CN113509894A - 移动床气固径向反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种移动床气固径向反应器,属于催化用装置领域。包括壳体以及催化剂室,催化剂室是由内环板、外环板、底部弧板以及顶部封板合围而成;内环板与外环板的上端对应通过内环吊板以及外环吊板悬吊在壳体顶部,以使催化剂室底端的底部弧板与壳体底部内表面间隔一定距离;作为集气管的内环板的下端口接有气体底部封板,该气体底部封板与穿过壳体底部的气体进口管相接;内环板与外环板均为格栅板层叠在约翰逊网上的复合结构,其中约翰逊网位于催化剂侧。该反应器流场均匀、压降低,在大直径,高床层的情况下,能够保证催化剂室侧壁不失稳,在腐蚀性气体环境下,内、外环板寿命较长,且催化剂不易堵塞网孔,保证了反应气流动的顺畅性。
Description
技术领域
本发明属于催化用装置领域,具体涉及一种移动床气固径向反应器。
背景技术
在移动床气固径向反应器中,气相反应物在固体催化剂颗粒存在的条件下发生反应,其中催化剂沿反应器轴向移动,气相反应物沿反应器径向或接近径向通过催化剂床层。
传统的移动床气固径向反应器,一般是由上部封头、圆柱形侧壁和底部封头构成反应器的外部器壁(即壳体),在该壳体内有一由圆柱形外网和圆柱形内网构成的环形空间,该空间中装入催化剂后即形成圆筒形的催化剂床层,底部封头的内表面即为催化剂床层的底。圆柱形内网能阻止催化剂颗粒进入内网的内部空间,同时该内网亦作为集气管,用以收集反应产物。而圆柱形外网则能阻止催化剂颗粒进入外网与壳体之间的外部空间,同时它可以作为气体分配器,把气相反应物尽量均匀的分配到催化剂床层。这种气相反应物流经圆柱形外网,催化剂床层和圆柱形内网并汇集于集气管的气体流动方式,称为外进里出式;反之,若气体流动方向与上述气体流动方向相反,则称为里进外出式。在反应器的顶部设有多根催化剂导入管用以将催化剂导入内网与外网之间的催化剂床层,同时,催化剂床层底部还设有多根催化剂排出管用以将催化剂排出。
传统移动床气固径向反应器主要存在以下问题:
对于大体积、高床层的反应器而言,由于催化剂的流动性,圆柱形外网和内网将受到较大的侧向应力,反应器容易失稳。在腐蚀性气体环境下,外网和内网的寿命较短,且催化剂容易卡在网孔上堵塞网孔,从而影响了反应物的流动。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种移动床气固径向反应器,以解决传统反应器易失稳、内外网寿命短以及网孔易堵塞的问题。
为达到上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种移动床气固径向反应器,包括壳体以及设置在壳体内的催化剂室,该催化剂室是由内环板、外环板、底部弧板以及顶部封板合围而成;内环板与外环板的上端对应通过内环吊板以及外环吊板悬吊在壳体顶部,以使催化剂室底端的底部弧板与壳体底部内表面间隔一定距离;作为集气管的内环板的下端口接有气体底部封板,该气体底部封板与穿过壳体底部的气体进口管相接;内环板与外环板均为格栅板层叠在约翰逊网上的复合结构,其中约翰逊网位于催化剂侧。
进一步,内环吊板与外环吊板均采用格栅板结构。
进一步,底部弧板上设有催化剂排料口,该催化剂排料口通过波纹补偿器Ⅰ与设置在壳体底部的出料管相接。
进一步,作为催化剂室顶面的顶部封板上设有催化剂进料管。
进一步,外环板下部与壳体内壁之间设有槽钢或H型钢以对外环板进行限位。
进一步,气体底部封板与气体进口管间连有波纹补偿器Ⅱ。
进一步,气体底部封板或气体进口管上沿壳体的轴向开设有腰形槽,气体底部封板和气体进口管间通过穿过腰形槽的螺栓相连接。
进一步,集气管的顶部设有气体顶部封板,该气体顶部封板呈上小下大的锥状结构。
进一步,壳体顶部设有气体出口管。
进一步,壳体外部环设有蒸汽伴热管。
本发明的有益效果在于:
(1)该催化剂室由内环吊板与外环吊板悬吊在外壳顶部,由于催化剂的重力作用,内环板、外环板被拉紧,故不会出现内环板、外环板失稳的情况。在高温条件下,催化剂室向下膨胀应力较小,催化剂室内环板、外环板均采用格栅板与约翰逊网层叠结构,其中约翰逊网位于催化剂侧,使得气体能够顺利的通过催化剂层。由于约翰逊网的网孔是内窄外宽结构,即使有催化剂卡阻在约翰逊网上也会掉下去,不会造成催化剂堵塞网孔,从而减少了气体流动阻力。
(2)催化剂室的内环吊板、外环吊板均采用格栅板结构,既保证了吊板的强度,也可保证经过催化反应净化后的气体能够通过吊板进入气体出口管。
(3)催化剂排料口与壳体底部的出料管之间采用波纹补偿器连接,能够减小催化剂室膨胀时与壳体之间的热应力,同时保证了催化剂的顺利卸料。
(4)气体底部封板与气体进口管之间通过腰形槽与螺栓相连接、或气体底部封板与气体进口管之间采用波纹补偿器连接,同样可减小悬吊的催化剂室膨胀时与壳体之间的应力,还能够保证气体从内环板内侧通道通过,全部通过径向床催化剂层反应。
(5)约翰逊网采用螺柱铆焊的方式与格栅板固定,既保证了催化剂室的强度,又保证了催化剂不外漏,同时约翰逊网的较粗的丝网结构有较好的耐腐蚀性,显著延长了径向床反应器的使用寿命。
(6)对于降温后催化剂失效的场合,在壳体外部设有蒸汽伴热管,蒸汽伴热管以环状结构包裹在承压壳体外部,检修时可以通过蒸汽伴热的方式保证催化剂温度不降,从而保证了催化剂性能。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述,并且在某种程度上,基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的,或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作优选的详细描述,其中:
图1为移动床气固径向反应器的方案1示意图;
图2为移动床气固径向反应器的方案2示意图;
图3为图1的A向视图;
图4为图1的B-B剖面图。
图5为格栅板展开图;
图6为约翰逊网展开图;
图7为图6的C-C剖面图;
图8为图6的D-D剖面图;
图9为格栅板和约翰逊网螺柱铆焊结构图;
图10为图1的E部放大图;
图11为图1的F-F剖面图。
附图标记:
壳体1、催化剂室2、气体进口管3、气体出口管4、催化剂进料管5、出料管6、气体底部封板7、内环吊板9、外环吊板10、蒸汽伴热管11、波纹补偿器Ⅰ12、波纹补偿器Ⅱ13、H型钢14;内环板21、外环板22、底部弧板23、顶部封板24、催化剂排料口25、格栅板26、约翰逊网27、螺栓28、腰形槽301。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是,以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中,附图仅用于示例性说明,表示的仅是示意图,而非实物图,不能理解为对本发明的限制;为了更好地说明本发明的实施例,附图某些部件会有省略、放大或缩小,并不代表实际产品的尺寸;对本领域技术人员来说,附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件;在本发明的描述中,需要理解的是,若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明,不能理解为对本发明的限制,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1~图9,为一种移动床气固径向反应器,包括壳体1以及设置在壳体1内的催化剂室2。其中壳体1是由圆柱形侧壁和对应设置在圆柱形侧壁上、下两端的上部封头以及底部封头构成的圆筒形密封承压结构。催化剂室2包括内环板21与外环板22,内、外环板之间的区域的顶、底部对应由顶部封板24以及底部弧板23封堵,以形成一个装催化剂颗粒的内部空间。作为催化剂室2顶面的顶部封板24上设有催化剂进料管5,该催化剂进料管5的进料端头伸出壳体1顶部。催化剂室2的底部弧板上设有催化剂排料口25,该催化剂排料口25与壳体底部的出料管6相接。
该移动床气固径向反应器中,内环板21与外环板22的上端对应通过内环吊板9以及外环吊板10悬吊在壳体1顶部,悬吊在壳体1内的催化剂室2(底端)的底部弧板23与壳体1底部内表面间隔一定距离;作为集气管的内环板21的下端口接有气体底部封板7,该气体底部封板7与穿过壳体底部的气体进口管3相接;内环板21与外环板22均为格栅板26层叠在约翰逊网27上的复合结构,其中约翰逊网27采用螺柱铆焊的方式与格栅板26相固定,约翰逊网27位于催化剂侧。
具体的,催化剂通过催化剂进料管5进入催化剂室2,由于催化剂自身的重力作用,用于悬吊催化剂室2的内环吊板9、外环吊板10、内环板21以及外环板22被张紧,故不会出内环板21与外环板22失稳的问题。内环板21与外环板22采用格栅板26以及约翰逊网27层叠的复合结构,而靠近催化剂一侧的为约翰逊网27,该结构不仅保证了内环板21与外环板22的强度,而且由于约翰逊网27自身带有梯形网孔结构,靠近催化剂侧的网孔小,远离催化剂侧的网孔大,若催化剂塞入网孔后就会从外部滑落,进而保证了催化剂不会堵塞网孔。而约翰逊网27的丝网直径较大,更能承受腐蚀性气体的侵蚀,保证了内、外网的使用寿命,进而提高整个反应器的使用寿命。
本方案中,内环吊板9与外环吊板10均采用格栅板结构。反应气穿过催化剂层后通过外环吊板10与内环吊板9,后通过设置在壳体1顶部的气体出口管4离开移动床气固径向反应器。
本方案中,催化剂排料口25通过波纹补偿器Ⅰ12与设置在壳体1底部的出料管6相接。当内、外环吊板的受热膨胀与(承压)壳体1的受热膨胀出现不协调时,波纹补偿器Ⅰ12可使得承压的壳体1底部的出料管6不会有较大的膨胀应力。
本方案中,外环板22与壳体1内壁之间设有槽钢或H型钢14。槽钢或H型钢14可对外环板22进行限位,保证了催化剂室2不会出现大角度摆动。
前述移动床气固径向反应器中,气体进口管3上设有沿壳体1轴向开设的腰形槽301,设置在气体底部封板7上的螺栓28穿过对应匹配的腰形槽以实现气体进口管3与气体底部封板7间的连接(如图10、11所示)。因腰形槽301的存在,使得气体进口管3与气体底部封板7间为活动连接,这样即可减小(悬吊的)催化剂室膨胀时与壳体之间的应力。仅在气体进口管3上设置腰形槽301,还能够保证从内环板内侧通道通过的气体全部通过径向床催化剂层反应。需要说明的是:可也将腰形槽301设置在气体底部封板7上,而螺栓28对应设置在气体进口管3上。
气体通过气体进口管3直接进入催化剂室2内侧(即集气管中),后经由内环板21充当的集气管全部顺利均匀的通过催化剂床层。当内、外环吊板的受热膨胀与(承压)壳体1的受热膨胀出现不协调时,腰形槽301与螺栓28相配合的活动连接方式可使得气体进口管3与壳体1之间的焊缝不会存在大的热膨胀应力,避免了壳体的破坏。作为该方案替换,气体底部封板7与气体进口管3间连有波纹补偿器Ⅱ13(如图2所示)。波纹补偿器Ⅱ13也可使气体进口管3与壳体1之间的焊缝不会存在大的热膨胀应力。
本方案中,集气管的顶部设有气体顶部封板8,该气体顶部封板8呈上小下大的锥状结构。由于气体出口管4位于内环吊板9内侧且同时处于气体顶部封板8的上方,而锥状结构的气体顶部封板8具有倾斜面,其与外环吊板10以及内环吊板9相配合时,能辅助起到对气体导引的作用。
本方案中,壳体1外部环设有蒸汽伴热管11,其为环状结构并包裹在壳体1的外部。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种移动床气固径向反应器,包括壳体(1)以及设置在壳体(1)内的催化剂室(2),该催化剂室(2)是由内环板(21)、外环板(22)、底部弧板(23)以及顶部封板(24)合围而成;其特征在于:内环板(21)与外环板(22)的上端对应通过内环吊板(9)以及外环吊板(10)悬吊在壳体顶部,以使催化剂室(2)底端的底部弧板(23)与壳体底部内表面间隔一定距离;作为集气管的内环板(21)的下端口接有气体底部封板(7),该气体底部封板(7)与穿过壳体底部的气体进口管(3)相接;内环板(21)与外环板(22)均为格栅板(26)层叠在约翰逊网(27)上的复合结构,其中约翰逊网(27)位于催化剂侧。
2.根据权利要求1所述的移动床气固径向反应器,其特征在于:内环吊板(9)与外环吊板(10)均采用格栅板结构。
3.根据权利要求1所述的移动床气固径向反应器,其特征在于:底部弧板(23)上设有催化剂排料口(25),该催化剂排料口(25)通过波纹补偿器Ⅰ(12)与设置在壳体底部的出料管(6)相接。
4.根据权利要求1所述的移动床气固径向反应器,其特征在于:外环板(22)下部与壳体(1)内壁之间设有槽钢或H型钢。
5.根据权利要求1所述的移动床气固径向反应器,其特征在于:气体底部封板(7)与气体进口管(3)间连有波纹补偿器Ⅱ(13)。
6.根据权利要求1所述的移动床气固径向反应器,其特征在于:气体底部封板(7)或气体进口管(3)上沿壳体(1)的轴向开设有腰形槽(301),气体底部封板(7)和气体进口管(3)间通过穿过腰形槽(301)的螺栓(28)相连接。
7.根据权利要求1所述的移动床气固径向反应器,其特征在于:集气管的顶部设有气体顶部封板(8),该气体顶部封板(8)呈上小下大的锥状结构。
8.根据权利要求1所述的移动床气固径向反应器,其特征在于:壳体(1)外部环设有蒸汽伴热管(11)。
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