轴向流固定床气固催化反应器的制作方法

专利名称：轴向流固定床气固催化反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种轴向流固定床气固催化反应器，特别是关于一种可用于草酸
酯加氢生产乙二醇催化反应的轴向流固定床气固催化反应器。
背景技术：
众所周知，工业化学反应器的设计包含对其内部发生的化学反应和流体流动两个 方面的认识。前者是化学问题，后者则属于工程问题。这两个方面密切联系，相互影响。良 好的流体流动是化学反应得以顺利进行的保证。 轴向流固定床气固催化反应器是常见的工业气/固催化反应器型式之一。它沿轴 向通常由进口气体预分布器、均化空间、固定床层(包括催化剂床层和惰性填料层)及出口 气体收集段等区段组成。具有床层内流体的流动接近活塞流，结构简单、操作方便，投资费 用低，床层中催化剂机械磨损小等特点。 轴向流固定床气固催化反应器性能优劣的重要标志之一，是催化剂床层中各部位 的催化剂能否获得均匀利用。 一台设计不良的轴向流固定床气固催化反应器，会由于气流 分布不均匀，使催化剂床层中出现死区和短路，致使一部分催化剂超负荷而过早失活，另一 部分催化剂却几乎不起作用，从而导致反应器内整个反应过程恶化，反应器性能下降。 多年来，工业固定床气/固催化反应器的流体力学行为一直受到研究者们的重 视。早期，由于工厂规模较小，反应器直径不大，流体均布问题并不突出，人们的注意力集 中于牵涉到风机选型和动力消耗的固定床层压力降之估算。近年来，随着石油化学工业的 发展和规模的扩大，工厂单线生产能力日趋大型化，大直径轴向流固定床气固催化反应器 的气流均布问题日显突出，并受到重视。国内外研究者对轴向流固定床气固催化反应器的 进口气体预分布器和惰性填料层等的均布作用进行了研究。提出各种型式的进口气体预分 布器。美国Howard F. Rase所著《化学反应器设计》(中译本，化学工业出版社，1982年12 月)第一巻(原理与方法)第190页表7-2罗列了若干进口气体预分布器型式，诸如平板 形单级挡板、多级挡板(包括盘-环式、同心圆锥式等)、径向扩散器(包括平板扩散器、叶 片扩散器及锥形百叶窗等)、筛网、多孔板、条形锐边筛板及惰性填料层等。这些用来改善进 口气流分布状况的反应器内置构件在各自的特定条件下是有效的，起到了把进口气体流束 沿反应器径向分散开来的作用，克服了流入反应器进料口的高速喷射气流束直接冲击催化 剂床层，使催化剂床层中央形成凹坑(空穴)的弊病，在反应器内沿径向截面形成不同均匀 程度的轴向速度分布。在反应器内置构件中，最重要的是进口气体预分布器。如在小直径 的反应器中，在反应器入口管的出口端设置一个单级挡板气体预分布器就可以满足催化剂 床层内气体均匀分布的要求，但对于大直径反应器，其反应器进口处设置的气体预分布器 要求比较高，单级挡板气体预分布器很难满足催化剂床层内气流均匀分布的要求，还必须 通过较厚的上部惰性填料层来消除床层内的气流不均匀分布，造成反应器压降损失较大。 专利CN2675241公开了一种应用于轴向流固定床气固催化反应器的圆锥形单级 挡板气体预分布器，相对于《化学反应器设计》 一书中所述的单级挡板气体预分布器，虽在一定程度上改善了催化剂床层内气流均匀分布的程度，但在圆锥形单级挡板周边和底部仍 存在一定的回流现象，仍需较厚的上部惰性填料层来消除床层内的气流不均匀分布，反应 器压降损失较大。 专利CN2075277公开了一种组合式流速均布器，同《化学反应器设计》 一书中所述 的多级挡板气体预分布器一样，应用于轴向流固定床气固催化反应器时，虽然催化剂床层 内的气流分布相对比较均匀，但均存在着气体预分布器的结构复杂，反应器压降损失大的 缺点。 虽然每种型式的进口气体预分布器一般都曾有人对其进行过专门的测试研究，但 这类研究大多是针对进口气体预分布器构件本身进行的，而结合整个反应器进行的测试研 究则很少。即使结合某一具体反应器进行的研究，因条件不同，它所总结的规律也难以推广 应用于其它反应器。 图l所示的是典型轴向流固定床气固催化反应器，它内部自上而下包括进料口、 气体预分布器、上部均化空间、上部惰性填料层、催化剂床层、下部惰性填料层、支撑筛板、 下部均化空间和出料口等区段。这些区段密切联系，相互影响，并且都围绕一个共同的目 标——在低能量消耗的情况下，实现反应物气流均匀分布于催化剂床层的各个截面上，使 全部催化剂都能获得均匀而充分的利用。但在实际操作过程中，往往存在反应物气流分布 不均匀，催化剂不能均匀而充分地被利用，以及压降损失大的问题。

发明内容本实用新型所要解决的技术问题是以往技术中存在的反应物气流经固定床反应
器进口处的气体预分布器后分布不均，存在回流，导致反应器催化剂床层中气流分布不均 匀，催化剂不能均匀而充分地被利用，而且反应器压降损失较大的问题，提供一种新的轴向 流固定床气固催化反应器。该反应器具有其气体预分布器分散气流效果好、结构简单可靠， 催化剂床层内气流分布均匀，催化剂利用率高，反应器压降损失小等特点。 为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下一种轴向流固定床气固 催化反应器，反应器壳体包括上封头、筒体、下封头，反应器壳体内自上而下包括进料口、气 体预分布器、上部均化空间、上部惰性填料层、催化剂床层、下部惰性填料层、支撑筛板、下 部均化空间和出料口，其中气体预分布器插在进料口内，并部分伸入均化空间；进口气体预 分布器的结构如下上部为伸入均化空间的圆筒形筒体(13)，下部为面积大于或等于圆筒 形筒体垂直投影面积的多孔上挡板(15)和面积小于多孔上挡板面积的多孔下挡板(17)， 多孔上挡板(15)与多孔下挡板(17)为上下串接的同心的椭圆形或球形挡板，其挡板周边 夹角为10° <a<90° ，圆筒形筒体(13)与多孔上挡板(15)间通过分布于圆筒形筒体内 侧的垂直拉筋(14)连接，且形成侧向环隙，多孔上挡板(15)中心开有大孔，其余布满小孔， 多孔上挡板(15)与多孔下挡板(17)间通过焊接在挡板上的垂直拉筋(16)连接，且形成侧 向环隙，多孔下挡板(17)上布满小孔，多孔上挡板的开孔率大于多孔下挡板的开孔率。 上述技术方案中，气体预分布器包括分布器筒体和两块多孔挡板，所述的多孔挡 板间上下串接，分布器筒体与多孔上挡板之间通过均匀分布的4 8根拉筋连接，多孔挡板 间通过均匀分布的4 8根拉筋连接。当反应器上封头为球形时，所述的气体预分布器的 多孔挡板为球形，上部的球形多孔挡板的面积大于相邻下部球形多孔挡板的面积。当反应器上封头为椭圆形时，所述的气体预分布器的多孔挡板为椭圆形，上部的椭圆形多孔挡板 的面积大于相邻下部椭圆形多孔挡板的面积。气体预分布器由分布器筒体和两块球形多孔
挡板组成，多孔上挡板中间开有大孔，该孔的直径d与分布器筒体D之比为i : 2 4 : 5，
其余布满小孔，开孔率为30 60% ;多孔下挡板开有小孔，开孔率比多孔上挡板的小，开孔 率为25 50% ;分布器筒体与多孔上挡板之间的侧向环隙高度Hl与多孔上、下挡板之间
的侧向环隙高度H2之比为i : 1 2 : i。气体预分布器由分布器筒体和两块椭圆形多孔 挡板组成，多孔上挡板中间开有大孔，该孔的直径d与分布器筒体D之比为i : 2 4 : 5，
其余布满小孔，开孔率为30 60% ;多孔下挡板开有小孔，开孔率比多孔上挡板的小，开孔 率为25 50% ;分布器筒体与多孔上挡板之间的侧向环隙高度Hl与多孔上、下挡板之间
的侧向环隙高度H2之比为i : 1 2 : i。气体预分布器的多孔挡板上的小孔可为圆形、
椭圆形或四方形，优选圆形。气体预分布器的多孔挡板周边夹角为20° < a <80° 。 本实用新型的轴向流固定床气固催化反应器中，进口气体预分布器、上部均化空 间、上部惰性填料层、下部惰性填料层以及下部均化空间等都是为了实现气流在催化剂床 层中均匀分布这个主要目标而采取的技术措施。若不设置进口气体预分布器，气体从进口 管道以射流状态进入反应器时，流道面积突然扩大，导致反应器径向截面上气流分布极不 均匀。高速射流持续冲击固定床表面，将在固定床表面形成凹坑(空穴)，严重恶化催化剂 床层中气流分布。通过设置气体预分布器，对进口气流实行导流，迫使气流改变方向，迅速 沿径向分散到反应器的整个径向截面上，从而大大縮短进口射流扩散到整个径向截面上所 需空间高度，提高反应器容积利用率。在进口气体预分布器同固定床层之间留出一段空间， 是由于进口气体预分布器造成的初级不稳定流动状态必须经历一个缓和均化过程，借助于 湍流动量传递，才能形成比较稳定的流态和比较均匀的分布。因此，这段空间称之为均化空 间。初装的包括催化剂床层和惰性填料层在内的固定床层，其上端不宜伸入反应器上封头 中。因为反应器投入运行后，在气流持续通过固定床层过程中，床层将发生沉降，而且只是 垂直方向沉降。如果初装的固定床层伸入上封头中，那末床层沉降后，其上端面将是中间 高，周围低，造成床层厚度不均匀，不利于气流均布。因此，均化空间高度应当大于反应器上 封头高度。在催化剂床层的上面铺盖一定厚度的惰性填料层(通常采用惰性瓷球)是保证 气流在催化剂床层中实现均匀分布的重要措施。反应器的上部瓷球层由大、中、小三层瓷球 构成，三者所起作用各不相同。通过计算可知，在相同的表观气速和相同的层厚下，它们的 压降相差颇大。小瓷球层的阻力很大，它起到分散气流的作用，但单个小瓷球重量轻，容易 被气流吹散；单个大瓷球的重量大，把它铺在最上层，能抵抗气流冲击，保持床面平整；中 瓷球的体积介于小瓷球和大瓷球之间，把它铺在中间，起过渡作用。但是，在满足反应器床 层内气体均匀分布要求的同时，三层瓷球的厚度不易太厚，否则会增大反应器的压降损失。 催化剂床层之下铺垫的下部瓷球层除了起支承作用外，还起到增加阻力的作用，可防止气 流过早向中央出口管集中，而造成催化剂床层下部气流分布不均匀。换言之，它的作用是使 气体向中央出口管集中所引起的气流分布不均发生在惰性瓷球层中，而不是催化剂床层下 部，从而避免催化剂床层中出现死区，提高催化剂利用率。同样，在支撑筛板到反应器出口 留出一段空间，也是为了缓和气流向中央出料口集中时，由于流道面积突然縮小所引起的 反应器径向截面上气流分布不均。 本实用新型的轴向流固定床气固催化反应器中，由于采用由分布器筒体(13)，多孔上挡板(15)和多孔下挡板(17)组成的气体预分布器，使绝大部分反应物流在通过气体 预分布器的侧向环隙径向流动的同时，部分反应物流通过气体预分布器挡板上的孔隙轴向 流动，从而消除了气体预分布器的挡板周围、底部以及靠近反应器上封头壁面区域出现的 涡流现象和能量损失，降低了上部均化空间和惰性填料层的高度，使反应物流气体能更加 均匀地分布于反应器的催化剂床层中，从而达到提高催化剂利用率和降低反应器压降的目 的。经试验证实，通过合理设计多孔上挡板的大孔直径与分布器筒体直径的比例，两侧向环 隙的高度，上、下多孔挡板的开孔率，挡板周边夹角等参数，就可保证气体预分布器具有较 好的气体分布效果，保证反应器内气流均匀分布，其催化剂床层同一截面均匀度最大偏差 小于5. 0%，取得了较好的技术效果。

图1是典型的轴向流固定床气固催化反应器示意图。 图2是分布不良的大直径轴向流固定床气固催化反应器示意图。 图3是圆锥形单级挡板型进口气体预分布器结构图。 图4是本实用新型两级多孔挡板型进口气体预分布器结构图。 图1中，1为进料口 ， 2为上封头，3为进口气体预分布器，4为上部均化空间，5为上
部惰性填料层，6为反应器筒体，7为催化剂床层，8为下部惰性填料层，9为支撑筛板，10为
下部均化空间，11为下封头，12为出料口 。 图2中，2. 1代表气体的主要流线，2. 2为催化剂床层顶部，2. 3为由于进口气体射 流的冲刷作用，在催化剂床层顶部中央形成的凹坑(空穴)，2. 4指通过气流很少的部位， 2. 5为几乎没有气流通过的"死区"。 图3中，3. 1为圆锥形单级挡板型进口气体预分布器的分布器筒体，3. 2为悬吊单 级挡板的垂直拉筋，3.3为圆锥形单级挡板。D是进口气体预分布器筒体内径，Din是反应器 进料口内径，H是进口气体预分布器侧向环隙高度，a是圆锥形单级挡板的圆锥角。 图4中，1为进料口， 13为分布器筒体，14为分布器筒体与多孔上挡板之间的垂直 拉筋，其数量为4 8根，按均匀分布方式焊接在进口气体预分布器筒体内侧，15为多孔上 挡板，16为多孔上挡板与多孔下挡板之间的的垂直拉筋，其数量为4 8根，按均匀分布方 式焊接在挡板上，17为多孔下挡板，d为多孔上挡板中心的大孔直径，D为进口气体预分布 器筒体内径，Din是反应器进料口内径，(pl为多孔上挡板的小孔直径，cp2为多孔下挡板的小 孔直径，Hl为分布器筒体与多孔上挡板之间的侧向环隙高度，H2多孔上挡板与多孔下挡板 之间的侧向环隙高度，a为挡板周边夹角。 图1中原料工作流程为反应物流由反应器的进料口引入，经反应器进口处的气 体预分布器均匀分布后，进入反应器的上部均化空间内，经上部惰性填料层进入催化剂床 层内，与催化剂床层中的催化剂接触反应，生成的反应流出物经下部惰性填料层和支撑筛 板进入反应器下部空间，最后由反应器出料口引出。 下面通过实施例对本实用新型作进一步的阐述。
具体实施方式
实施例1[0026] 轴向流固定床气固催化反应器内径为2米，进料口内径Din为350毫米，采用如图 4所示两级多孔挡板型进口气体预分布器，上、下多孔挡板为球形多孔挡板，分布器筒体与 多孔上挡板之间通过4根均匀分布的拉筋连接，多孔上挡板和多孔下挡板之间通过4根均 匀分布的拉筋连接。分布器筒体内径D为300毫米，多孔上挡板的大孔直径d为150毫米， 圆形小孔直径cpl为5毫米，开孔率为30%，多孔下挡板的圆形小孔直径(()2为5毫米，开孔率 为25X，分布器筒体与多孔上挡板之间的侧向环隙高度H1为130毫米，多孔上、下挡板之 间的侧向环隙高度H2为65毫米，多孔挡板周边夹角a为20° 。该反应器内部上部均化 空间高度为0. 7米，铜系催化剂床层厚度为5. 6米，上、下瓷球层厚度均为200毫米，其中 (p3、 (pl6的两种瓷球各占1/2，下部均化空间高度为0.3米。在以上结构参数下，按本实用 新型对草酸酯加氢生产乙二醇的轴向流固定床反应器进行设计，可以得到较理想的气体流 动效果。按本实用新型方法设计的轴向流固定床反应器，配合使用200毫米高的上部惰性 填充层，其催化剂床层同一截面均匀度最大偏差小于2. 3%，催化剂的利用率为99. 6%。实施例2
轴向流固定床气固催化反应器内径为4米，进料口内径Din为700毫米，采用如 图4所示两级多孔挡板型进口气体预分布器，上、下多孔挡板为球形多孔挡板，分布器筒体 与多孔上挡板之间通过8根均匀分布的拉筋连接，多孔上挡板和多孔下挡板之间通过8根 均匀分布的拉筋连接。分布器筒体内径D为660毫米，多孔上挡板的大孔直径d为500毫 米，圆形小孔直径cpl为8毫米，开孔率为60X，多孔下挡板的圆形小孔直径cp2为8毫米，开 孔率为50X，分布器筒体与多孔上挡板之间的侧向环隙高度H1为240毫米，多孔上、下挡 板之间的侧向环隙高度H2为200毫米，多孔挡板周边夹角a为60° 。该反应器内部上部 均化空间高度为2米，铜系催化剂床层厚度为8. 0米，上、下瓷球层厚度均为300毫米，其中 cp3、 cp9、 cpl6的三种瓷球各占l/3，下部均化空间高度为0.8米。在以上结构参数下，按本实 用新型对草酸酯加氢生产乙二醇的轴向流固定床反应器进行设计，可以得到较理想的气体 流动效果。按本实用新型方法设计的轴向流固定床反应器，配合使用300毫米高的上部惰 性填充层，其催化剂床层同一截面均匀度最大偏差小于3. 3%，催化剂的利用率为99. 2%。实施例3
轴向流固定床气固催化反应器内径为3. 4米，进料口内径Din为600毫米，采用如 图4所示两级多孔挡板型进口气体预分布器，上、下多孔挡板为球形多孔挡板，分布器筒体 与多孔上挡板之间通过6根均匀分布的拉筋连接，多孔上挡板和多孔下挡板之间通过6根 均匀分布的拉筋连接。分布器筒体内径D为540毫米，多孔上挡板的大孔直径d为360毫 米，圆形小孔直径cpl为6毫米，开孔率为40X，多孔下挡板的圆形小孔直径(p2为8毫米，开 孔率为35X，分布器筒体与多孔上挡板之间的侧向环隙高度H1为180毫米，多孔上、下挡板 之间的侧向环隙高度H2为180毫米，多孔挡板周边夹角a为40° 。该反应器内部上部均 化空间高度为1. 8米，铜系催化剂床层厚度为6. 5米，上、下瓷球层厚度均为300毫米，其中 (p3、 cp9、 cpl6的三种瓷球各占l/3，下部均化空间高度为0.7米。在以上结构参数下，按本实 用新型对草酸酯加氢生产乙二醇的轴向流固定床反应器进行设计，可以得到较理想的气体 流动效果。按本实用新型方法设计的轴向流固定床反应器，配合使用300毫米高的上部惰 性填充层，其催化剂床层同一截面均匀度最大偏差小于2. 8%，催化剂的利用率为99. 3%。实施例4[0032] 轴向流固定床气固催化反应器内径为4米，进料口内径Din为700毫米，采用如图 4所示两级多孔挡板型进口气体预分布器，上、下多孔挡板为椭圆形多孔挡板，分布器筒体 与多孔上挡板之间通过8根均匀分布的拉筋连接，多孔上挡板和多孔下挡板之间通过8根 均匀分布的拉筋连接。分布器筒体内径D为660毫米，多孔上挡板的大孔直径d为450毫 米，圆形小孔直径9l为8毫米，开孔率为52X，多孔下挡板的圆形小孔直径cp2为8毫米，开 孔率为40X，分布器筒体与多孔上挡板之间的侧向环隙高度H1为240毫米，多孔上、下挡 板之间的侧向环隙高度H2为160毫米，多孔挡板周边夹角a为80° 。该反应器内部上部 均化空间高度为2米，铜系催化剂床层厚度为8. 0米，上、下瓷球层厚度均为300毫米，其中 cp3、 cp9、 916的三种瓷球各占l/3，下部均化空间高度为0.8米。在以上结构参数下，按本实 用新型对草酸酯加氢生产乙二醇的轴向流固定床反应器进行设计，可以得到较理想的气体 流动效果。按本实用新型方法设计的轴向流固定床反应器，配合使用300毫米高的上部惰 性填充层，其催化剂床层同一截面均匀度最大偏差小于3. 6%，催化剂的利用率为99. 0%实施例5
轴向流固定床气固催化反应器内径为3. 4米，进料口内径Din为600毫米，采用如 图4所示两级多孔挡板型进口气体预分布器，上、下多孔挡板为椭圆形多孔挡板，分布器筒 体与多孔上挡板之间通过6根均匀分布的拉筋连接，多孔上挡板和多孔下挡板之间通过6 根均匀分布的拉筋连接。分布器筒体内径D为540毫米，多孔上挡板的大孔直径d为360 毫米，圆形小孔直径cpl为6毫米，开孔率为40% ，多孔下挡板的圆形小孔直径cp2为6毫米，开 孔率为35% ，分布器筒体与多孔上挡板之间的侧向环隙高度Hl为200毫米，多孔上、下挡板 之间的侧向环隙高度H2为180毫米，多孔挡板周边夹角a为45° 。该反应器内部上部均 化空间高度为1. 8米，铜系催化剂床层厚度为6. 5米，上、下瓷球层厚度均为300毫米，其中 cp3、 cp9、 916的三种瓷球各占l/3，下部均化空间高度为0.7米。在以上结构参数下，按本实 用新型对草酸酯加氢生产乙二醇的轴向流固定床反应器进行设计，可以得到较理想的气体 流动效果。按本实用新型方法设计的轴向流固定床反应器，配合使用300毫米高的上部惰 性填充层，其催化剂床层同一截面均匀度最大偏差小于3. 2%，催化剂的利用率为99. 2%实施例6
轴向流固定床气固催化反应器内径为2米，进料口内径Din为350毫米，采用如图 4所示两级多孔挡板型进口气体预分布器，上、下多孔挡板为椭圆形多孔挡板，分布器筒体 与多孔上挡板之间通过4根均匀分布的拉筋连接，多孔上挡板和多孔下挡板之间通过4根 均匀分布的拉筋连接。分布器筒体内径D为300毫米，多孔上挡板的大孔直径d为150毫 米，圆形小孔直径cpl为5毫米，开孔率为30%，多孔下挡板的圆形小孔直径92为5毫米，开 孔率为25X，分布器筒体与多孔上挡板之间的侧向环隙高度H1为130毫米，多孔上、下挡板 之间的侧向环隙高度H2为75毫米，多孔挡板周边夹角a为30° 。该反应器内部上部均 化空间高度为0. 7米，铜系催化剂床层厚度为5. 6米，上、下瓷球层厚度均为200毫米，其中 (p3、 cpl6的两种瓷球各占l/2，下部均化空间高度为0.3米。在以上结构参数下，按本实用 新型对草酸酯加氢生产乙二醇的轴向流固定床反应器进行设计，可以得到较理想的气体流 动效果。按本实用新型方法设计的轴向流固定床反应器，配合使用200毫米高的上部惰性 填充层，其催化剂床层同一截面均匀度最大偏差小于2. 5%，催化剂的利用率为99. 5%。比较例1[0038] 某草酸酯加氢生产乙二醇的轴向流固定床气固催化反应器的条件和结构参数与 实施例1相同，唯一不同之处是它采用单级挡板型进口气体预分布器。反应器需配合使用 至少450毫米高上部惰性填充层，其催化剂床层同一截面均匀度最大偏差小于5. 6%，催化 剂利用率为96. 5% 。实施例1的反应器压降损失比本比较例小20. 5% 。比较例2
实施例2的草酸酯加氢生产乙二醇的轴向流固定床气固催化反应器之进口气体 预分布器的两级开孔球形挡板改成平板形单级挡板，其他结构参数均不变。在所有条件均 与实施例2相同的条件下，反应器需配合使用至少450毫米高上部惰性填充层，其催化剂床 层同一截面均匀度最大偏差小于7. 2%，催化剂利用率为90. 9% 。实施例2的反应器压降 损失比本比较例小11.8%。比较例3
实施例3的草酸酯加氢生产乙二醇的轴向流固定床气固催化反应器之进口气体 预分布器的两级开孔球形挡板改成平板形单级挡板，其他结构参数均不变。在所有条件均 与实施例3相同的条件下，反应器需配合使用至少450毫米高上部惰性填充层，其催化剂床 层同一截面均匀度最大偏差小于6. 4%，催化剂利用率为92. 8%。实施例3的反应器压降 损失比本比较例小10.6%。比较例4
实施例4的草酸酯加氢生产乙二醇的轴向流固定床气固催化反应器之进口气体 预分布器的两级开孔椭圆形挡板改成平板形单级挡板，其他结构参数均不变。在所有条件 均与实施例4相同的条件下，反应器需配合使用至少450毫米高上部惰性填充层，其催化剂 床层同一截面均匀度最大偏差小于7. 0%，催化剂利用率为91. 2% 。实施例2的反应器压 降损失 本比较例小11.5%。
权利要求一种轴向流固定床气固催化反应器，反应器壳体包括上封头、筒体、下封头，反应器壳体内自上而下包括进料口、气体预分布器、上部均化空间、上部惰性填料层、催化剂床层、下部惰性填料层、支撑筛板、下部均化空间和出料口，其中气体预分布器插在进料口内，并部分伸入均化空间；进口气体预分布器的结构如下上部为伸入均化空间的圆筒形筒体(13)，下部为面积大于或等于圆筒形筒体垂直投影面积的多孔上挡板(15)和面积小于多孔上挡板面积的多孔下挡板(17)，多孔上挡板(15)与多孔下挡板(17)为上下串接的同心的椭圆形或球形挡板，其挡板周边夹角为10°＜α＜90°，圆筒形筒体(13)与多孔上挡板(15)间通过分布于圆筒形筒体内侧的垂直拉筋(14)连接，且形成侧向环隙，多孔上挡板(15)中心开有大孔，其余布满小孔，多孔上挡板(15)与多孔下挡板(17)间通过焊接在挡板上的垂直拉筋(16)连接，且形成侧向环隙，多孔下挡板(17)上布满小孔，多孔上挡板的开孔率大于多孔下挡板的开孔率。
2. 根据权利要求1所述的轴向流固定床气固催化反应器，其特征在于所述的气体预分 布器包括分布器筒体和两块多孔挡板，所述的多孔挡板间上下串接，分布器筒体与多孔上 挡板之间通过均匀分布的4 8根拉筋连接，多孔挡板间通过均匀分布的4 8根拉筋连 接。
3. 根据权利要求1所述的轴向流固定床气固催化反应器，其特征在于当反应器上封头 为球形时，所述的气体预分布器的多孔挡板为球形，上部的球形多孔挡板的面积大于相邻 下部球形多孔挡板的面积。
4. 根据权利要求1所述的轴向流固定床气固催化反应器，其特征在于当反应器上封头 为椭圆形时，所述的气体预分布器的多孔挡板为椭圆形，上部的椭圆形多孔挡板的面积大 于相邻下部椭圆形多孔挡板的面积。
5. 根据权利要求1所述的轴向流固定床气固催化反应器，其特征在于气体预分布器由 分布器筒体和两块球形多孔挡板组成，多孔上挡板中间开有大孔，该孔的直径d与分布器 筒体D之比为1 : 2 4 : 5，其余布满小孔，开孔率为30 60% ;多孔下挡板开有小孔， 开孔率比多孔上挡板的小，开孔率为25 50% ;分布器筒体与多孔上挡板之间的侧向环隙 高度H1与多孔上、下挡板之间的侧向环隙高度H2之比为1 : 1 2 : 1。
6. 根据权利要求1所述的轴向流固定床气固催化反应器，其特征在于气体预分布器由 分布器筒体和两块椭圆形多孔挡板组成，多孔上挡板中间开有大孔，该孔的直径d与分布 器筒体D之比为1 : 2 4 : 5，其余布满小孔，开孔率为30 60% ;多孔下挡板开有小 孔，开孔率比多孔上挡板的小，开孔率为25 50% ;分布器筒体与多孔上挡板之间的侧向 环隙高度H1与多孔上、下挡板之间的侧向环隙高度H2之比为1 : 1 2 : 1。
7. 根据权利要求1所述的轴向流固定床气固催化反应器，其特征在于气体预分布器的 多孔挡板上的小孔为圆形、椭圆形或四方形。
8. 根据权利要求1所述的轴向流固定床气固催化反应器，其特征在于气体预分布器的 多孔挡板周边夹角为20° < a < 80° 。
专利摘要本实用新型涉及一种轴向流固定床气固催化反应器，主要解决以往技术中存在的反应物气流经固定床反应器进口处的气体预分布器后分布不均，存在回流，导致反应器催化剂床层中气流分布不均匀，催化剂不能均匀而充分地被利用，而且反应器压降损失较大的问题。本实用新型通过采用具有两级开孔挡板型进口气体预分布器的轴向流固定床反应器，其进口气体预分布器由分布器筒体(13)，多孔上挡板(15)和多孔下挡板(17)组成，多孔上挡板与多孔下挡板为上下串接的同心的椭圆形或球形挡板，分布器筒体与上挡板之间以及上、下挡板之间分别通过垂直拉筋连接，且形成侧向环隙的技术方案，较好地解决了该问题，可用于气固相催化反应。
文档编号C07C31/20GK201454503SQ200920074448
公开日2010年5月12日 申请日期2009年8月31日 优先权日2009年8月31日
发明者孙凤侠, 朱志焱, 王万民, 蒯骏 申请人:中国石油化工股份有限公司;中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院