化劑密封支承裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及催化劑密封支承裝置，具體地說，涉及用於放熱多相催化合成反應器的這種裝置，這種反應器具有一大體上呈筒形的外部殼體，至少一個催化層，裝在所述殼體內，具有用以盛裝催化劑的底板，至少一個支承臺肩，用於所述底板，從所述殼體伸出。
通常，在合成反應器內進行放熱我相催化合成反應時，外殼和裝在外殼內的催化層底板處於高溫作用下，因而由於其材料受熱膨脹而經受著尺寸上的變化。這些尺寸上的變化會在殼體和底板的連接部分產生不應有的現象，如使催化劑從催化層中洩出或使底板結構受損。
在放熱多相催化合成反應器的領域內日趨要求提供一種能在外部殼體和催化層底板之間取得有效、穩定而耐久的催化劑密封裝置，用以避免上述缺點。
為滿足上述要求，在外殼和催化層底板之間採用了一種連接裝置，這種裝置具有可壓縮材料，如陶瓷線繩或編織體，將其大體上裝在底板和殼體之間的空隙內，這種裝置已廣泛地受到了應用。
如果在氨或甲醇多相合成反應器內低合金鋼的外殼材料具有不同於不鏽鋼底板的膨脹係數，放熱反應所造成的高溫就會使殼體尺寸產生約5mm到25mm的變化，遠低於底板尺寸約10mm到40mm的變化。
因此，在安裝中，應在底板和殼體之間的空隙內留有足夠的餘地以適應不同材料膨脹率不同的情況。
在空隙中採用可壓縮材料可在底板和殼體之間取得密封，至少部分地補償材料的膨脹。
在技術領域內，這種密封一般稱之為填函密封。
上述這類裝置雖大體上滿足要求，但呈現出一系列的缺點如下。
第一個缺點是現有的裝置只能部分地補償由材料受熱膨脹引起的尺寸與變化。裝在底板和外殼之間的可壓縮材料實際上只有有限的壓縮性而使填函密封只是在材料膨脹差較低的情況下才有效，如在底板和殼體之間的熱膨脹差不得超過1mm到2mm。
因此，在氨或甲醇合成反應器內，如上所述，材料的膨脹差甚至高達15mm，採用上述裝置就不能滿足要求，因為這種影響反應器壽命的多變性冷熱循環會使壓縮材料受到不可恢復的擠壓，因而不再能從這些材料取得熱膨脹差的必要補償，裝在催化層中的催化劑就有洩漏的危險。
第二個缺點與第一個缺點相連繫，由於氣體不可避免地會透過可壓縮材料而引起材料的腐蝕，經過一定時間材料就會很快地降質。
因此，採用這種連接裝置甚至經過很短一段操作期，合成反應器就不再能保持其合適可靠的催化劑密封。
這種現有連接裝置的第三個缺點是如果在殼體和催化層底板之間的空隙小於材料膨脹差，就有可能損壞壓在殼體壁上的底板。
最後，現有合成反應器中現有裝置的安裝從結構上和組裝上來看也存在著問題，實際上實施比較困難，而且費用也較高。
本發明的任務是使用於放熱多相催化合成反應器的催化劑密封支承裝置在殼體壁和催化層底板之間取得可靠耐久的催化劑密封，同時製造比較簡單，且易於裝在現有的合成反應器內。
這一任務通過本發明裝置得以完成，其特徵是這種裝置在所述臺肩和所述底板之間具有環形件，環形件與所述底板作可卸組合，並具有大體上與殼體相同的熱膨脹係數。
按本發明，由於在臺肩和底板之間採用了熱膨脹係數大體上與外殼相同的環形件，就可在殼體壁和催化層底板之間取得最佳而耐久的催化劑密封。
實際上，每當合成反應器內的溫度升高或降低時，環形件與外殼作類似的變形而在變形中牽動與其組合的疊置底板。
這樣，底板和殼體之間的距離可保持恆定不變而取得最佳而耐久的催化劑密封。
本發明裝置這就可有效地用於殼體和底板膨脹係數相同或殼體膨脹係數小於或大於底板的場合，防止了底板結構的可能損壞和催化劑通過底板和殼體之間的空隙從催化層中的可能洩漏。
環形件最好具有若干結構上獨立的弓形體。
底板本身最好由若干板形件、如具有一定自由度的並列扇形體構成，也就是至少具有一不受約束的浮動端。
底板的各個構件一般具有用以盛裝催化劑的網體，網體由格柵支承，格柵則與環形件作可卸組合。
如合成反應器的外殼直徑大於約1000mm，最好用合適的支承梁支承格柵。
由於環形件具有特定的熱膨脹係數，本發明裝置可有利地用以補償象高溫操作的甲醇合成反應器一類裝備上即使是很大的尺寸變化，這種反應器的膨脹差高達5mm-15mm。
此外，本發明裝置與現有技術相比無上述降質問題，因而可用於各種操作場合而具有很長的使用壽命。
本發明裝置的另一主要優點在於其實施較簡單而可安裝在現有的合成反應器中。
實際上，用若干結構上獨立的弓形體構成環形件具有雙重優點不僅易於將其安裝在反應器內，而且可以很好地與反應器內通常不規則的殼體壁配接。
在最後這種情況下，採用這種環形件可有利地使底板始終靠近殼體的不規則壁體而取得最佳的催化劑密封。
從以下對本發明非限制性實施例按附圖所作說明中可看出本發明的特徵和優點，附圖中
圖1示出具有本發明催化劑密封裝置的第一放熱多相催化合成反應器縱剖面圖；圖2示出圖1反應器內催化劑密封支承裝置一些構件的正剖面放大圖；圖3示出圖1反應器沿圖1 A-A線的剖面圖；圖4示出具有本發明催化劑密封裝置的第二放熱多相催化合成反應器縱剖面圖；圖5示出圖4反應器沿圖4B-B線的剖面圖；圖6示出圖4反應器內催化劑密封裝置一些構件沿圖5C-C線的正剖面放大圖。
圖1示出具體用於甲醇合成的放熱多相催化合成反應器1。
反應器1具有筒形外殼2，外殼在其頂部具有用以放入反應氣體的開口3，在其底部具有用以放出反應產物的開口4。
在殼體2內設有作分隔布置的催化層5a-5d。在催化層5a-5c下面靠近殼體2相應地設有透氣板6a-6c。
底板6a-6c支承在從殼體2伸出的環形臺肩7a-7c和與反應器1同軸線延伸的管柱9的環形臺肩8a-8c上。
在底板6a-6c和臺肩7a-7c、8a-8c之間設有高度不同的對置支承件10-11，用以在預定的距離上支承底板6a-6c。各支承件10-11最好具有一筒狀側緣或若干杆形支撐。
在相鄰兩催化層5a-5d之間還設有普通的氣流混合器，混合器具有擋板12和環形開口13以及用於冷卻氣流的多孔分布器14。
催化層5d具有透氣側壁15，用以使反應產物從催化層5d中排向開口4。
圖1-3整個地示出本發明催化劑密封支承裝置16。
催化劑密封支承裝置16具有位於環形臺肩7a-7c和底板6a-6c之間而與底板作可卸組合的環形件17。
具體地說，環形件17置於支承件10上而與透氣底板作可卸組合，例如，與催化層5a的壁體6a通過適當的銷釘18作可卸組合，銷釘插在相應圓環19內，圓環固定在環形件17上。
也可以不用圓環19而採用套座(未示出)，將套座裝在與底板接觸的環形件表面上而將相應銷釘18裝在套座內。
最好使環形件17具有大體上與殼體2相同的熱膨脹係數，使其在反應器突變溫度的作用下可與反應器作類似的尺寸變化。
底板6a-6c在支承件11一側作自由浮置而在環形件17一側作可卸組合，因而可隨環形件尺寸的變化始終靠近殼體2或與之保持接觸，從而取得可靠而耐久的催化劑密封。
這樣，就可避免在合成反應器1的操作中發生不應有的現象，如催化劑從催化層5a-5d中洩出或底板6a-6c結構受損，這在現有採用填函密封的裝置中是較典型的。
最好對環形件採用與殼體2相同的材料，殼體在用於甲醇之類的放熱多相催化合成反應器中可採用低合金鋼如1.25Cr-0.5M。
底板6a、6b、6c最好具有用以盛裝催化劑的網體20和裝在網體20下面的支承格柵21。
支承件10、11置於相應環形臺肩7a-7c和8a-8c上，用以對催化層5a-5c作業要的間隔設置而對合成反應器的有用空間作最好的利用。因此，在使用上可根據情況選定。
作為一種方案，支承件10可用環形件17替代，環形件在這種情況下具有雙重作用用作底板和殼體壁之間的催化劑密封和用以分隔催化層5a-5c。就圖6所示具體實施例來說，底板6a-6c可通過若干銷釘在環形件17上作可卸安裝，銷釘從底板伸出而在環形件17和殼體2之間的空隙內。
如圖3所示，環形件17最好由若干弓形體22構成，在此具體情況下採用了四個結構上獨立的弓形體，用普通的螺栓(未示出)將其固定在一起。
底板6a·6b·6c本身可由若干並列設置的扇形體23構成。為簡明起見，圖3僅示出兩個扇形體23。
扇形體23上與環形件17相對的一端懸置於支承件11上。這樣，扇形體23可自由地隨從與其作可卸組合而尺寸變化的環形件17。
在另一未示出的實施例中，在環形件17和相應扇形體23之間設有若干徑向支承梁。
圖4整個地示出一放熱多相催化合成反應器，具體用於甲醇的合成，具有本發明催化劑密封支承裝置。
在此圖中，反應器1的構件在結構上和功能上與圖1-3所示相當而具有相同的標號，這裡不再予以說明。
催化層5d具有透氣底板24，用以使反應產物從催化層5d排向開口4。
如圖4-6所示，本發明催化劑密封支承裝置16具有在環形臺肩7a-7c和底板6a-6c之間作可卸組合的環形件25。
底板6a-6c結合若干T形支承梁26通過相應環形件25在殼體2內受相互間隔的支承，環形件置於環形臺肩7a-7c上。
在本發明的這一具體實施例中，環形件25由於其具有筒形側緣的結構除在底板和殼體之間具有催化劑密封的作用外還具有分隔催化層5a-5c的作用。作為另一方案，可採用普通的支承件10而將其置於經適當改變的環形件和臺肩之間如圖1所示。
圖5示出類似於底板6b·6c的底板6a，具有若干中部板形件27和周邊板形件28。支承梁26本身分成主梁29和輔梁30。
中部板形件27由主梁29作縱向支承而由輔梁30作橫向支承。
輔板形件28除由主輔梁29、30支承外，還由環形件25支承而與之作可卸組合如圖6所示。
在環形件25和殼體2之間最好形成空隙31，其中裝入若干從周邊板形件28伸出的銷釘32。
周邊板狀扇形體28上與環形件25相對的一端分別懸置於主梁29和輔梁30的股體33-34上。這樣，板狀扇形體28可自由地適應環形件25尺寸上的變化，與環形件作可卸組合而取得可靠而耐久的催化劑密封。
環形件25可以是整體的，也可以由若干結構上獨立的弓形體構成如圖3示例所示。
以上對本發明催化劑密封支承裝置的一些優點作了說明。具體地說，由於在外殼和催化層底板之間取得了有效、穩定和耐久的催化劑密封，使合成反應器具有用現有連接裝置所不能取得的可靠性。
權利要求
1.一種催化劑密封支承裝置(16)，具體用於一种放熱多相催化合成反應器，這種反應器具有一大體上呈筒形的外部殼體(2)，至少一個催化層(5a-5c)，裝在所述殼體(2)內，具有用以盛裝催化劑的底板(6a-6c)，至少一個支承臺肩(7a-7c)，用於所述底板，從所述殼體(2)伸出，所述裝置的特徵是具有一環形件(17)，環形件(17)位於所述臺肩(7a-7c)和所述底板(6a-6c)之間，與所述底板(6a-6c)作可卸組合，具有與殼體大體上相同的熱膨脹係數。
2.按權利要求1所述裝置，其特徵是所述環形件(17)置於所述臺肩(7a-7c)上。
3.按權利要求1所述裝置，其特徵是所述環形件(17)具有若干結構上獨立的弓形體(22)。
4.按權利要求1所述裝置，其特徵是所述環形件(17)由與所述殼體(2)相同的材料構成。
5.一种放熱多相催化合成反應器，具有一大體上呈筒形的外部殼體(2)，至少一個催化層(5a-5c)，裝在所述殼體(2)內，具有用以盛裝催化劑的底板(6a-6c)，至少一個支承臺肩(7a-7c)，用於所述底板(6a-6c)，從所述殼體(2)伸出，其特徵是具有一催化劑密封支承裝置(16)，此裝置具有一環形件(17，25)，環形件(17)位於所述臺肩(7a-7c)和所述底板(6a-6c)之間，與所述底板(6a-6c)作可卸組合，具有與殼體(2)大體上相同的熱膨脹係數。
6.按權利要求5所述反應器，其特徵是所述底板(6a-6c)置於所述環形件(17)上。
7.按權利要求5所述反應器，其特徵是所述環形件(17)置於所述臺肩(7a-7c)上。
8.按權利要求5所述反應器，其特徵是所述環形件(17)具有若干結構上獨立的弓形體(22)。
9.按權利要求5所述反應器，其特徵是所述環形件(17)由與所述殼體(2)相同的材料構成。
10.按權利要求5所述反應器，其特徵是還具有一位於所述環形件(17)和所述臺肩(7a-7c)之間用於所述底板(6a-6c)的支承件(10)。
11.按權利要求10所述反應器，其特徵是所述支承件(10)包括所述環形件(17)。
12.按權利要求5所述反應器，其特徵是所述用以盛裝催化劑的底板(6a-6c)具有若干扇形體(23)。
13.按權利要求12所述反應器，其特徵是所述扇形體(23)通過若干銷釘(18)在所述環形件(17)上作可卸安裝，銷釘從所述底板(6a-6c)伸出而裝入與所述環形件(17)組合的相應套座(19)。
14.按權利要求12所述反應器，其特徵是所述扇形體(23)通過若干銷釘在所述環形件(17)上作可卸安裝，銷釘從所述底板(6a-6c)伸出而裝入位於所述環形件(17)和所述殼體(2)之間的空隙內。
15.按權利要求12所述反應器，其特徵是所述扇形體(23)上與所述環形件(17)相對的一端懸置於與所述殼體(2)作同軸線延伸的一支承梁(9)上。
16.按權利要求5所述反應器，其特徵是所述用以盛裝催化劑的底板(6a，6c)具有若干至少部分地由所述環形件(25)支承的板形件(27，28)。
17.按權利要求16所述反應器，其特徵是所述板形件(27，28)通過若干銷釘(32)在所述環形件(25)上作可卸安裝，銷釘從所述板形件(28)伸出而裝入位於所述環形件(25)和所述殼體(2)之間的空隙(31)。
18.按權利要求16所述反應器，其特徵是所述板形件(27)上不受所述環形件(25)支承的端部懸置於若干T形梁(26)上。
全文摘要
一种放熱多相催化合成反應器至少具有一個裝在筒形殼體2內的催化層5a-5c，並具有用以盛裝催化劑的底板6a-6c，至少一個用於底板6a-6c的支承臺肩7a-7c，支承臺肩從殼體2伸出，反應器具有催化劑密封支承裝置，此裝置具有位於臺肩7a-7c和底板6a-6c之間的環形件17.25。環形件17.25與底板6a-6c作可卸安裝而具有大體上與殼體2相同的膨脹係數。
文檔編號D06G1/00GK1153484SQ95194216
公開日1997年7月2日 申請日期1995年7月6日 優先權日1994年1月31日
發明者盧卡·比安奇, 恩賴科·裡澤 申請人:卡薩爾甲醇公司