管道式气固相反应器的制造方法_4

文档序号:9655088阅读:来源:国知局
符合工业生产的需要。
[0075]本发明的管道式气固相反应器,由于可以采用卧式布置方式,床层的固相反应物或者催化剂颗粒在平推气流的作用下,可以长期保持松动,因此,即使采用单管式管道式反应器主体1,固相床层可以比现有的固定床气固反应器床层深度更大。但是单管式管道式反应器主体1,如果固相床层深度过大,在重力及气流的气压作用下,固相床层在反应物容置腔的出气口处部分也会有一定的压实,造成气体反应产物排出困难。同时,单管式管道式反应器主体1,制造成本高,固相反应物或者催化剂颗粒装卸困难,不便于搬运和装配。
[0076]为了优化管道式反应器主体1内固相床层布局质量,本发明在基础实施方式或者第一优选实施方式的基础上作进一步改进,如图2至图5所示,同时参照图1所示,本发明的第二优选实施方式为,管道式反应器主体1包括至少两个反应模块6,反应模块6的一端具有公插接头602,另一端具有母套接头603,公插接头602与母套接头603之间的反应模块6管腔为反应物容置腔601,反应物容置腔601的进气口和出气口均设置有气体分布板604 ;至少两个反应模块6通过后反应模块6的公插接头602插接前反应模块6的母套接头603顺次串联构成管道式反应器主体1,连接处设置有密封件,前后两个反应模块6,通过设置在前反应模块6母套接头603外周的紧固连接件605的被连接件和对应设置在后反应模块6外周相适配的紧固连接件605的连接件紧固连接。
[0077]本第二优选实施方式设计时,如图2至图5所示,同时参照图1所示,将管道式反应器主体1采用分段式模块化设计,也即管道式反应器主体1由多个顺次连通且可拆卸的反应模块6构成,每个反应模块6为一个气体反应物转换单元。在每个反应模块6内设置反应物容置腔601,在反应物容置腔601内装填固相反应物或者催化剂颗粒形成固相床层,在反应物容置腔601的进气口和出气口设置可拆卸的气体分布板604 ;为了将多个反应模块6装配成管道式反应器主体1,采用反应模块6的一端具有公插接头602,另一端具有母套接头连接结构。装配时,通过后反应模块6的公插接头602插接前反应模块6的母套接头603,从而将多个反应模块6顺次串联成管道式反应器主体1,连接处设置密封件,再用紧固连接件605将前后两个反应模块6锁紧,就可完成管道式反应器主体1装配。管道式反应器主体1维护时,只需解除紧固连接件605的紧固连接,采用简单的拉拔操作,就可以把反应模块6从管道式反应器主体1上拆卸下来。
[0078]上述反应模块6,为两端贯通具有中空圆筒状管腔的压力容器管道,其为单管结构。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。上述反应物容置腔601,为反应模块6的内筒腔体,在其内装填满相反应物或者催化剂颗粒,以形成固相床层,反应物容置腔601的长度为床层的深度。反应物容置腔601的内腔结构为圆筒状。上述气体分布板604,和基础实施方式的气体分布板604,在结构形式,制作材料,及设置方式上相同或者相近;上述公插接头602和母套接头603,和基础实施方式的公插接头连接结构和母套接头连接结构,在结构形式,制作材料,及设置方式上相同或者相近;上述密封件,和基础实施方式的密封件,在结构形式,制作材料,及设置方式上相同或者相近。
[0079]上述紧固连接件605,由两个相互配合的连接部件构成,其中一个设置在反应模块6的母套接头603外周,另一个设置在靠近公插接头602的反应模块6外周,该设置方式要能确保通过紧固连接件605将串接起来的两个反应模块6锁紧。紧固连接件605可以是具有锁体6052和扣体6051的锁扣,优选为搭扣;也可是螺纹连接结构件,还可以是卡接连接结构件。
[0080]反应模块6制造过程中,如图2至图5所示,同时参照图1所示,本领域的技术人员,根据管道式反应器主体1的规格尺寸、气体反应物的处理要求,确定反应模块6的数量和规格尺寸。其中,反应模块6的规格尺寸,包括反应物容置腔601、公插接头602、母套接头603、紧固连接件605的规格尺寸,还包括可拆卸地安装在公插接头602的气体通道内的气体分布板604的规格尺寸,及可拆卸地安装在母套接头603的气体通道内的气体分布板604的规格尺寸。
[0081]管道式反应器主体1装配时,如图2至图5所示,同时参照图1所示,本领域的技术人员,首先在反应模块6的两端分别设置公插接头602和母套接头603,固定连接方式通常是焊接连接,且要保证焊接连接的密封质量;在公插接头602的气体通道内,通过过盈配合设置气体分布板604,向反应物容置腔601填充固相反应物或者催化剂颗粒,直到反应物容置腔601填满,在母套接头603的气体通道内,通过过盈配合设置气体分布板604,将反应物容置腔601封闭;完成多个反应模块6的固相床层填装后,通过相对应的公插接头602和母套接头603将多个反应模块6顺次串接起来,在连接处设置密封件,通过紧固连接件605将前后两个反应模块6锁紧在一起,通过上述步骤可以制成本第二优选实施方式的管道式反应器主体1。该管道式反应器主体1,具有多个间隔设置、顺次连通的反应物容置腔601,当反应物容置腔601内装填满固相反应物或者催化剂颗粒后,就形成多个间隔设置、顺次连通固相床层,气体反应物气流流入每个固相床层前要进行重新均匀分布,流出每个固相床层后要进行集中汇流输出。
[0082]管道式反应器主体1,投入使用前,在其一端加装具有进气管4的进气套头2,另一端加装具有出气管5的出气套头3,并在连接处设置密封件,密封件的规格尺寸视连接处的结构而定,从而制成本第二优选实施方式的管道式气固相反应器。
[0083]采用第二优选实施方式的管道式气固相反应器进行气固相反应时,相继开启气体反应物气源、进气管阀401和出气管阀501,向管道式反应器主体1内注入气体反应物气流。气体反应物气流,在最前一个反应模块6的进气口气体分布板604处,进行重新分布,以平推流流型进入反应物容置腔601内的固相床层并在固相床层内推进,平推流流型气体反应物气流,吹动固相反应物或者催化剂颗粒,气体反应物和固相反应物或者催化剂颗粒表面充分接触,转换成气体反应产物,转换完成的气体反应产物和没有转换的气体反应物,混合在一起,以平推流流型继续在固相床层中推进,待该平推流到达反应物容置腔601出气口的固相床层时,气体反应物和气体反应产物的混合气流,在最前一个反应模块6出气口气体分布板604处汇流,流向下一个反应模块6,并在下一个反应模块6进气口气体分布板604处,进行重新分布,以平推流流型进入下一个反应模块6反应物容置腔601内的固相床层并在固相床层内推进。当气体反应物气流流过所有反应模块6后,转换成气体最终反应产物,在最后一个反应模块6的反应物容置腔601出气口汇流,经出气套头3的出气管5流出。
[0084]本第二优选实施方式的管道式气固相反应器投入使用时,如果在管道式反应器主体1的所有反应模块6中装填相同的固相反应物或者催化剂颗粒,那么该气固相反应器是用于对气体反应物进行多级提纯处理,提高气体最终反应产物的纯度,如对天然气井喷出的天然气进行多级脱硫处理,确保处理后的天然气的硫含量很少。如果在管道式反应器主体1的所有反应模块6中装填的固相反应物或者催化剂颗粒存在差异,那么该气固相反应器是用于对气体反应物进行逐类去除杂质处理,降低气体反应物中的杂质含量,如对高炉煤气进行去杂质处理,确保处理后的高炉煤气中的杂质含量很少。
[0085]本第二优选实施方式的管道式气固相反应器投入使用时,通常备用有几根装填有固相床层的反应模块6,反应模块6内的固相床层的灌装,可以在工作现场进行,也可以在工厂灌装好后,运输到工作现场,作为更换备用。
[0086]当本第二优选实施方式的管道式气固相反应器使用一段时间后,如果检测到出气管5流出的气体反应产物的指标含量接近控制阈值时,如在进行天然气脱硫处理时,检测到从出气管5流出的天然气中的硫含量接近控制阈值时,如果该管道式气固相反应器用于气体反应物进行多级提纯处理,则将最前面一根或者两根反应模块6更换成装填有新的固相反应物或者催化剂颗粒的反应模块6,然后就可以继续进行气体反应物多级提纯处理。如果该管道式气固相反应器用于气体反应物进行逐类去除杂质处理,则更换接近超标杂质对应的反应模块6,然后就可以继续进行气体反应杂质逐级去除处理。
[0087]当然,反应模块6内的固相反应物或者催化剂颗粒的更换可以在工作现场进行,通常的操作方法是,将要更换固相床层的反应模块6拆卸下来,更换新的固相反应物或者催化剂颗粒后,又重新装上,由于反应模块6的体积更小,重量更轻,不论是拆卸,还是更换新的固相床层,或者是重新装上,均可在极短的时间完成。
[0088]以上是本发明的第二优选实施方式。从上述实施过程可以看出,管道式反应器主体1由多个两端贯通具有中空反应物容置腔601的反应模块6串接构成。
[0089]就单个反应模块6而言,反应物容置腔601,具有容纳和堆积固相反应物或者催化剂颗粒,形成固相床层的技术作用,水平设置的反应物容置腔601,还具有为气体反应物气流提供平推流运行的气体通道的技术作用,当然该平推流是在固相床层中流动的;设置在进气口的气体分布板604,具有对待输入的气体反应物气流,在进入固相床层前进行均匀分布,使进入反应物容置腔601的气体反应物气流,以接近于平推流的流型方式在圆筒状固相床层中前进的技术作用;设置在出气口的气体分布板604,具有对待输出的气体反应产物气流,进行汇流,将反应产物气流及时输出的技术作用;设置在进气口的气体分布板604和设置在出气口的气体分布板604结合起来使用,还具有将固相反应物或者催化剂颗粒封堵在反应物容置腔601,形成稳定的固相床层的技术作用;公插接头602和母套接头603,具有将多个反应模块6串接组合成管道式反应器主体1的技术作用,还具有可拆卸地设置气体分布板604的技术作用;密封件,具有将连接处密封,防止气体反应物从连接处泄露,使管道式气固相反应器成为密封的压力容器的技术作用。
[0090]就多个反应模块6串接构成管道式反应器主体1而言,多个反应模块6的反应物容置腔601,具有形成相互连通的级联式固相床层,及为气体反应物气流提供气固相反应的级联式气体通道的技术作用,也即具有有效扩展管道式反应器主体1的固相床层的整体厚度,及有效扩展气体反应物的可反应流程的技术作用;多组设置在进气口的气体分布板604,具有对气体反应物气流或者是混合气流进行多次重新分布,确保气体反应物气流或者是混合气流在固相床层中以平推流流型推进的技术作用;多组设置在出气口的气体分布板604,具有对从固相床层留出的气体产物气流或者混合气流进行多次汇流,以便以最大的流量进入下个环节处理。
[0091]本发明的第二优选实施方式的上述组件在技术上相互关联、功能上相互支持、使用上相互配合,从整体上,由于具有相互连通、间隔设置的固相床层,且在进入每个固相床层前对气体反应物流进行均匀化重新分布,确保气体反应物气流在固相床层中以平推流流型推进,对固相床层流出的气体反应产物气流进行汇聚,确保气体反应产物气流输出最大化,使管道式气固相反应器具有进行级联反应的能力。在所有反应模块6中装填相同的固相反应物或者催化剂颗粒时,可以用来对气体反应物进行多级提纯处理,用于提高气体最终反应产物的纯度;在所有反应模块6中装填的固相反应物或者催化剂颗粒种类上存在差异时,可以用来对气体反应物进行逐类去除杂质处理;从而提高本发明的管道式气固相反应器的应用能力和应用深度。基于分段式模块化设计的反应模块6,其结构更简单、制造难度更低,
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