专利名称：一种分段固定床反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种分段固定床反应器，尤其涉及一种通过将反应器催化剂床层分段而延长催化剂床层使用时间的反应器。
背景技术：
反应器是实现反应过程的设备，广泛应用于化工、炼油、冶金、轻工等工业部门。固定床反应器是化工行业中常用的反应设备，现有的固定床反应器，由于反应原料中的杂质对催化剂孔道和活性中心的堵塞，容易导致催化剂的失活，同时，原料中的杂质还导致催化剂的板结，从而导致反应器床层压降增大，反应原料对催化剂的冲刷也会导致催化剂活性中心的脱落，这些现象尤其容易发生在反应器的进料入口反应段，并顺着反应原料在催化剂床层的流动方向上递减。现有的化工工艺中，当反应器上部反应段的催化剂失活或反应器床层的压降达到一定的程度时，就要开始更换整个反应器中的催化剂。此时，反应器中间反应段和下部反应段的催化剂，还存在较强的反应活性，对于这部分的催化剂，并没有得到有效充分的利用。
实用新型内容本实用新型解决了以上技术问题，提供了一种通过将反应器催化剂床层分段而延长催化剂床层使用时间的反应器。为了解决上述的技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的一种分段固定床反应器，其包括筒体，进料口管线、出料口管线和进料分布器，其特征在于，反应器筒体分为2-10个反应段，优选为3-8个反应段或4-7个反应段，进一步优选4-6个反应段，其中，每个反应段(优选在上端或上方)分别设置有进料口管线和进料分布器。每个反应段设置的进料口管线可以为一根或两根以上，例如2 5根，优选为一根。每个反应段设置的进料分布器可以为一个或两个以上，例如2飞个，优选为一个。当使用2个或2个以上的进料分布器时，它们彼此在反应段内上下邻近放置。其中，进料口管线与进料分布器的连接方式可以为法兰连接、螺纹连接、焊接等本领域已知的方式，优选为法兰连接。一般而言，各进料口管线和进料分布器分布在其所属的反应段的上部或上端。也就是说，每个反应段的上端或上方分别设置有进料口管线和进料分布器。本实用新型中的固定床反应器，在化工行业(尤其有机化工)的工程应用中，反应器筒体的内径(内直径)一般为300-10000mm、优选500-5000mm、更优选700-3000mm。优选地，反应器筒体的上部和下部都设有封头，上部的封头上设有人孔(或称作检查孔)，为了方便催化剂(或催化剂床层)的装卸，每个反应段的上部和/或下部都设有人孔(或称作检查孔)。本实用新型的分段固定床反应器中，各反应段具有一般固定床反应器的反应段结构，后者包括催化剂床层。该催化剂床层优选设置在各反应段的下部，其厚度一般为各反应段的内部空间高度的50-99. 5%、优选60-99或70-98. 5%、更优选75-98或80-97. 5%、再更优选85-97%、最优选90-96%。优选的是，若进料为气体，为了实现气流在催化剂床层中均匀分布，催化剂床层上部有均化空间；催化剂床层上或/和下可设置有惰性填料层。作为优选方式，为了将反应段的催化剂更好的承载于该反应段，其中所述的每个反应段(优选在其下方或下端)可设置栅板。栅板优选为格栅。栅板上开有许多小孔，小孔的直径为5-100mm,优选10-80mm,进一步优选为12-70mm,再进一步优选15_60mm,再优选18_50mm,仍然更优选20-40mm,例如25mm或30mm或35mm。优选，每两个孔中心距离为8-300mm,优选10-200mm,进一步优选为15-180mm,再进一步优选20-150mm,再优选 25-130mm,仍然更优选 30-120mm,例如 30mm、48mm、50mm、55mm、60mm、70mm、80mm、90mm、100mm。优选，每三个孔之间的中心连线为正三角形。优选的是，为了保证催化剂不会从栅板上的小孔露出，栅板上还设有丝网，优选为金属丝网，进一步优选为不锈钢丝网。催化剂(或催化剂床层)一般被放置于丝网之上。一般，为了催化剂的装填的密封性，金属丝网的上部还可铺设(例如Φ2-Φ3，或平均直径(或平均粒径)2-3_)石英砂或瓷球。作为优选方式，所述进料分布器包括分布主管和分布支管。所述的进料分布器的分布主管上设置2-20排的分布支管，优选为3-18排分布支管，4-16排分布支管，5-15排分布支管，更优选为6-14排分布支管，8-12排分布支管，或9-10排分布支管。分布支管的纵轴相对于分布主管的纵轴倾斜或垂直设置，优选分布支管与分布主管纵向垂直。一般，在放置于反应段内之后，分布主 管与分布支管基本上位于同一个水平面内，优选地，所有的支管与主管垂直。进一步优选，各排的分布支管等间距排列。对于分布主管的长度(指在筒体内分布主管的长度)没有限制，一般小于反应器筒体的内直径，例如该长度是反应器筒体的内直径(例如300-10000mm)的60_98%，优选70-95%。对于分布主管的内直径没有限制，根据分布反应原料的需要来酌情选择。例如内直径可以是5-80mm,优选7_60mm。分布支管的内直径例如可以为2 25mm,优选3 20mm。分布支管的长度根据反应器筒体的内直径以及各支管的位置来设计，例如可以为20mnT4500mm，优选3(T3000mm。各分布支管可以具有一个或多个开口，例如2 100个开口、优选5_50个、更优选7-30个，开口的口径例如为O. 5mnTl0mm，优选I飞mm。作为优选方式，在上述提供的分段固化床反应器中，所述分布支管包括短管9和接管10，短管的接近分布主管的一端与分布主管采用焊接或螺纹的方式连接。作为优选方式，为了方便分布器的拆卸清洗，短管的远离分布主管的一端与接管采用法兰连接。即，分布支管包括短管和接管，所述短管远离分布主管的一端与所述接管采用法兰连接。本实用新型将反应器的催化剂床层分为2-10反应段，当刚开始反应时，从第一反应段上端的进料口进料，反应器的所有反应段均参与作业，由于反应原料中的杂质对催化剂孔道和活性中心堵塞导致催化剂失活和原料的杂质导致催化剂板结的现象容易发生在第一反应段，并顺着反应原料在催化剂床层的流动方向上递减，当反应器上部第一反应段的催化剂发生板结、失活，并导致床层压降增加时，可以将反应器的进料移至(或切换至)第二反应段入口(即进料口)，继续使用后面几个反应段，以此类推。通过这样的方法，可以有效的充分利用整个反应器催化剂床层，延长整个反应器催化剂的使用时间，避免催化剂的浪费。在连续反应过程中无需停工就可实现进料口的切换，避免因为停工造成各种损失。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是本实用新型中进料分布管的结构示意图；图1和图2中，I为反应器筒体，2为进料口管线，3为出料口管线，4为进料分布器，5为反应段,6为格栅,7为进料分布器分布主管,8为分布支管,9为分布支管的短管，10为分布支管的接管。2’为上一个(即从下往上数，第二个)反应段的进料口管线，依此类推，2”、2”’、···(图中未示出)依次为更上方的反应段的进料口管线。A、A’是人孔，依此类推，A”、…等(图中未示出)是人孔。4为进料分布器，4’为上一个(即从下往上数，第二个)反应段的上方进料分布器，依此类推，4”、…等(图中未示出)依次是上方的进料分布器。5为反应段，5’为紧邻反应段5的上方反应段，依此类推，5”、…等(图中未示出)依次是上方的反应段。B是上封头的开口(或人孔)。在本申请中，2与2’或2”等表示相同的部件，类似地，4与4’或4”等表示相同的部件，依此类推。另外,2与2’或2”等可互换使用,类似地,4与4’或4”等可互换使用，依此类推，其它都如此。例如，为了简化，5’、5”等都可以简写为5。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施实例对本实用新型作进一步的阐述。实施例1将内径为500mm的反应器筒体I分为2个反应段5和5’，反应器筒体的上部和下部都设有封头，上部的封头上设有人孔(B)，反应器筒体的下部还设有出料口管线3，每个反应段5(或5’ )分别设置一根进料口管线2(或2’ )和一个进料分布器4(或4’)，同时，设置一个栅板6 (或6’)，栅板6 (或6’)上开有许多小孔，小孔的直径为5mm，每两个孔中心距离为10mm，每三个孔之间的中心连线为正三角形。栅板6(或6’)上设有金属丝网，金属丝网的上部铺设02的瓷球。在每个反应段的上部和下部设置人孔(A或A’)。进料口管线2与进料分布器4采用法兰连接，进料口管线2’与进料分布器4’采用法兰连接。每个进料分布器4 (或4’)的分布主管7上设置5排的分布支管8，分布支管8与分布主管7纵向垂直，其中，分布支管8的短管9接近分布主管的一端与分布主管7采用焊接的方式连接，分布支管8的短管9远离分布主管的一端与接管10采用法兰连接。分布主管的长度为420mm，内直径为50mm。各分布支管等间距排列并且各分布支管的长度使得各分布支管的末端与反应器筒体的内壁之间的距离大约相同，该间距大约是40mm。分布支管的开口口径为6_。在以上条件和结构参数下，本实用新型的固定床反应器可充分利用催化剂，提高催化剂利用率，延长催化剂床层使用的时间。实施例2将内径为IOOOmm的反应器筒体I分为5个反应段5、5’、5”、5”’、5””，反应器筒体的上部和下部都设有封头，上部的封头上设有人孔(B)，反应器筒体的下部还设有出料口管线3，每个反应段5(或5’、5”等)分别设置一根进料口管线2(或2’、2”等)和一个进料分布器4(或4’、4”等)，同时，分别设置一个栅板6(或6’、6”等)，栅板6(或6’、6”等)上开有许多小孔，小孔的直径为20mm，每两个孔中心距离为30mm，每三个孔之间的中心连线为正三角形。栅板6(或6’、6”等)上设有金属丝网，金属丝网的上部铺设0 3的瓷球。在每个反应段的上部和下部设置人孔。进料口管线2与进料分布器4采用法兰连接，进料口管线2’与进料分布器4’采用法兰连接，依此类推，其它进料口管线与其它进料分布器采用法兰连接。每个进料分布器4(或4’、4”、4”’、4””)的分布主管7上设置10排的分布支管8，分布支管8与分布主管7纵向垂直，其中，分布支管8的短管9接近分布主管的一端与分布主管7采用螺纹的方式连接，分布支管8的短管9远离分布主管的一端与接管10采用法兰连接。分布主管的长度为900mm,直径为80mm。各分布支管等间距排列并且各分布支管的长度使得各分布支管的末端与反应器筒体的内壁之间的距离大约相同，该间距大约是45mm。分布支管的开口 口径为5mm。在以上条件和结构参数下，本实用新型的固定床反应器可充分利用催化剂，提高催化剂利用率，延长催化剂床层使用的时间。实施例3将内径为1500mm的反应器筒体I分为10个反应段(5、5，、5”、5”，、5””等)，反应
器筒体的上部和下部都设有封头，上部的封头上设有人孔(B)，反应器筒体的下部还设有出料口管线3，每个反应段5(或5’、5”等)分别设置一根进料口管线2(或2’、2”等)和一个进料分布器4(或4’、4”等)，同时，分别设置一个栅板6(或6’、6”等)，栅板6(或6’、6”等)上开有许多小孔，小孔的直径为50mm，每两个孔中心距离为100mm，每三个孔之间的中心连线为正三角形。栅板6(或6’、6”等)上设有金属丝网，金属丝网的上部铺设0 2的瓷球。在每个反应段的上部和下部设置人孔。进料口管线2与进料分布器4采用法兰连接，进料口管线2’与进料分布器4’采用法兰连接，依此类推，其它进料口管线与其它进料分布器采用法兰连接。每个进料分布器4 (或4’、4”等)的分布主管7上设置15排的分布支管8，分布支管8与分布主管7纵向垂直，其中，分布支管8的短管9接近分布主管的一端与分布主管7采用焊接的方式连接，分布支管8的短管9远离分布主管的一端与接管10采用法兰连接。分布主管的长度为1350mm,直径为100mm。各分布支管等间距排列并且各分布支管的长度使得各分布支管的末端与反应器筒体的内壁之间的距离大约相同，该间距大约是50mm。分布支管的开口 口径为6mm。在以上条件和结构参数下，本实用新型的固定床反应器可充分利用催化剂，提高催化剂利用率，延长催化剂床层使用的时间。实施例4将内径为5000mm的反应器筒体I分为8个反应段(5、5’、5”、5”’、5””等)，反应器筒体的上部和下部都设有封头，上部的封头上设有人孔(B)，反应器筒体的下部还设有出料口管线3，每个反应段5 (或5 ’、5 ”等)分别设置一根进料口管线2 (或2 ’、2 ”等)和一个进料分布器4(或4’、4”等)，同时，设置一个栅板6(或6’、6”等)，栅板6(或6’、6”等)上开有许多小+，小孔的直径为100mm，每两个孔中心距离为300mm，每三个孔之间的中心连线为正三角形。栅板6(或6’、6”等)上设有金属丝网，金属丝网的上部铺设0 3的瓷球。在每个反应段的上部和下部设置人孔。进料口管线2与进料分布器4采用法兰连接，进料口管线2’与进料分布器4’采用法兰连接，依此类推，其它进料口管线与其它进料分布器采用法兰连接。每个进料分布器4 (或4’、4”、4”’、4””等)的分布主管7上设置20排的分布支管8，分布支管8与分布主管7纵向垂直，其中，分布支管8的短管9接近分布主管的一端与分布主管7采用焊接的方式连接，分布支管8的短管9远离分布主管的一端与接管10采用法兰连接。分布主管的长度为4200mm，直径为120。各分布支管等间距排列并且各分布支管的长度使得各分布支管的末端与反应器筒体的内壁之间的距离大约相同，该间距大约是50mm。分布支管的开口 口径为6mm。在以上条件和结构参数下，本实用新型的固定床反应器可充分利用催化剂，提高催化剂利用率，延长催化剂床层使用的时间。以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点，本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内，本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求1.一种分段固定床反应器，其包括筒体(1)，进料口管线(2)、出料口管线(3)和进料分布器(4)，其特征在于，反应器筒体(I)分为2-10个反应段(5)，每个反应段(5)分别设置有进料口管线(2 )和进料分布器(4 )。
2.根据权利要求1所述的分段固定床反应器，其特征在于所述进料口(2)与进料分布器(4)采用法兰连接。
3.根据权利要求1或2所述的分段固定床反应器，其特征在于所述的每个反应段(5) 的下方设置栅板(6)。
4.根据权利要求3所述的分段固定床反应器，其特征在于所述栅板上开有许多小孔， 小孔的直径为5-100mm，每两个孔中心距离为8_300mm，每三个孔之间的中心连线为正三角形。
5.根据权利要求3所述的分段固定床反应器，其特征在于所述的栅板(6)上设有丝网。
6.根据权利要求5所述的分段固定床反应器，其特征在于在丝网上铺设有石英砂或瓷球。
7.根据权利要求1或2所述的分段固定床反应器，其特征在于所述进料分布器(4)包括分布主管(7)和分布支管(8),所述分布主管(7)上设置2-20排的分布支管(8),分布支管(8)与分布主管(7)纵向垂直。
8.根据权利要求7所述的分段固定床反应器，其特征在于各排所述分布支管(8)等间距排列。
9.根据权利要求7所述的分段固定床反应器，其特征在于所述的分布支管(8)包括短管(9)和接管(10)，所述短管(9)的接近分布主管的一端与所述分布主管(7)采用焊接或螺纹的方式连接。
10.根据权利要求7所述的分段固定床反应器，其特征在于所述的分布支管(8)包括短管(9)和接管(10)，所述短管(9)的远离分布主管的一端与所述接管(10)采用法兰连接。
专利摘要本实用新型公开了一种分段固定床反应器，其包括筒体(1)，进料口管线(2)、出料口管线(3)和进料分布器(4)，其特征在于，反应器筒体(1)分为2-10个反应段(5)，每个反应段(5)分别设置有进料口管线(2)和进料分布器(4)。由于本实用新型的分段固定床反应器将反应器的催化剂床层分为2-10反应段，当反应器上部第一反应段的催化剂发生板结、失活，并导致床层压降增加时，可以将反应器的进料移至(或切换至)第二反应段入口，继续使用后面几个反应段，以此类推。通过这样的方法，可以有效的充分利用整个反应器催化剂床层，延长整个反应器催化剂的使用时间。
文档编号B01J8/04GK202876774SQ20122060035
公开日2013年4月17日 申请日期2012年11月14日 优先权日2012年11月14日
发明者胡先念, 李华 申请人:胡先念