抽屉式反应器的制作方法

本公开涉及化工反应器领域，具体地，涉及一种抽屉式反应器。
背景技术：
：固定床反应器主要有两种类型，一类是立式固定床反应器，包括轴向固定床反应器及径向固定床反应器，另一类是卧式固定床反应器。轴向固定床反应器设计、加工过程相对容易、操作简单，但存在反应器设备尺寸庞大、床层压降大、容易出现局部飞温、移热缓慢、转化率低、放大效应明显等问题。径向床反应器高径比较大、床层压降小、反应物在催化剂床层停留时间短，但很难实现反应物在径向上的均匀分布，并且设计、操作复杂。为了克服径向床的不足，同时兼顾轴向固定床和径向固定床两者优点，提出了固定床卧式反应器。卧式反应器在硫磺回收、甲醇合成、H2S分解、脱硝等领域等到了应用，取得了较好的应用成效。现有的卧式反应器在能够不同程度上降低床层压降、降低投资，但是还存在反应器结构复杂、催化剂装卸困难和反应器内气体分布不均匀等问题。技术实现要素：本公开的目的是提供一种抽屉式反应器，该反应器空间利用率高、床层压降低、气体分布均匀，催化剂装卸方便，操作简单。为了实现上述目的，本公开提供一种抽屉式反应器，包括卧式壳体、进气口、出气口、第一封头、第二封头及用于放置催化剂的催化剂床层架；该抽屉式反应器还包括固定于所述卧式壳体内部的轴向滑道，以用于可滑动地支撑所述催化剂床层架；所述第一封头和第二封头分别可拆卸地密封固定于所述壳体两端的左端口和右端口上，所述催化剂床层架能够沿轴向滑道水平滑出或滑入所述左端口或右端口；所述进气口和所述出气口分别位于所述壳体的顶部和底部。可选地，所述第一封头和第二封头分别通过第一法兰和第二法兰密封固定于所述壳体的左端口和右端口上。可选地，该抽屉式反应器的壳体内自上而下间隔设置有2～4个所述催化剂床层架，每个所述催化剂床层架下方都设有用于可滑动支撑该催化剂床层架的轴向滑道。可选地，所述催化剂床层架包括顶部盖板、底部支撑板和侧壁挡板，所述顶部盖板和底部支撑板各自独立地为多孔金属板或金属丝网。可选地，所述催化剂床层架包括水平依次排列的第一端部催化反应单元、内部催化反应单元和第二端部催化反应单元，所述第一端部催化反应单元、内部催化反应单元和第二端部催化反应单元的相邻的侧壁之间紧密贴合。可选地，所述壳体为圆筒形或椭圆筒形承压壳体，所述左端口和右端口为圆形或者椭圆形；或者所述壳体为矩形筒形承压壳体，所述左端口和右端口为矩形。可选地，所述催化剂床层的高度为所述抽屉式反应器内部直径的0.15～0.95倍。可选地，所述轴向滑道包括平行设置于同一水平高度的第一滑道和第二滑道，所述第一滑道和所述第二滑道分别与壳体的内壁固定连接。可选地，该抽屉式反应器还包括抗冲击气体分布板，所述抗冲击气体分布板设置于所述进气口和所述催化剂床层架之间；所述抗冲击气体分布板的长度为抽屉式反应器切线长度的0.35～0.95倍。可选地，该抽屉式反应器还包括集气格栅，所述集气格栅设置于所述出气口上方。通过上述技术方案，本公开的抽屉式反应器内部设置有轴向滑道，且反应器两侧封头可拆卸，反应器内的催化剂床层架能够沿滑道滑动并从封头处取出或置入反应器，便于向反应器内装卸或更换催化剂，结构简单且操作便捷。该抽屉式反应器尤其适用于内径较小、筒体长度较长的反应器结构，解决了操作人员无法进入反应器内部进行催化剂装填的问题。本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：图1是本公开提供的抽屉式反应器的一种具体实施方式的结构示意图；图2是本公开提供的抽屉式反应器的一种具体实施方式的剖视图(即图1中A-A面的剖视图)；图3是本公开提供的抽屉式反应器的一种具体实施方式的催化反应单元的俯视图；图4是本公开提供的抽屉式反应器的一种具体实施方式的催化剂装卸操作顺序示意图；图5是本公开提供的抽屉式反应器的另一种具体实施方式的结构示意图；图6是本公开提供的抽屉式反应器的另一种具体实施方式的剖视图(即图5中A-A面的剖视图)；图7是本公开提供的抽屉式反应器的第三种具体实施方式的结构示意图；图8是本公开提供的抽屉式反应器的第三种具体实施方式的剖视图(即图7中A-A面的剖视图)；图9是本公开提供的抽屉式反应器的第三种具体实施方式的催化反应单元的俯视图；图10是本公开提供的抽屉式反应器的第三种具体实施方式的催化剂装卸操作顺序示意图。附图标记说明1进气口2出气口3卧式壳体4第二封头5第一封头6抗冲击气体分布板7第一法兰8第二法兰9催化剂床层架10进料缓冲区11出料缓冲区12集气格栅13底部支撑板14第一封头支耳15第二封头支耳16顶部盖板17轴向滑道18床层间缓冲区19端部催化反应单元外挡板20第一端部催化反应单元21第二端部催化反应单元22内部催化反应单元23第一内部催化反应单元侧壁24第二内部催化反应单元侧壁25端部催化反应单元内挡板具体实施方式以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指装置在正常使用状态下的上、下、左、右，具体可以参考说明书附图1的图面方向。“内、外”是指针对装置本身的轮廓而言的。如图1所示，本公开提供一种抽屉式反应器，包括卧式壳体3、进气口1、出气口2、第一封头5、第二封头4及用于放置催化剂的催化剂床层架9；该反应器还包括固定于所述卧式壳体3内部的轴向滑道17，以用于可滑动地支撑所述催化剂床层架9；所述第一封头5和第二封头4分别可拆卸地密封固定于所述卧式壳体3两端的左端口和右端口上，所述催化剂床层架9能够沿轴向滑道17水平滑出或滑入所述左端口或右端口；所述进气口1和所述出气口2分别位于所述卧式壳体3的顶部和底部。本公开的抽屉式反应器内部设置有轴向滑道，且反应器两侧封头可拆卸，反应器内的催化剂床层架能够沿滑道滑动并从封头处取出或置入反应器，便于向反应器内装卸或更换催化剂，结构简单且操作便捷。该抽屉式反应器尤其适用于内径较小、筒体长度较长的反应器结构，解决了操作人员无法进入反应器内部进行催化剂装填的问题。根据本公开，第一封头5和第二封头4与卧式壳体3的左右端口进行连接的方式可以为本领域常规的，在本公开的一种具体实施方式中，为了便于拆装，第一封头5和第二封头4可以分别通过第一法兰7和第二法兰8密封固定于卧式壳体3的左端口和右端口上。根据本公开，如图5-图6所示，为了进一步提高反应器内反应转化率和反应效率，该抽屉式反应器的卧式壳体3内可以自上而下间隔设置多个催化剂床层架9，优选为2～4个，每个催化剂床层架9下方都可以设有用于可滑动支撑该催化剂床层架9的轴向滑道17。根据本公开，催化剂床层架9用于放置催化剂以形成催化剂床层，催化剂床层架9的具体形式可以为本领域常规的，为了使得反应气体在整个催化剂床层均匀分布，避免出现沟流或偏流，催化剂床层架9的形状优选根据反应器的内部形状确定，即催化剂床层架9的水平剖面形状与抽屉式反应器的水平截面形状相同。在本公开的一种具体实施方式中，催化剂床层架9可以包括顶部盖板16、底部支撑板13和侧壁挡板，顶部盖板16和底部支撑板13的材质和具体形式没有限制，只要能够满足床层压降要求、以及装填催化剂所需的机械强度且不与反应系统中物质发生化学反应即可，优选地，顶部盖板16和底部支撑板13各自独立地为多孔金属板或金属丝网。催化剂床层架9的侧壁挡板优选与抽屉式反应器的内壁紧密贴合。根据本公开，为了便于催化剂装卸，催化剂床层架9可以包括水平依次排列的第一端部催化反应单元20、内部催化反应单元22和第二端部催化反应单元21，上述的催化反应单元用于放置催化剂以形成催化剂床层，每个催化反应单元可以单独装卸，安装方便。进一步地，为了避免反应器内出现沟流，第一端部催化反应单元20、内部催化反应单元22和第二端部催化反应单元21的相邻的侧壁之间可以紧密贴合。内部催化反应单元22可以为一个或紧密贴合设置的多个，优选2～8个。第一端部催化反应单元20和第二端部催化反应单元21的形状优选根据反应器封头形状确定，即端部催化反应单元外挡板19的形状优选同与之接触的封头形状相同，如图2、图3、图6所示。第一端部催化反应单元20和第二端部催化反应单元21的位置可以由封头、卧式壳体3及轴向滑道17进行限定；内部催化反应单元22的位置可以由卧式壳体3、第一端部催化反应单元20、第二端部催化反应单元21及轴向滑道17进行限定。进一步地，为了便于支撑，第一端部催化反应单元20和第二端部催化反应单元21下方可以分别设置第一封头支耳14和第二封头支耳15。根据本公开，卧式壳体3的形状可以为本领域常规的，壳体及封头材质、厚度可以根据实际的反应工艺条件确定。为了适用于高压反应环境，例如反应压力大于0.5MPaG时，在本公开的一种具体实施方式中，如图1-图3所示，卧式壳体3可以为圆筒形或椭圆筒形承压壳体，左端口和右端口可以为形状相应的圆形或者椭圆形。在本公开的另一种具体实施方式中，例如将该抽屉式反应器运用于低压反应环境时，如反应压力为常压至0.3MPaG时，如图7-图9所示，卧式壳体3可以为矩形筒形承压壳体，左端口和右端口相应地为矩形。根据本公开，催化剂床层架9的高度可以为抽屉式反应器内部直径的0.15～0.95倍，优选为0.25-0.8倍，最优选高度为0.5-0.75倍。根据本公开，如图2所示，轴向滑道17可以包括平行设置于同一水平高度的第一滑道和第二滑道，第一滑道和第二滑道分别与卧式壳体3的内壁固定连接。滑道是本领域技术人员所熟知的，本公开不做任何限制，只要能够实现催化剂床层架9水平进出壳体即可。应当补充说明的是，应避免反应气体在滑道处出现沟流、短路现象。根据本公开，为了便于分布送入反应气体、防止反应气体直接冲刷催化剂床层，在本公开的一种具体实施方式中，该抽屉式反应器还包括一个抗冲击气体分布板6，抗冲击气体分布板6可以设置于进气口1下方、催化剂床层架9的上方的反应器空间内，所述抗冲击气体分布板6的长度可以为反应器切线长度的0.35～0.95倍，优选的长度为反应器切线长度的0.55～0.9倍。进一步地，抗冲击气体分布板四周边缘设置有一圈向上倾斜的折形边，折形边与水平面夹角为30°～60°，优选45°。根据本公开，为了便于集中送出含有反应产物的气体，该抽屉式反应器还可以包括集气格栅12，集气格栅12可以设置于出气口2上方。如图4、图10所示，采用本公开的抽屉式反应器进行催化剂装卸的方法可以包括：催化剂床层架9或催化反应单元能够从封头处的左端口或右端口水平取出，并从封头处的左端口或右端口沿轴向滑道17水平置于所述卧式壳体3内。催化剂更换的方法可以包括：如图4、图10所示，打开由第二法兰8连接的第二封头4，从右端口顺次水平抽出第二端部催化反应单元21、内部催化反应单元22和第一端部催化反应单元20，更换新鲜催化剂，然后顺次从右端口沿轴向滑道17水平装入装填好新鲜催化剂的第一端部催化反应单元20、内部催化反应单元22、第二端部催化反应单元21，最后安装第二封头4，从而完成一次催化剂的更换。下面将结合附图通过实施例来进一步说明本公开，但是本公开并不因此而受到任何限制。实施例1如图1和图2所示，本实施例所采用的抽屉式反应器包括顶部设有进气口1、底部设有出气口2的圆筒形承压卧式壳体3，进气口1下部设有抗冲击气体分布板6，出气口2上部设置有集气格栅12。卧式壳体3内壁设置有两条处于同一水平高度的轴向滑道17，两侧封头内壁设置有支撑端部催化反应单元的第一封头支耳14、第二封头支耳15。端部催化反应单元外挡板19、端部催化反应单元内挡板25、第一内部催化反应单元侧壁23、第二内部催化反应单元侧壁24均采用开孔率为5％、孔大小为3mm的金属薄板，催化剂床层底部支撑板13采用开孔率为35％、孔大小为3mm的金属薄板，催化剂床层顶部盖板16采用金属丝网。卧式壳体3的直径为750mm、切线长度为2500mm，抗冲击气体分布板的长度为2000mm。催化剂床层架9包括5个内部催化反应单元、2个端部催化反应单元构成，内部催化反应单元的轴向长度500mm、宽度为440mm、高度为550mm，端部催化反应单元高度为550mm，如图3所示，内部催化反应单元未全部示出。将本实施例的反应器应用于合成气制替代天然气反应，采用圆柱形复合镍基催化剂，催化剂尺寸为催化剂体积占反应器总体积的55％。反应器压力3.2MPaG，温度600℃，合成气(n(H2)-n(CO2))/(n(CO)+n(CO2))＝3，空速10000h-1。表1中给出的是本公开的抽屉式反应器与现有技术中轴向反应器对比情况。两种反应器催化剂装填量、原料气组成及其他工艺条件都相同，从CO转化率、目标产物的选择性、床层压降三个指标可以看出，本公开的抽屉式反应器都表现出了较为优异的性能，尤其是压降方面优势十分明显。表1实施例1的反应器与常规轴向反应器对比反应器类型CO转化率/(％)CH4选择性/(％)压降/(kPa)常规轴向反应器43958.2实施例1的反应器47942.5采用本实施例的抽屉式反应器更换催化剂的流程如图4所示：打开由第二法兰8连接的第二封头4，顺次水平抽出第二端部催化反应单元21、5个内部催化反应单元22、第一端部催化反应单元20，对催化反应单元进行更换新鲜催化剂。更换完成后，顺次沿轴向滑道17水平引入装填好新鲜催化剂的第一端部催化反应单元20、5个内部催化反应单元22、第二端部催化反应单元21，最后安装第二封头4，从而完成一次甲烷化反应催化剂的更换。实施例2如图5、图6所示，本实施例反应器与实施例1的反应器壳体内径、长度等结构参数相同。与实施例1不同之处在于，本实施例中有两个催化剂床层架9，高度均为230mm。将本实施例的反应器同样应用于合成气制替代天然气反应，工艺条件与实施例相同。表2中给出的是本实施例的反应器与现有技术中轴向反应器对比情况。两种反应器催化剂装填量、原料气组成及其他工艺条件都相同，从CO转化率、目标产物的选择性、床层压降三个指标可以看出，本实施例的反应器都表现出了较为优异的性能，尤其是压降方面优势十分明显。表2实施例2的反应器与轴向反应器对比反应器类型CO转化率/(％)CH4选择性/(％)压降/(kPa)常规轴向反应器43958.2实施例1的反应器47942.5实施例2的反应器47942.3实施例3如图7、图8所示，本实施例所采用的抽屉式反应器壳体为矩形，封头为金属平板，壳体尺寸为：2500mm*600mm*600mm，抗冲击气体分布板的长度为2000mm，催化剂床层架9包括5个内部催化反应单元，端部催化反应单元与内部催化反应单元形状和尺寸相同，故此处统一称作内部催化反应单元，内部催化反应单元的轴向长度500mm、宽度为600mm、高度为400mm，如图9所示，内部催化反应单元未全部示出。第一内部催化反应单元侧壁23、第二内部催化反应单元侧壁24均采用开孔率为5％、孔大小为3mm的金属薄板，催化剂床层底部支撑板13采用开孔率为35％、孔大小为3mm的金属薄板，催化剂床层顶部盖板16采用金属丝网。将本实施例的反应器应用于低温甲醇洗驰放气挥发性有机物(VOCs)的脱除，采用球形Pd基催化剂，催化剂尺寸为催化剂体积占反应器总体积的67％。反应器压力0.03MPaG，温度400℃，驰放气中CO2+N2的体积分数为98％，H2O的体积分数为1％，VOCs的体积分数约为0.6％，空速13000h-1。表3是本实施例的抽屉式反应器性能指标。经过反应器处理后，驰放气中VOCs脱出率为100％，从VOCs脱除率、床层压降两个指标可以看出，本公开的反应器表现出了较为优异的性能，尤其是压降方面优势十分明显。表3实施例3的反应器性能指标反应器类型VOCs脱除率/(％)压降/(kPa)实施例3的反应器1003.5采用本实施例的抽屉式反应器更换催化剂的流程如图10所示：打开由第二法兰8连接的第二封头4，顺次水平抽出5个内部催化反应单元，进行更换新鲜催化剂操作，催化反应单元的催化剂更换完成后，顺次沿轴向滑道17水平引入装填好新鲜催化剂的5个内部催化反应单元22，最后安装第二封头4，从而完成一次VOCs脱除用Pd基催化剂的更换。以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。当前第1页1 2 3