用于催化过程的反应器的制作方法

本发明涉及包含催化剂支承件的反应器，具体而言涉及具有用于各催化剂床的催化剂支承件的多催化剂床加氢处理反应器。具体而言，催化剂支承件用于在径向流和降流式催化反应器中，这些催化反应器包括颗粒催化材料的垂直地重叠的填充床，其中，在液体、液体和气体混合物或蒸气向下流过填充床得到处理。该类型的反应器用于石油和化学处理工业中，以用于实现各种催化反应，诸如硫氮转化(HDS/HDN)；烯烃(HYD)和芳香族化合物(加氢脱芳构化-HDA)的氢化、金属脱除(加氢脱金属-HDM)、氧转化(加氢脱氧-HDO)和加氢裂化(HC)和合成反应。

背景技术：

加氢处理在加氢处理催化反应器中发生，加氢处理催化反应器是加氢处理单元的关键要素。加氢处理催化反应器可具有单个或多个催化剂床。在单独的过程和作用中，一个反应器内的催化剂床的数量是从床的最大高度的计算得出的。这是基于多种约束而决定的。它们包括催化剂活性和选择性、催化剂寿命、流动分配考虑和安全性。

反应器中的一个或更多个催化剂床需要受到支承，以保持催化剂，但支承件必须使过程流体能够流过支承件，以在反应器床中得到处理。反应器中的催化剂支承格栅是由各自具有100-500kg重量的多个盒构造的。因为起重机时间通常确定用于催化剂支承件格栅的装配和拆卸的时间，所以拆卸时间通常是在2天的范围内，与装配时间粗略相同。催化剂支承格栅由用于保持催化剂球粒的筛网覆盖。为了允许过程流体的通流，该筛网可例如由编织金属丝网、平面印刷图案(flat printed pattern)或焊接金属丝和杆制成。

在操作期间，筛网的功能性可例如由焦沉积影响，由在处理期间损坏诸如筛网顶部上的脚手架影响，且偶尔由腐蚀影响。当损坏发生时，需要拆除支承格栅，将受影响的盒带至车间，在此对齐其进行清洗和修复。拆除和修复是麻烦且耗时的。一些类型的筛网，例如一些焊接金属丝和杆筛网不能够被修复，且需要由新的盒来替换整个盒。

US2012237415公开了一种模块化催化剂床支承件，其可用于增加反应器中可用的催化剂床的数量。该模块化催化剂床支承件可包括具有多个格子(lattice)开口的格子和插入格子开口中的模块。模块化催化剂床支承件可搁置在下面的催化剂床的顶部上，这可减少或者消除将模块化催化剂床支承件附连至反应器壁的需要。

US2013064731涉及用于加氢处理反应器的向上凸起的固定床催化剂支承件。催化剂床支承件包括向上凸起的环状板，该环状板具有与反应器内表面连通的外端部、和与水平毂组件连通的内端部。

US2745722描述了一种反应器，其包括：限定反应室的壁，该反应室容纳磨碎的催化剂的水平地配置的床；填充装置，其用于围绕所述催化剂床的外围边缘沉积新鲜催化剂的供应，以便补偿其径向收缩，所述填充装置包括在所述催化剂床上方在所述壁中的气密密封件、穿过所述密封件进入所述室且终止于在所述催化剂床的外围边缘上方且附近的点处的排放端中的具有比较小的截面面积的可旋转导管，和连接于所述导管以用于在所述导管旋转时将所述导管的所述排放端维持在所述外围边缘上方且附近的器件。

US2860860描述一种用于气体-液体接触塔的塔盘板。其包括：多个平行间隔梁，该多个平行间隔梁延伸跨过塔且在它们的端部处由环形凸缘支承，该环形凸缘例如通过焊接而固连于塔的壳；和多个板区段，其在邻近的梁之间横向地延伸且其沿它们的横向边缘具有在梁之间延伸的向下突出的加强凸缘。板由部分放置在梁上且部分放置在凸缘上的板区段完成，区段的边缘邻近弯曲的壳。梁通过夹紧部件而固定至凸缘，夹紧部件由螺栓固连在一起，螺栓可穿过梁的顶部凸缘中的孔，或者较高凸缘可为有凹口的，以容纳螺栓的杆。板区段可由轻型金属片制成，例如由不锈钢、镍或“蒙乃尔合金(Monel)”金属制成、(R.T.M.)且具有使得其在梁上的邻近的区段之间和在区段与塔的壳之间留有空间以允许膨胀的大小。区段包括具有尖锐转角或圆形转角的一系列冲压出的槽道，以提供为总体塔盘板面积百分之7和50之间的总计槽道面积。区段具有固连于它们的下侧的居中地配置的加固件，且区段的横向边界边缘向下弯曲以形成加强凸缘且还可具有从加固件下方的凸缘向内转向的末梢。区段的纵向边缘延伸越过凸缘。区段具有类似的构造，除了它们具有仅一个横向加强边缘且加固件未到达区段的弯曲边缘。区段由螺栓和垫圈固连于梁，垫圈具有如下大小，使得覆在邻近区段的边界部分和在如果需要则为此有凹口的区段之间通过的螺栓的接缝上。区段设在各塔盘板中，以用作进人道，且由在螺纹螺栓的两个端部处具有可移除螺母的紧固件固连于中央部分，适于置于邻近的纵向边缘之间且且阻止紧固件旋转的板固连于其。

US2012156111A公开了用于在不焊接至反应器壁的结构部分的情况下将催化剂床平台增加到现有反应器的结构和方法。该结构由如下构件构造，该构件可穿过反应器中的现有开口。该结构允许现有反应器中的催化剂床被分成具有降低的长度与直径比的催化剂床。

US5891405A描述了放热多相催化合成反应器，其包括：至少一个催化剂床，其布置在柱状壳中且设有底板以用于容纳催化剂；和用于底板的至少一个支承肩部，其从壳延伸，包括催化剂密封件支承装置，该装置包括置于肩部与底板之间的环状元件。该环状元件以可移除的方式与底板固定在一起，且具有基本上等于壳的热膨胀系数的热膨胀系数。

EP0602288公开了移动催化剂床反应器，其包括一般竖直的柱状容器，该容器在其较高端处设有催化剂入口和反应物入口，且在其较低端处设有催化剂出口和流出物出口，且在其较低端附近设有布置在容器中的分离装置，该分离装置包括向下成锥形的催化剂支承件，该催化剂支承件具有连结于容器壁的外边缘和与催化剂出口直接连通的中央开口，催化剂支承件设有穿孔且设有流体抽出装置，该流体抽出装置具有防止催化剂通过的筛网，流体抽出装置布置在穿孔上方且连结于催化剂支承件。

在US6878351中，公开了一种例如用于氨氧化反应器中的催化剂支承结构，包括配置在催化剂床上方的一系列主要支承件、配置在催化剂床之下且催化剂床搁置在其上的格子组件，所述格子组件通过延伸穿过催化剂床的悬垂工具而从主要支承件悬垂。优选地，支承件结构包括邻近主要支承件的处于一个或更多穿孔管的形式的静态启动燃烧器布置。

在WO9110496中，公开了一种用于气相反应的催化反应器。反应器包括壳体、壳体内的多孔催化剂支承件、壳体内的催化剂颗粒的床和纤维过滤垫，纤维过滤垫延伸跨过壳体以防止催化剂颗粒从壳体转移。过滤垫抵抗堵塞且施加跨过反应器的压降。

US5527512公开了轻质且能够容易制造的催化剂支承结构，其允许流体在均匀的分布下流入催化剂床中。用来在具有向上流动的流体相的移动床反应器内支承可移动催化剂床的支承结构以直径向上扩大的锥体状形状形成。支承结构包括壳状支承部件，包括厚网元件的第一网层、和第二网层，第二网层具有不允许催化剂颗粒通过的网大小。第一网层覆盖支承部件，且第二网层覆盖第一网层。壳状支承部件包括圆形底板和侧壁，圆形底板与反应器的中心线垂直地延伸，侧壁从底板的边缘向上延伸，具有截头锥体形状。底板和侧壁主要由流体通过的穿孔板制成。具有不同直径的多个柱状流体导向件提供在壳状支承部件下方。

需要具有如下催化剂支承件的反应器，该催化剂支承件可容易且快速地维修和替换，以减少反应器的停机时间且因此减少维修成本。

技术实现要素：

因此本发明提供了具有如下催化剂支承件的反应器，该催化剂支承件容易维修因为其具有可在不拆卸支承格栅的盒的情况下快速地移除和替换的筛网部分。在一些实施例中，筛网可甚至仅通过使用手力来替换。

根据本发明的权利要求1的适合用于催化过程的反应器为具有一个或更多个催化剂床的反应器，各床包括多个催化剂球粒。为了容纳催化剂床，反应器包括用于各催化剂床的底部支承件。支承件构造为格栅，例如，构造为多个钢梁且还包括搁置在梁上的多个盒。盒被密封在一起以防止过程气体的旁通，气体的旁通将导致过程气体的通过化学活性催化剂床的不均匀流动。由于盒的格栅结构，过程气体能够通过盒，但因为催化剂球粒通常小于盒格栅中的孔口，因此在盒格栅的顶部上应用另一筛网，该筛网具有孔口，孔口足够大以允许过程流体的流通，但足够小以保持催化剂球粒，且因此与格栅一起它们形成用于催化剂床的底部支承件。

盒可各自具有100-500 kg的重量。因此，如在上面说明的，起重机时间可决定用于装配和拆卸催化剂支承格栅的时间。这使得催化剂床支承件的装配和拆卸慢且昂贵。为了解决该问题，应用在盒格栅顶部上的筛网是可移除地紧固于根据权利要求1的所述盒。因此筛网可通过手力移除，因为其在重量上比整个盒轻得多。

在本发明的特定实施例中，筛网的孔口各自具有500 mm²和0.1 mm²之间的面积。各孔口的面积根据权利要求1当然足够小以保持催化剂球粒，因为这是筛网的功能。但为了降低过程气体的压力损失且为了节省材料和生产成本，孔口大小可尽可能大地制作同时其仍保持支承功能。因为催化剂颗粒可在操作期间破坏，所以可能需要考虑比当装载到入反应器中时的实际催化剂颗粒大小小的颗粒。孔口的形状可为关于功能和制造成本的任何合适的形状。示例为正方形、矩形或任何其他合适的形状。在本发明的又一实施例中，处于与上面说明的相同的原因，筛网的各孔口具有100 mm²到1 mm²之间的面积。

在本发明的又一实施例中，筛网由多种结构制成。在一个实施例中，筛网由编织金属丝网制成。金属丝足够坚固以承载催化剂床的重量，以及在操作期间由过程气体的流动对催化剂床引起的压力。然而，筛网可由盒的在下面的支承格栅支承，且在此种情况下，金属丝的尺寸可减小。为了支承金属丝网，本发明的实施例可还包括外框架，金属丝网中金属丝的各端固定于该外框架。在该实施例的变形中，网可作为仅金属丝的代替，为焊接在一起的金属丝和杆的组合。在此变形中，由于杆的更高强度，故杆对筛网的强度贡献比金属丝更大的量。

在本发明的又一实施例中，筛网可包括平面印刷图案，例如，处于通过本领域的任何已知方式制作的在板中具有孔口图案的钢板的形式。因此孔口可通过钢板的冲压或激光切割而制成。

在本发明的特定实施例中，筛网的重量低于100 kg，这使得其能够在使用手工工具和多于一个人的手力时通过手力移除。在本发明的又一实施例中，当该实施例中的筛网的重量低于25 kg时，筛网甚至能够通过单人的手力来移除。

在本发明的实施例中，筛网通过快速释放器件而固定于在下面的盒。这使筛网能够通过手或者通过手工工具对于各筛网在少于30分钟内或甚至在少于5分钟内固定于盒或从盒分离。其花费的时间取决于各种参数，例如，当人员维修筛网时用于人员在其中操作的自由空间的量，筛网的重量，释放器件的类型等。释放器件可包括简单的螺钉或螺母、孔螺母或孔螺钉、弯头接合快速释放件、偏心快速释放件，仅提及本领域中许多已知器件中的一些。如所描述的，释放器件能够通过手操作或通过使用手工工具来操作。

筛网在特定实施例中可为矩形形状，且其可在其四个角部中的各个中固定于其下面的盒。在本发明的特定实施例中，反应器包括其中多数为矩形的筛网。当在具有圆形截面的反应器中采用具有矩形形状的盒和筛网时，多个盒和筛网将具有不同于矩形的形状，诸如具有俩个直边和为弧形的第三边的三角状，以便配合整个截面。

在本发明的某实施例中，反应器为加氢处理反应器，且在本发明的又一实施例中，反应器用于加氢处理过程。

本发明的特征

1. 一种具有催化剂球粒的一个或更多催化剂床的用于催化过程的反应器，包括用于所述催化剂床中的各个的底部支承件，该支承件构造为格栅，所述格栅包括多个盒，各盒由具有孔口的可透过的筛网覆盖，该孔口足够大以允许过程流体的流过，但足够小以保持催化剂球粒，其中，所述筛网可移除地紧固于所述盒且其可通过手力更换。

2. 根据特征1的反应器，其中，筛网的孔口各自具有500 mm²和0.1 mm²之间的面积。

3. 根据特征1的反应器，其中，筛网的孔口各自具有100 mm²和1 mm²之间的面积。

4. 根据前述特征中的任一项的反应器，其中，筛网由编织金属丝网制成。

5. 根据特征1-3中的任一项的反应器，其中，筛网由焊接的金属丝和杆制成。

6. 根据特征1-3中的任一项的反应器，其中，筛网由平面印刷图案制成。

7. 根据前述特征中的任一项的反应器，其中，筛网的重量低于100 kg。

8. 根据特征1-6中的任一项的反应器，其中，筛网的重量低于25 kg。

9. 根据前述特征中的任一项的反应器，其中，筛网借助于快速释放器件而固定于盒，从而使筛网能够通过手或通过手工工具在少于30分钟内固定于盒或从盒分离。

10. 根据前述特征中的任一项的反应器，其中，筛网借助于快速释放器件而固定于盒，从而使筛网能够通过手或通过手工工具在少于5分钟内固定于盒或从盒分离。

11. 根据前述特征中的任一项的反应器，其中，反应器中的筛网中的多数为矩形的且各自在其四个角部中的各个中固定于盒。

12. 根据前述特征中的任一项的反应器，其中，反应器为加氢处理反应器、氢化反应器、TIGAS反应器、或甲烷化反应器。

13. 根据特征1-2中的任一项的反应器的用于加氢处理过程、氢化过程、TIGAS过程、或甲烷化过程的用途。

附图说明

通过附图进一步例示本发明，附图示出本发明的实施例的示例。

图1示出具有根据本发明实施例的筛网的盒的等距俯视图。

图2示出不具有根据本发明实施例的筛网的盒的等距俯视图。

图3示出根据本发明实施例的平面印刷图案类型的筛网的等距俯视图。

图4示出根据本发明实施例的金属丝网类型的筛网的等距俯视图。

位置编号

01.盒

02.筛网

03.框架

04.快速释放器件

05.侧面

06.盒的格栅

07.用于快速释放器件的螺杆

08.平面印刷图案孔口

09.支承边缘

10.固定孔

11.金属丝网。

具体实施方式

将在下面参考附图将更详细地解释本发明的多个实施例。

图1示出由筛网02覆盖的盒01的实施例。旁边放置多个类似的盒(未示出)，这用作用于如下反应器中的催化剂床(未示出)的底部支承，该反应器用于利用催化剂球粒的一个或更多催化剂床的催化过程。盒为具有四个侧面05的矩形，且具有交叉钢型材(crossing steel profile)的格栅以支承筛网。筛网的四个侧面边缘由框架03支承，在此实施例中，筛网为编织金属丝网。金属丝的端部焊接于框架以用于刚度和支承。在矩形框架的各角部中，存在固定孔(在此图中未示出)，固定孔允许框架和筛网借助于快速释放器件04固定于盒。在此实施例中，快速释放器件为有眼螺母，其可容易地且迅速地借助于与杆一样简单的手工工具和手力来被拧松。以此方式，筛网可在非常短的时间内，在此实施例中在低于5分钟内被移除以用于清洁，或是在损坏的情况下被替换。此外，包括该实施例的框架的筛网具有比40kg小的重量，且因此其可通过单人的力量移除，而没有起重机协助的昂贵的且耗时的需要。

图2示出与图1的一个类似的盒，只是在此示为没有筛网，且因此可更清晰地看见支承筛网的交叉钢型材的盒06的所提及的格栅。为了提供用于催化剂球粒支承件的强度，但使过程气体能够在尽可能小的压降下流动，钢型材是高且细长的。此外图2示出没有有眼螺母的盒，且因此用于快速释放器件07的螺杆可见。而且还可看见，盒如何在内顶部上沿所有四个侧面包括底座边缘以当安装筛网时如何支承筛网的框架。

不同类型的筛网可在图3和图4中看见。图3示出具有平面印刷图案孔口08的筛网。该筛网可由具有孔口的单件金属板制造，该孔口通过例如激光切割、冲压或如在本领域中已知的任何其他合适的工艺制作。框架可省略，因为支承边缘09可通过弯曲金属板的四个边缘而制成。如上所提及，角部中的各个具有固定孔10，以将筛网固定于盒。

在图4的实施例中，筛网由编织金属丝网11制成，该编织金属丝网11由为钢的框架03支承。金属丝的端部可例如通过焊接而固定于框架。框架角部中的各个具有用于将筛网固定于盒的固定孔10。金属丝网的结构允许在最小的过程气体压力损失下支承催化剂球粒。