列管式反应器催化剂的装填结构的制作方法

本实用新型涉及列管式反应器，具体的说是一种列管式反应器催化剂的装填结构。

背景技术：

化工生产装置中经常使用等温列管式反应器，该类反应器类似于列管式换热器，列管内放催化剂，管间通熔融的盐类或水蒸汽、导热油等作为撤热介质，反应物料经管内催化剂层反应，反应热经管壁与撤热介质交换被带出。换热式列管反应器内的温度分布如图1所示，从原料进口到产物出口，随着反应的进行，温度先升高后降低，存在一个最高点T最高(即热点温度)。多根列管在反应器内完全并列排布时，由于各列管之间的相互影响，热点间相互强化，反应温度会更高。因此，该类反应器最大的难点在于温度很难控制均匀，尤其是对于强放热反应，反应物料易在催化剂局部区域剧烈反应导致反应器内局部温度过高，造成原料或产物发生裂解、催化剂结炭、管子堵塞等问题，严重限制了该类反应器的应用。

为解决上述技术问题，有人改性了反应器列管内催化剂的填装方式，如专利号201310033770.1的专利文献公开了一种丁烯氧化脱氢等温反应器催化剂的装填方法，主要解决现有技术中丁烯氧化脱氢列管式等温反应器技术中存在的反应器内列管局部温度过高、丁二烯选择性低、催化剂积炭和再生周期短的问题。采用的反应器为一列管式等温反应器，列管内装填催化剂A剂和B剂的混合物，其中A剂为高活性催化剂，B剂为低活性催化剂或惰性材料，装填催化剂时，反应器列管自进口至出口的不同装填区域内A剂含量逐步增加，B剂含量逐步降低，由于在靠近反应气体入口的区域，高活性的A剂含量低，低活性甚至惰性的B剂含量高，相当于局部区域提高了催化剂的空速，局部区域提高了催化剂的空速，有效防止了反应温度局部过热、催化剂积炭失活，延长了催化剂使用再生周期的问题。这种填装方式虽然可以解决反应温度局部过热的问题，但仍存在以下问题：(1)由于管中在不同区域均混入了B剂，因而为了实现相同的催化效果，需要大大增加反应管的数量、长度或直径，从而增加反应器的体积、提高制造成本和安装难度；(2)多个区域不同比例的混装，会大大增填装难度、不易控制。(3)由于每根反应管填装顺序和方式相同，因而理论上也存在一个热点间相互强化的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构简单、操作简便、反应温度容易控制、不易烧结、催化剂再生周期长、反应器体积小、生产成本低的列管式反应器催化剂的装填结构。

本实用新型装填结构包括多根反应管,每根反应管分为两个装填区域,分别为填装有固体催化剂的A区和填装有惰性组分的B区,相邻两根反应管由原料进口至出口的填装区域相反。

所述反应管中B区的管长为50mm以上。

同一反应管中，A区和B区的管长比值为5-15:1。

所述B区填装的惰性组分为氧化铝瓷球、硅胶、硅藻土、陶瓷或耐热金属中的至少一种。

针对背景技术中的问题，在同样引入惰性组分作为填料的前提下，发明人改变思维方式，不采用混装，而是将每根反应管分为两个装填区域，分别装填固体催化剂和惰性组份，然后将相邻两个反应管的A区和B区错位装填，具有以下优点：(1)利用错位填装使相邻两根反应管热点区也发生错位，避免热点间相互强化的问题，降低反应器内各反应管间的相互影响，均匀反应器内的温度防止飞温现象出现，从而防止催化剂烧结，延长催化剂的使用寿命，提高经济效益；(2)平滑了冷却介质的移热负荷，可有效防止热点起泡范围过于集中；(3)虽然将反应管分为两个装填区域，但是发明人并未将两种填料混用，不仅易于装填和维护、操作难度低，也便于计算反应管热点区；(4)相较于背景技术中的填料混装而言，本实用新型装填结构能够缩小反应器体积和反应管的长度，有利于节约空间、降低制造和维护成本。(5)B区惰性组分的填装，可以作为A区固体催化剂填装的支撑，方便催化剂装填。

进一步的，优选B区的管长为50mm以上，A区和B区的管长比值为5-15:1，过大会浪费反应管体积，过小会达不到热点错位的效果。

本实用新型具有结构简单、易于操作和维护、制造成本低、反应温度容易控制、不易烧结、催化剂再生周期长的优点,与背景技术所述方案相比还具有节省惰性组分(B剂)的使用量降低反应器高度\缩小反应器体积,提高填装速度的优点，特别适用于列管式反应器。

附图说明

图1为现有技术中换热式列管反应器的温度分布图。

图2为本实用新型结构示意图。

图3为布管方式一的示意图。

图4为布管方式二的示意图。

其中，1-反应管、1.1-第一反应管、1.2-第二反应管、3-A区、4-B区、5-固体催化剂、6-惰性组分。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步解释说明：

所述列管式反应器具有多根反应管1,每根反应管1分为两个装填区域,分别为填装有固体催化剂5的A区3和填装有惰性组分6的B区4,相邻两根反应管1由原料进口至出口的填装区域相反。以图2为例，原料由上至下通入多根反应管内，两邻两个反应管分别定义为第一反应管1.1和第二反应管1.2，第一反应管1.1上段为B区3，填装惰性组分6，下段为A区，填装固体催化剂5。第二反应1.1的上段为A区，填装固体催化剂5，下段为B区3，填装惰性组分6。同一反应管中，A区和B区的管长比值h1/h2为5-15:1。，所述固体催化剂5的种类根据需催化的原料合理选择，在此并不限定，所述惰性组分6可以为氧化铝瓷球、硅胶、硅藻土、陶瓷或耐热金属中的至少一种。图2中同时示出了第一反应管1.1和第二反应管1.2的温度分布曲线，由图中可以看出，两个反应管的温度分布曲线中的热点区域正好错开，从而使反应器内的温度更加均匀。

所述列管式反应器中多个反应管的布管方式可根据需要合理设计，如图3中示出布管方式一，其中相邻两列反应管中催化剂的装填结构相反，又如图4中示出的布管方式二，其中，任一反应管与相邻反应管的装填结构相反。本领域技术人员还可以进行其它布管方式的设计。