专利名称：用于催化反应的等温床反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于催化反应的等温床反应器。
背景技术：
在石油化工领域中，反应器是工艺流程中的主要单元设备，工业上目前主要采用两种类型反应器，即固定床(轴向反应器，径向反应器等)和流动床(流化反应器，移动床反应器等)。但在试验装置中一般采用是固定床等温反应器。由于受到其他技术的限制，以前基本都是微反装置，设备及控制较简单，易卸装，易操作，但反应器体积太小，要求催化剂的粒径较小，对催化剂的扩散及流体分布等影响因素就无从考察，进而对催化剂放大及工艺开发的研究就无法开展，因此只能作为催化剂初步研究阶段—催化剂筛选研究使用。
随着科学技术的发展，目前大都采用一种单管反应器流程，用于催化剂的开发和模试研究。该工艺流程基本上可模拟工业装置的流程，反应器进行放大，使其可以考察工业上所使用的催化剂的颗粒度，并能进一步考察流体分布的情况，从而使催化剂的研究工作更具有实用性。
单管反应器工艺流程中，反应器是其核心部分。虽然已有各种型式的反应器，但还是以固定等温床反应器为主。就目前等温床反应器的情况来看，存在以下缺陷1、反应器的热稳定性较差，反应器内的恒温段较短，从而使催化剂床层不能完全处于恒温段，同时，由于反应本身有放热或吸热效应，更加会影响反应床层的温度，这样整个反应就不是等温反应，并且易受外来因素影响，床层的温度变化较大，那么，催化剂考察数据的准确性，稳定性，重复性较差。
2、该装置用于催化剂考察，装卸催化剂比较频繁，有的催化剂一天要考查几批，甚至在床层温度较高的情况下就要装卸催化剂。按照现在装填催化剂的方法，即将反应器上法兰打开，装入填料和催化剂，这种装填方法不但增加了工作强度和工作时间，而且有时还增加了装填难度和安全隐患。另外，法兰的卸装频繁不但浪费许多垫片，而且对法兰面有损伤，对装置的密封性能不利，特别对中高压的反应过程，则更加不利。
3、由于装卸催化剂比较频繁，还会产生另一个问题，就是在卸催化剂时，由于催化剂的下落过程中发生碰撞，经常会有催化剂的颗粒进入反应器出料口，以至于被带入后处理系统，一般会堵塞过滤器，严重的情况会损坏后系统的调节阀等控制元件。
文献中国专利CN1225850中介绍了一种用于催化反应的固定床反应器。它包括一个中空的、封闭的反应容器，容器带有一个产物入口和一个产物出口，其中至少一部分容器由冷却套管包围，套管有一个冷却介质入口和一个冷却介质出口。该发明的目的是一种用于放热反应的催化固定床反应器，其中的催化固定床反应器的催化剂体积得以增大，因而使反应在反应器中有一个较大的停留时间，同时还有一个较低的温度来获得期望的转化。
文献中国专利CN1140628中介绍了一种固定床反应器催化剂的装卸方法及其主要设备。该发明所述装、卸催化剂的方法是指采用由吸粒管为主要部件组成的装、卸催化剂系统，装填和卸出直径≤15毫米的催化剂或填料颗粒的过程。其主要设备吸粒管的入口端有三个圆周各间隔120°的平齿，用来疏通反应管内催化剂颗粒架桥，清除催化剂颗粒粘结、挂壁和堵塞现象。
上述文献中都没涉及保持反应床层等温的问题，另外催化剂装卸系统结构仍较复杂，操作时仍易阻塞。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是以往技术中以往固定床装置不能保持较好的热稳性，催化剂装填麻烦，催化剂易进入装置后处理系统的问题，提供一种新的用于催化反应的等温床反应器。该反应器具有热稳定性好，催化剂装填方便，装置后处理系统不易堵塞的优点。
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用于催化反应的等温床反应器，包括原料入口5、产物出口6和反应器壳体7，反应器壳体7中设置催化剂床层4，其中在反应器壳体7内催化剂床层4的下面设置金属圆柱体1，金属圆柱体1的长度L2与反应器长度L1的比值L2∶L1＝1∶3～5，金属圆柱体1的直径D2与反应器内径D1的差值为0.5～5厘米。
上述技术方案中，金属圆柱体1的优选方案为上下不同直径的同轴金属圆柱体，金属圆柱体1的上段直径D3与反应器内径D1的差值为1～10厘米，下段直径为D2，金属圆柱体1上段的长度L3为金属圆柱体1长度L2的5～30％，金属圆柱体1的直径D2与反应器内径D1的差值为0.5～2厘米。金属圆柱体1的上段直径D3与反应器内径D1的差值为1～5厘米，金属圆柱体1上段的长度L3为金属圆柱体1长度L2的10～20％。催化剂床层4的下面，金属圆柱体的上面优选方案为安装有网状材料9；催化剂床层4的上面，反应器的上部优选方案为斜向安装一圆筒管，圆筒管与反应器轴向成20°～80°的夹角α，夹角α的优选范围为30°～60°。
本实用新型中，在反应器的下段，安装上下不同直径的金属圆柱体，连结到下法兰上，这样可以最大限度的消除散热效应对反应器内恒温段的影响，达到采用较少的控温加热块，可得到较长的恒温段，同时，又可起到支撑填料的作用。针对催化剂的装填，在反应器的上部斜向安装一根圆筒管，直接连到反应器上，圆筒管大部分裸露在外面，不受加热温度的影响，根据催化剂的形状以及粒径和比重的不同，对圆筒管与反应器的夹角要求不同，一般要求圆筒管与反应器的夹角a在20°～80°，优选范围30°～60°，从而使催化剂在装填时保持均匀，不会影响催化剂的考察结果。针对装置后处理系统易堵塞的情况，本实用新型通过在催化剂床层4的下面，金属圆柱体的上面安装有网状材料9(半圆型网状结构)的技术方案，可防止在卸催化剂过程中，催化剂带入后处理系统，堵塞过滤器的情况发生，较好地解决了上述问题，取得了较好的技术效果。
图1为原反应器。
图2为本实用新型的用于催化反应的等温床反应器。
图1中，1为金属圆柱体，3为过滤器，4为催化剂床层，5为反应器原料入口，6为反应器出料口，7为反应器壳体。
图2中，1为上下不同直径的金属圆柱体，2为催化剂加料口，3为过滤器，4为催化剂床层，5为反应器原料进料口，6为反应器出料口，7为反应器壳体，8为反应器空间，9为网状材料。D1为反应器内径，D2为金属圆柱体1的直径，D3为金属圆柱体1的上段直径，L1为反应器长度，L2为金属圆柱体1的长度，L3为金属圆柱体1上段的长度。
反应原料经反应器原料进料口5进入反应器，在一定的工艺条件下发生化学反应，反应后的反应产物经反应器出料口6进入后系统。
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
比较例1在原反应器图1，采用三段控温加热块，恒温段长度达到6厘米，温差为1℃。卸装催化剂需要两人进行，要用30分钟左右才能完成，并且影响密封效果。装置运行二月后，就会发生过滤器堵塞现象，要更换过滤器，长期运行，在反应器后系统发现催化剂粉尘，经常损坏液位调节阀。
实施例1在甲苯歧化装置使用该反应器，采用三段控温加热块，恒温段长度达到15厘米，温差不到0.5℃。一个人卸装催化剂只需要15分钟左右，装置经半年运行，没有发生过滤器堵塞现象，在反应器后系统也未见催化剂颗粒和粉尘。
权利要求1.一种用于催化反应的等温床反应器，包括原料入口(5)、产物出口(6)和反应器壳体(7)，反应器壳体(7)中设置催化剂床层(4)，其特征在于在反应器壳体(7)内催化剂床层(4)的下面设置金属圆柱体(1)，金属圆柱体(1)的长度L2与反应器长度L1的比值L2∶L1＝1∶3～5，金属圆柱体(1)的直径D2与反应器内径D1的差值为0.5～5厘米。
2.根据权利要求1所述用于催化反应的等温床反应器，其特征在于金属圆柱体(1)的直径D2与反应器内径D1的差值为0.5～2厘米。
3.根据权利要求2所述用于催化反应的等温床反应器，其特征在于金属圆柱体(1)为上下不同直径的同轴金属圆柱体，金属圆柱体(1)的上段直径D3与反应器内径D1的差值为1～10厘米，下段直径为D2，金属圆柱体(1)上段的长度L3为金属圆柱体(1)长度L2的5～30％。
4.根据权利要求3所述用于催化反应的等温床反应器，其特征在于金属圆柱体(1)的上段直径D3与反应器内径D1的差值为1～5厘米，金属圆柱体(1)上段的长度L3为金属圆柱体(1)长度L2的10～20％。
5.根据权利要求1所述用于催化反应的等温床反应器，其特征在于催化剂床层(4)的下面，金属圆柱体的上面安装网状材料(9)。
6.根据权利要求1所述用于催化反应的等温床反应器，其特征在于催化剂床层(4)的上面，反应器的上部斜向安装一圆筒管，圆筒管与反应器轴向成20°～80°的夹角α。
7.根据权利要求6所述用于催化反应的等温床反应器，其特征在于圆筒管与反应器轴向的夹角α为30°～60°。
专利摘要本实用新型涉及一种用于催化反应的等温床反应器。主要解决以往技术中固定床装置不能保持较好的热稳定性，催化剂装填麻烦，催化剂易进入装置后处理系统的问题。本实用新型通过采用反应器包括原料入口5、产物出口6和反应器壳体7，反应器壳体7中设置催化剂床层4，其中在反应器壳体7内，催化剂床层4的下面设置金属圆柱体1，金属圆柱体1的长度L
文档编号B01J8/02GK2796822SQ20052004277
公开日2006年7月19日 申请日期2005年6月22日 优先权日2005年6月22日
发明者宋曙光, 唐之勤 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