管道式气固相反应器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及化工反应设备技术领域，具体涉及一种管道式气固相反应器。
【背景技术】
[0002]在工业生产技术领域，气固相接触反应，是将固相反应物或者催化剂加工成颗粒状，将其堆积在反应容器中，形成具有一定高度的床层，再让气相反应物加压通过床层，气相反应物通过床层时和固相反应物产生接触，从而完成气固相接触反应。在工业生产技术领域，用于气固相接触反应的反应器主要有单层固定床反应器、多层塔式固定床反应器、列管团定床反应器、流化床反应器。
[0003]单层固定床反应器，通常采用为立式结构，其采用将进气套头和出气套头集成在反应器罐体上设计思路，进气套头上设置有气体进口，出气套头上设置有气体出口，将颗粒状固相反应物或者催化剂填充在反应器内腔内，对气相反应物进行加压，从气体进口进入反应器内腔，气固相接触反应产生的反应产物从气体出口输出。单层固定床反应器，如果要用于处理大流量气体反应物，如对天然气井输出的天然气进行脱硫处理，需要装填很多固相反应物或者催化剂颗粒，导致单层固定床反应器直径较大，高度较高，制造成本很高，固相反应物或者催化剂颗粒换装难度大，作业量也很大。
[0004]多层塔式固定床反应器，是将多个单层固定床按照塔式结构集成一个反应器，每个单层固定床装填固相反应物或者催化剂，让气相反应物逐个通过单层固定床，最后从气体出口输出。多层塔式固定床反应器，气相反应物会通过，每个单层固定床，大幅增加气相反应物和固相反应物的接触几率，提高气固相反应的充分性。如公开号为CN203183988U的中国专利文献，公开一种苯烷基化固定床反应器，包括筒体，筒体上、下端分别有入料口、出料口，入料口内设置入口分布器，出料口处有收集器，筒体内设置上下布置的数段固定床层，每段固定床层均包括催化剂层和瓷球层，催化剂层内设置温度计套管，相邻固定床层之间从上至下依次设置中间进料分布器和人孔，温度计套管、中间进料分布器和人孔均设置在筒体侧壁上。
[0005]多层塔式固定床反应器，由于多层塔式固定床反应器高度较高，需要采用专用的吊装设备协助固相反应物或者催化剂装卸；由于多层塔式固定床反应器每层的固相反应物或者催化剂的装填高度较高，经过长时间使用后，固相反应物或者催化剂被压实，卸除作业非常困难，作业人员的劳动强度很大，卸除作业产生的粉尘量很大，环保性差。每次装卸固相反应物或者催化剂颗粒的作业时间长，严重影响到正常生产作业。同时，多层塔式固定床反应器整体重量较大，需要坚固的基础支撑反应器，这就极大增加多层塔式固定床反应器的搭建成本。
[0006]列管式固定床反应器，由多根反应管并联构成，反应管内装填有颗粒状固相反应物或者催化剂，管径通常在25?50mm之间，长度一般在几米到数十米之间，管数可多达上万根。生产时，气相反应物在装填有颗粒状固相反应物或者催化剂的多根反应模块中迂回通过，从而大幅增加气相反应物和固相反应物的接触几率，提高气固相反应的充分性。但是，由于其直径小，长度长，固相反应物或者催化剂颗粒装填时，需要逐根装填，边装边测量每根反应模块中的固相反应物或者催化剂层高度，对每根反应器进行压差测试，作业人员的作业难度大，劳动强度大。
[0007]流化床反应器，也叫沸腾床反应器，其主要采用炉体结构，具体是在炉体壳体的底部设置进气口，炉体壳体的顶部设置出气口，在炉体壳体的中间部位设置固相反应物或者催化剂加料口，在炉体内腔的底部设置气体分布板。流化床反应器工作时，气相反应物从进气口进入，经气体分布以适当速度进入反应器内腔反应段，气相原料气将从加料口加入的固相反应物或者催化剂吹起，固相反应物或者催化剂漂浮在气体中做不规则的激烈运动，从而在反应器内腔反应段形成，流态化固相反应物或者催化剂沸腾层，固相反应物或者催化剂颗粒在气相反应物气流的作用下，发生碰撞和剪切摩擦，将固相反应物或者催化剂颗粒碰碎，固相反应物或者催化剂快速掺混，充分接触，产生气固反应，反应产生的气相反应产物从顶部的出气口输出。从出气口输出的还有大量的固相反应物或者催化剂颗粒，需要采用收尘系统回收气相反应产物中的固相颗粒，气固分离的要求也很高。
[0008]流化床反应器和其他气固相反应器相比，在体积上更大，结构上更复杂，制造成本更高，且固相反应物或者催化剂颗粒磨损流失严重，使用成本也更高，特别不适合使用表面型颗粒状催化剂的气固相反应，如对天然气井输出的天然气进行脱硫处理。
[0009]传统卧式气固相反应器，气体反应物经进气口进入后，刚开始还能在固相床层中均匀分布。但由于气体反应物比较轻，在固相床层中流动过程中逐渐向固相床层的上部聚集，气体反应物和固相反应物或者催化剂颗粒表面接触的机会也就越来越少，气体反应物转换越来越不充分。因此，卧式气固相反应器，很少用于气固相反应，特别是用于工业生产。
[0010]综上所述，在工业生产技术领域，现有的单层固定床反应器，其采用将进气套头和出气套头集成在反应器罐体上设计思路，无法拆卸。如果其中的一个组件报废，整个单层固定床反应器报废；固相床层更换时，需要在工作现场，采用人工方式清除反应器罐体内无法使用的固相床层，再采用人工方式向除反应器罐体内装填新的固相床层；现有多层塔式固定床反应器，其采用具有地面基础的塔式结构，固相床层从上到下顺次间隔设置在塔式结构的设计思路。多层塔式固定床反应器装备时，需要搭设固定支架，及采用大型吊装设备作为组件运转装置才能实现。固相床层更换时，需要大型吊装设备配合，才能逐层更换床层的固相床层；现有的列管式固定床反应器，其采用多根反应管并联构成的设计思路。将多根反应模块设置在容器，装配难度大，装配工作量也很大，相应地，更换反应模块的作业难度也很大；固相床层更换时，需要采用人工逐根更换反应模块内的固相床层，且还要确保每根反应模块的固相床层高度一致，作业人员的作业难度大，劳动强度大。
【发明内容】
[0011]本发明所要解决的技术问题是提供一种固相反应物或者催化剂颗粒装卸方便的管道式气固相反应器，从而进一步增强气固相反应器工业生产中使用的方便性，大幅缩短固相反应物或者催化剂颗粒装卸周期，提高气固相反应器的适用范围。
[0012]本发明解决技术问题所采用的技术方案是:
[0013]管道式气固相反应器，包括具有进气通道的进气套头，具有出气通道的出气套头，两端贯通具有中空反应物容置腔的管道式反应器主体，管道式反应器主体的一端具有公插接头连接结构，另一端具有母套接头连接结构，进气套头和出气套头具有与管道式反应器主体连接端相适配的连接结构，进气套头插接或者套接在管道式反应器主体的进气端，出气套头插接或者套接在管道式反应器主体的出气端，连接处设置有密封件；进气套头上设置有与进气通道相连通的进气管，出气套头上设置有与出气通道相连通的出气管；管道式反应器主体的反应物容置腔的进气口和出气口均设置有可拆卸的气体分布板。
[0014]进一步，管道式反应器主体长度与反应物容置腔直径之比大于或者等于3:1。
[0015]进一步，管道式反应器主体包括至少两个反应模块，反应模块的一端具有公插接头，另一端具有母套接头，公插接头与母套接头之间的反应模块管腔为反应物容置腔，反应物容置腔的进气口和出气口均设置有气体分布板；至少两个反应模块通过后反应模块的公插接头插接前反应模块的母套接头顺次串联构成管道式反应器主体，连接处设置有密封件，前后两个反应模块，通过设置在前反应模块母套接头外周的紧固连接件的被连接件和对应设置在后反应模块外周相适配的紧固连接件的连接件紧固连接。
[0016]进一步，反应模块的反应物容置腔为具有缩径结构的圆筒状内腔，缩径结构为向内筒腔体内突出的环形台阶状壁体。
[0017]进一步，反应模块的反应物容置腔的进气口段和出气口段均具有缩径结构。
[0018]进一步，紧固连接件为具有锁体和扣体的锁扣。
[0019]进一步，密封件为设置在反应模块的公插接头外圈的至少一个0型密封圈。
[0020]进一步，管道式气固相反应器，还包括套设在管道式反应器主体上的保护套管，保护套管两端部分别集成有进气套头结构和出气套头结构，保护套管的进气套头结构部设置有进气管，保护套管的出气套头结构部设置有出气管。
[0021]进一步，保护套管包括开口端具有法兰盘的U型管体，与法兰盘固定连接的封口盖板，保护套管的凹弧段具有出气套头结构，出气套头结构具有与管道式反应器主体的公插接头相适配的母套接头，出气套头结构上设置有出气管，保护套管的开口段具有可拆卸的限位圈筒，限位圈筒具有与管道式反应器主体的母套接头相适配的公插接头，限位圈筒、法兰盘、封口盖板、及限位圈筒外周的管体构成保护套管的进气套头结构，限位圈筒外周的U型管体上设置有与限位圈筒内腔相连通的进气管。
[0022]进一步，管道式气固相反应器，管道式反应器主体外周壁体上，沿着管道式反应器主体轴线方向，成对开设有行走轮设置腔，行走轮设置腔中设置有行走轮，行走轮的轮沿露出行走轮设置腔，行走轮可沿着管道式反应器主体轴线方向转动。
[0023]本发明的管道式气固相反应器适用于天然气田的天然气脱硫处理，当然还适用于和天然气脱硫处理工艺相同或者相近的气固相反应，及采用单层固定床反应器、多层塔式固定床反应器、列管式固定床反应器能完成的气固相反应。
[0024]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0025]1、本发明的管道式气固相反应器，可以采用设置成本很低的卧式布置方式进行设置，管道式气固相反应器能快速转移到新的工作环境中进行使用，气固相反应的设备使用成本低；气体反应物气流以横向均匀分布的平推流流型在固相床层中推进，吹动固相反应物或者催化剂颗粒，使固相床层保持较松散的状态，从而使固相床层可以装填更多催化剂，固相床层更深，气体反应物可以和固相反应物或者催化剂颗粒表面产生充分接触，气体反应物转换充分，转换效率高。本发明的管道式气固相反应器，采用模块化分体设计，快速插接或者套接结构。只需简单推顶操作，就能实现管道式反应器主体与进气套头、出气套头之间的装配；只需简单拉拔操作，就可以将管道式反应器主体从管道式气固相反应器上拆离下来；只需取出公插接头或者母套接头气体通道中的一块气体分布板，就可以实现固相床层的更换，固相床层更换时间都极短。从整体上看，固相反应物或者催化剂颗粒装卸方便，装卸周期短，固相床层更换对工业生产的影响很小，非常适用于需要不间断或者短间断处理的气体反应物进行处理，如对天然气井喷出的天然气的脱硫处理。
[0026]相较于现有固定床反应器，本发明的管道式气固相反应器，其可以采用设置成本很低的可移动卧式布置方式；固相床层长期保持松散状态，固相床层深度可以较大，气体反应物和固相反应物或者催化剂颗粒接触充分，气体反应物转换充分，且转换效率高，固相反应物或者催化剂使用效率高，使用成本低；固相反应物或者催化剂颗粒装卸方便，固相床层装卸周期短，更换时间极短，能实现气体反应物转换的快速恢复。
[0027]2、本发明的管道式气固相反应器，通过优化管道式反应器主体长度与反应物容置腔直径之比，使气体反应物流动的均匀性得到提高，从而进一步提高气体反应物转换的充分性，提高气体反应产物的质量，使本发明的管道式气固相反应器更符合工业生产的需要；通过采用分段式模块化构成管道式反应器主体，对管道式反应器主体固相床层设置结构进行优化，有效扩展管道式反应器主体内固相床层厚度，实现气体反应物在管道式反应器主体进行级联反应，从而使本发明的管道式反应器主体既可用于对气体反应物进行多级提纯处理，也可用于对