管道式气固相反应器的制造方法_2

文档序号:9655088阅读:来源:国知局
气体反应物进行逐类去除杂质处理,从而进一步扩展本发明的管道式气固相反应器的应用能力和应用深度;通过优化反应物容置腔的结构,使气体反应物气流在固相床层中以接近于平推流方式推进,增加气体反应物和和固相反应物或者催化剂颗粒表面接触几率,从而进一步提高气体反应物的转换效率和转换质量;通过优化缩径结构设置位置,使反应物容置腔中的气体反应气流重新聚流,使气体反应物气流在固相床层中流动最大程度地接近于平推流流型,气体反应物和和固相反应物或者催化剂颗粒表面最大程度地接触,从而进一步提高管道式气固相反应器的气固相反应质量和气固相反应效率。
[0028]3、本发明的管道式气固相反应器,采用具有锁体和扣体的锁扣作为紧固连接件,其具有结构简单,使用方便,紧固性强,防振动性好,可以重复使用多次,从而进一步提高紧固连接实现的简单性和有效性;采用0型密封圈为密封件,将其设置在反应模块的公插接头外圈,在管道式反应器主体装配的同时就可以实现连接处的密封,在反应模块维护时,不需要对0型密封圈做其他处理;在管道式反应器主体使用时,0型密封圈提供密封预紧力和其具有的良好的自密封作用,从而进一步提高密封连接实现的简单性,和提高密封连接的有效性;通过在管道式反应器主体外周设置保护套管,从而进一步提高管道式反应器主体的使用寿命和适用范围,进一步提高气固相反应的安全性,进一步降低管道式反应器主体的制作成本和维护成本;由于优化保护套管的结构,可有效降低保护套管制作成本,进一步降低具有保护套管的管道式气固相反应器的装配难度,提高装配效率;由于在管道式反应器主体上成对设置有行走轮,从而将管道式反应器主体外周与保护套管内壁的滑动摩擦阻力,转换成行走轮与保护套管内壁的滚动摩擦阻力,极大降低管道式反应器主体装卸所需施加的力,从而进一步降低1?管道式反应器主体装卸难度,提1?装卸效率D
【附图说明】
[0029]图1为本发明的管道式气固相反应器的结构示意图。
[0030]图2为本发明的反应模块组件公插接头侧的结构示意图。
[0031]图3为本发明的反应模块组件母套接头侧的结构示意图。
[0032]图4为本发明的反应模块组件的剖面结构示意图。
[0033]图5为本发明的锁扣紧固连接件的结构示意图。
[0034]图6为具有缩径结构的反应模块组件的剖面结构示意图。
[0035]图7为在反应模块管壁外侧开设行走轮设置腔的结构示意图。
[0036]图8为具有的保护套管的管道式气固相反应器的结构示意图。
[0037]图9为本发明的管道式气固相反应器的保护套管组件的结构示意图。
[0038]图10为本发明的具有的保护套管的管道式气固相反应器的进气端的结构示意图。
[0039]图11为本发明的具有的保护套管的管道式气固相反应器的出气端的结构示意图。
[0040]图1至图11中的附图标记分别表示为:1_管道式反应器主体,2-进气套头,3-出气套头,4-进气管,5-出气管,6-反应模块,7-保护套管,401-进气管阀,501-出气管阀,601-反应物容置腔,602-公插接头,603-母套接头,604-气体分布板,605-紧固连接件,606-0型密封圈,607-缩径结构,608-行走轮设置腔,609-行走轮,6051-扣体,6052-锁体,701-保护套管管体,702-法兰盘,703-封口盖板,704-限位圈筒。
【具体实施方式】
[0041]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0042]如图1至图5所示,本发明的管道式气固相反应器,包括具有进气通道的进气套头2,具有出气通道的出气套头3,两端贯通具有中空反应物容置腔的管道式反应器主体1,管道式反应器主体1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2和出气套头3具有与管道式反应器主体1连接端相适配的连接结构,进气套头2插接或者套接在管道式反应器主体1的进气端,出气套头3插接或者套接在管道式反应器主体1的出气端,连接处设置有密封件;进气套头2上设置有与进气通道相连通的进气管4,出气套头3上设置有与出气通道相连通的出气管5 ;管道式反应器主体1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。
[0043]需要说明的是,管道式反应器主体1两端的气体套头,在设计上没有明确的限制,也即均可以作为进气套头2和出气套头3使用,当其中的一个作为进气套头2使用,相应其上设置的连接气管为进气管4,那么另外一个就作为出气套头3使用,相应其上设置的连接气管为出气管5。
[0044]本发明的管道式气固相反应器的工作环境中,包括气体反应物气源、气体反应产物收纳容器或者收纳管网,通常将管道式气固相反应器设置在气体反应物气源附近,气体反应物气源管道连接进气管4,气体反应产物收纳容器或者收纳管网管道连接出气管5。如图1所示,为了便于进气管4和出气管5的启闭,通常还在进气管4上设置进气管阀401,在出气管5上设置出气管阀501。
[0045]在将本发明的管道式气固相反应器布置在工作环境中时,可以采用进气口在上出气口在下的立式布置方式,更重要的是,还可以采用进气口和出气口水平布置或者类似于水平布置的卧式布置方式。立式布置方式通常采用固定支架来实现;卧式布置方式,最简单的设置方式是直接将管道式气固相反应器摆放在地面,当然也可以摆放在简单的设置基座上,还可以将管道式气固相反应器设置在移动装置上,如具有相应载重能力的汽车。
[0046]现有的固定床气固反应器,不论是单层固定床反应器,或者多层塔式固定床反应器,还是多根细长反应管并联构成的列管式固定床反应器,均采用进气口在上出气口在下的立式布置方式。该立式布置方式,在进行气固相反应时,从进气口进入的加压气体反应物向下通过固相床层,气体反应物和固相床层内的固相反应物或者催化剂颗粒表面产生接触,转换成气体反应产物,气体反应产物从出气口流出。气体反应产物转换的过程,也是气体反应物气流对固相床层加压的过程,同时,也是固相床层的上层固相反应物或者催化剂颗粒对下层固相反应物或者催化剂颗粒加压的过程,因此,固定床气固反应器使用的过程,也是其内的固相床层逐渐被压实的过程。
[0047]固定床气固反应器使用一段时间后,固相床层压降增加,如果要继续采用该反应器进行气固相反应,就需要对气体反应物施加更大的气压,相应固相床层的压实度也会增大,气固相反应的成本也会相应增加。固相床层的压实的过程也是气体反应物与固相反应物或者催化剂颗粒表面接触几率减少的过程,气体反应物转换率降低的过程。为了确保气体反应物的转换率,就需要将还具有很多活性成分的相应固相床层整体换新,造成固相反应物或者催化剂的浪费,增加了气固相反应成本。
[0048]本发明的管道式气固相反应器,可以采用卧式布置方式。在进行气固相反应时,从进气口进入的加压气体反应物,以平推流流型水平通过固相床层,行进过程中,加压气体反应物平推流吹动床层的固相反应物或者催化剂颗粒,使它们保持松动状态,也相应抵消部分上层固相反应物或者催化剂颗粒对下层固相反应物或者催化剂颗粒压力,从而使床层长期保持在松散状态。这样气体反应物可以长期同固相反应物或者催化剂颗粒表面产生充分接触,快速转换成气体反应产物,气体反应产物从出气口流出。由于固相床层被压实的速率不高,压实度长期保持在较小状态。因此,固相床层深度可以更大,而固相床层压降仍然维持较低水平,只有在固相床层的固相反应物或者催化剂颗粒的活性成分满足不了气固相反应需要的时候,才需要更换床层。
[0049]相较于立式布置的单层固定床反应器,卧式布置的本发明的管道式气固相反应器,固相床层可以长期保持松散状态,床层可以更深,气体反应物可以长期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,气体反应物处理流量大,更适用于对天然气井采出的天然气进行脱硫处理。相较于单层固定床反应器,本发明的管道式气固相反应器,床层更换频率低,床层固相反应物或者催化剂颗粒浪费少,气固相反应成本低。
[0050]相较于立式布置的多层塔式固定床反应器,卧式布置的本发明的管道式气固相反应器,不需要坚固的设置基础,设置成本很低;能快速转移到新的工作环境中,也即一套管道式气固相反应器,只需要很少的运输费用就可以相继工作在不同的环境中,如天然气田的多个天然气井采用同一套管道式气固相反应器进行天然气进行脱硫处理,又如同一个炼钢厂采用同一套管道式气固相反应器进行高炉煤气去杂质处理。相较于多层塔式固定床反应器,本发明的管道式气固相反应器可以快速转换工作环境,气固相反应的设备使用成本低,床层的固相反应物或者催化剂颗粒浪费少,气固相反应成本低。
[0051]相较于多根细长反应管并联构成的列管式固定床反应器,本发明的管道式气固相反应器,取得结构简单,维护方便,可以快速转换工作环境,气固相反应的设备使用成本和维护成本均低,床层的固相反应物或者催化剂颗粒浪费少,床层的更换简单,气固相反应成本低的技术效果。
[0052]在设计时,本发明采用模块化分体设计思路,将管道式气固相反应器分解成气体反应物输入单元、气体反应物转换单元、气体反应产物输出单元。如图1所示,同时参照图2至图4所示,气体反应物输入单元包括具有进气通道的进气套头2,和设置在进气套头2上与进气通道相连通的进气管4 ;气体反应产物输出单元包括具有出气通道的出气套头3,和设置在出气套头3上与出气通道相连通的出气管5 ;气体反应物转换单元为两端贯通具有中空反应物容置腔的管道式反应器主体1,管道式反应器主体1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;为了便于气体反应物输入单元与气体反应物转换单元之间的装配组合,及便于气体反应物转换单元与气体反应产物输出单元之间的装配组合,在连接结构上采用管道式反应器主体1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2和出气套头3具有与管道式反应器主体1连接端相适配的连接结构。装配时,将进气套头2插接或者套接在管道式反应器主体1的进气端,出气套头3插接或者套接在管道式反应器主体1的出气端,连接处设置有密封件,就可完成管道式气固相反应器装配。管道式反应器主体1维护时,只需简单的拉拔操作,就可以实现进气套头2和管道式反应器主体1分离,或者实现出气套头3和管道式反应器主体1分离,或者让管道式反应器主体1均和进气套头2、出气套头3分离。
[0053]上述管道式反应器主体1,为两端贯通具有中空圆筒状管腔的压力容器管道。其可以采用单管结构,也可以多根反应模块6串接构成。其制作材料为压力容器制作材料,如工程塑料、碳纤维、玻璃钢、结构陶瓷、碳钢、合金钢、钛材等相关工程材料。
[0054]上述反应物容置腔,为管道式反应器主体1的内筒腔体。在其内装填满相反应物或者催化剂颗粒,以形成气固相反应的床层,反应物容置腔的长度为床层的深度。气体反应物进入反应物容置腔后,在固相床层内以平推流流型流动,和固相反应物或者催化剂颗粒表面产生接触,转换成气体反应产物。反应物容置腔的内腔结构为圆筒状,圆筒状内腔结构的反应物容置腔,相对于其他形状内腔结构的反应物容置腔,其截面周长最短,外周表面积最小,在相同容积和长度的情况下,从反应物容置腔外周边部通过的气体反应物量也最少。
[0055]上述气体分布板,为圆盘状结构,其上具有多个气体通孔。将其设置在反应物容置腔的进气口和出气口,设置在进气口的气体分布板将气体反应物气流进行重新分布,使气体反应物气流以横向均匀分布的平推流的形式进入反应物容置腔,也即进入固相床层;设置在出气口的气体分布板,从横向汇流反
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