一种连续多段径向反应器的制造方法
一种连续多段径向反应器的制造方法
【专利摘要】本发明属于石油炼制及化工领域，涉及一种连续多段径向反应器。其特征为在一个反应器中由内向外分为内筒（2）、中筒（3）和外筒（4），催化剂在内筒和中筒之间；内筒和中筒筒壁有孔眼，内筒和外筒被分割为多段，各段之间被隔开；反应器顶部设催化剂加料罐（1）；反应器底部设催化剂接收罐（11）接收需要再生的催化剂；催化剂连续地从加料罐进入反应器内，在内筒和中筒之间向下移动，从反应器底部流出进入催化剂接收罐；反应物料（9）进入内筒或外筒中的一段，然后径向穿过催化剂层进入外筒或内筒相对应的段中，由管线引出经加热或冷却后再进入其它反应段中。段与段之间可设置缩口通道。
【专利说明】一种连续多段径向反应器
【技术领域】
[0001]本发明属于石油炼制及化工领域，涉及到一种连续多段径向反应器。国际专利分类属于C10G。
【背景技术】
[0002]在石油加工和其它化工过程中，经常用到径向反应器，而且经常遇到强吸热反应或强放热反应，如低碳烷烃脱氢反应、石脑油催化重整反应、石油馏分加氢反应等，这些反应一个明显的特点就是热效应高，如低碳烷烃脱氢反应和石脑油催化重整反应均是强吸热反应，而石油懼分加氢反应为放热反应，在这些反应过程中，因为有大量的热效应，为使反应正常进行，需要加热或移出反应热，一般移出反应热较容易，如石油馏分加氢反应，一般可以在反应器中增大氢气循环量即可带出反应热，而有些强吸热反应则不容易，尤其是反应温度很高的情况下。如丙烷、异丁烷脱氢反应需要在500-650°C之间进行，石脑油催化重整反应需要在480-530°C之间进行，如此高的反应温度一般只能用加热炉在反应器外进行加热。而且这些反应的催化剂活性周期较短，催化剂需要经常再生以保持活性，反应对压力敏感，高压不利于反应进行，故一般使用压降小的径向反应器。一般的径向反应器只能进行一段反应，对于需要多段反应的过程如上述低碳烷烃脱氢和催化重整反应，为达到高的转化率，需要多个反应器串联才能完成一次反应任务，反应器之间一般采用管道连接以方便催化剂循环。如美国UOP公司的催化重整工艺和丙烷异丁烷脱氢工艺均采用多个独立的径向反应器上下串联，催化剂从上部第一个反应器流入第二个反应器，再进入第三个反应器；反应物料从第一个反应器出来后经加热炉加热后再进入第二反应器，从第二反应器出来后再经加热后进入第三反应器。法国IFP公司则是采用三个独立的放置于同一平面的反应器，催化剂从第一个反应器顶部进入，从底部出来后用气体提升至第二反应器顶部罐中，然后进入第二反应器，第二反应器底部出来的催化剂用气体提升至第三反应器顶部罐中，第三反应器底部出来的催化剂去再生。这些工艺过程均是采用单独的反应器进行串联，反应器和反应器之间的催化剂转移比较困难，反应器设计复杂，占用空间大，容易堵塞，能耗高，磨损大。
[0003]本发明专利提供一种新型的径向反应器，催化剂可以在各反应段之间流动，反应物料也可引出加热然后返回反应器中，反应器结构简单，不易堵塞，能耗低，反应效率高。
【发明内容】
[0004]下面结合实例和【专利附图】
【附图说明】本发明的反应器设计和制造方法如下:
[0005]一种连续多段径向反应器，其特征为在一个反应器中由内向外分为内筒(2)、中筒
(3)和外筒(4)，催化剂在内筒和中筒之间，上下连续连接；内筒和中筒筒壁有孔眼，内筒和外筒被分割为2个或多个段，各段之间被隔开，每一段连同内筒和中筒之间的催化剂叫反应段；反应器顶部设一催化剂加料罐，通过管线和阀门与反应器连接；反应器底部设一催化剂接收罐接收需要再生的催化剂；催化剂连续地从催化剂加料罐进入反应器内，在内筒和中筒之间向下移动，从反应器底部流出进入催化剂接收罐；反应物料可以进入内筒或 外筒中的一段，然后径向穿过内筒和中筒之间的催化剂层进入外筒或内筒相对应的段中， 由管线引出经加热或冷却后再进入其它反应段的内筒或外筒中。[0006]在附图1中，反应物料(9)经加热炉(8)加热后进入内筒下部第一段中，通过内筒 筒壁的孔眼进入内筒和中筒之间的催化剂层反应，反应后温度降低，进入外筒下部第一段， 从该段流出进入加热炉(7)中加热后再进入内筒第二段中，从内筒筒壁孔眼流出进入催化 剂层后进入外筒第二段中，再进入加热炉(6)中加热后返回内筒第三段中，再经催化剂层后 进入外筒第三段，从此出反应器。催化剂可以在内筒和中筒之间的催化剂层自上向下缓慢 移动，由反应器下部的出口进入催化剂收集罐，经再生后返回反应器顶部的催化剂罐，再进 入反应器。这样就形成了催化剂的循环，使反应过程可以连续不间断地进行。反应段根据 具体反应性质而定，一般可为3段，也可以2-4段。[0007]在实际运行过程中，由于反应物料可以透过催化剂床层直接进入反应器出口，这 样会造成反应时间不够，反应转化率低等问题，因此可以在段与段之间设置缩口通道(5)， 增大反应物料直接透过反应段之间催化剂床层的阻力，减少反应物料走“短路”。缩口通道 可以采用在内筒和中筒之间加装向下倾斜的挡板以减小通道面积的方式，也可以采用将内 筒和中筒之间封闭然后加装多个漏斗的方式。【专利附图】
【附图说明】:[0008]附图1:1.催化剂加料罐；2.内筒；3.中筒；4.外筒；5.缩口通道;6、7、8.加热炉； 9.反应原料；10.反应产物；11.催化剂收集罐；12.隔板[0009]附图2:1.催化剂加料罐；2.内筒；3.中筒；4.外筒；5.缩口通道;6、7、8.流量计；9.反应原料；10.反应产物；11.催化剂收集罐；12.隔板【具体实施方式】[0010]下面结合实施例进一步说明本发明的方法。[0011]实施例:[0012]在实验室中进行了模拟，如附图2所示，在一个透明的反应器模型中，反应器外筒(4)直径20cm，内筒(2)直径5cm，中筒(3)直径15cm，内筒和中筒用筛网制作，内筒和中筒 之间装有直径为l_2mm的氧化铝球代替催化剂，直至反应器顶部都装有氧化铝球；反应器 内筒和外筒被分为三段，每段高70cm，最下边为第一段，依次为第二段、第三段。压缩空气 (代替反应物料)首先进入第一段内筒，从第一段外筒连入第二段内筒，再从第二段外筒连 入第三段内筒，从第三段外筒排出。6、7、8为气体流量计。[0013]调整空气输出压力，当空气压力为0.3kgf/cm2时，流量计6、7、8显示的读数分别 为35L/min、36L/min、38L/min，相差不大，说明通过催化剂床层走“短路”的气体的量很少。 当空气压力升至0.5kgf/cm2时，流量计6、7、8显示的读数分别为48L/min、56L/min、67L/ min，相差较大，说明通过催化剂床层走“短路”的气体的量较多。[0014]在内筒和中筒段之间增设缩口，将内筒和中筒之间的间隙由IOcm缩小为2cm，再 次实验。空气压力仍然设定0.5kgf/cm2，流量计6、7、8显示的读数分别为63L/min、65L/ min、67L/min，相差不大，说明通过催化剂床层走“短路”的气体的量很少，这说明段与段之间增设缩口是有作用的。[0015]需要说明的是，在使用缩口方式后，催化剂在缩口下方会形成空白区，即在该区没 有催化剂，因此内筒和中筒相应的该部分就不能用孔眼板，以防反应物料走“短路”。有孔眼 的部分一定是接触催化剂的。[0016]在反应器顶部罐中装入氧化铝球，打开反应器底部的阀门，氧化铝球慢慢流入反 应器底部的收集罐中，相应地顶部罐中的氧化铝球也流入反应器中补充，流量计6、7、8中 的读数基本不变，说明反应器流态化过程很稳定。[0017]这是模拟了工业上反应器的型式，对于工业反应器，以上设计也同样适用。[0018]当然，以上所述仅是本发明的一种实施方式而已，应当指出对本领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰均 属于本发明权利要求的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种连续多段径向反应器，其特征为在一个反应器中由内向外分为内筒、中筒和外筒，催化剂在内筒和中筒之间，上下连续；内筒和中筒筒壁有孔眼，内筒和外筒被分割为2个或多个段，各段之间被隔开，每一段连同内筒和中筒之间的催化剂叫反应段；反应器顶部设一催化剂加料罐，通过管线和阀门与反应器连接；反应器底部设一催化剂接收罐接收需要再生的催化剂；催化剂连续地从催化剂加料罐进入反应器内，在内筒和中筒之间向下移动，从反应器底部流出进入催化剂接收罐；反应物料可以进入内筒或外筒中的一段，然后径向穿过内筒和中筒之间的催化剂层进入外筒或内筒相对应的段中，由管线引出经加热或冷却后再进入其它反应段的内筒或外筒中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于内筒和外筒被分为多段，段和段之间被隔开。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于催化剂连续地分布于反应段之间，并可以自上向下移动。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于段与段之间设置缩口通道。
【文档编号】B01J8/08GK103521141SQ201310270584
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年7月1日 优先权日:2013年7月1日
【发明者】王延臻, 何平, 段红玲, 宋春敏, 徐鸿, 李金云, 王鹏成, 高丽, 董艳丽, 孟杨, 张博, 韩晓彤, 杨建峰 申请人:中国石油大学(华东)
【专利摘要】本发明属于石油炼制及化工领域，涉及一种连续多段径向反应器。其特征为在一个反应器中由内向外分为内筒（2）、中筒（3）和外筒（4），催化剂在内筒和中筒之间；内筒和中筒筒壁有孔眼，内筒和外筒被分割为多段，各段之间被隔开；反应器顶部设催化剂加料罐（1）；反应器底部设催化剂接收罐（11）接收需要再生的催化剂；催化剂连续地从加料罐进入反应器内，在内筒和中筒之间向下移动，从反应器底部流出进入催化剂接收罐；反应物料（9）进入内筒或外筒中的一段，然后径向穿过催化剂层进入外筒或内筒相对应的段中，由管线引出经加热或冷却后再进入其它反应段中。段与段之间可设置缩口通道。
【专利说明】一种连续多段径向反应器
【技术领域】
[0001]本发明属于石油炼制及化工领域，涉及到一种连续多段径向反应器。国际专利分类属于C10G。
【背景技术】
[0002]在石油加工和其它化工过程中，经常用到径向反应器，而且经常遇到强吸热反应或强放热反应，如低碳烷烃脱氢反应、石脑油催化重整反应、石油馏分加氢反应等，这些反应一个明显的特点就是热效应高，如低碳烷烃脱氢反应和石脑油催化重整反应均是强吸热反应，而石油懼分加氢反应为放热反应，在这些反应过程中，因为有大量的热效应，为使反应正常进行，需要加热或移出反应热，一般移出反应热较容易，如石油馏分加氢反应，一般可以在反应器中增大氢气循环量即可带出反应热，而有些强吸热反应则不容易，尤其是反应温度很高的情况下。如丙烷、异丁烷脱氢反应需要在500-650°C之间进行，石脑油催化重整反应需要在480-530°C之间进行，如此高的反应温度一般只能用加热炉在反应器外进行加热。而且这些反应的催化剂活性周期较短，催化剂需要经常再生以保持活性，反应对压力敏感，高压不利于反应进行，故一般使用压降小的径向反应器。一般的径向反应器只能进行一段反应，对于需要多段反应的过程如上述低碳烷烃脱氢和催化重整反应，为达到高的转化率，需要多个反应器串联才能完成一次反应任务，反应器之间一般采用管道连接以方便催化剂循环。如美国UOP公司的催化重整工艺和丙烷异丁烷脱氢工艺均采用多个独立的径向反应器上下串联，催化剂从上部第一个反应器流入第二个反应器，再进入第三个反应器；反应物料从第一个反应器出来后经加热炉加热后再进入第二反应器，从第二反应器出来后再经加热后进入第三反应器。法国IFP公司则是采用三个独立的放置于同一平面的反应器，催化剂从第一个反应器顶部进入，从底部出来后用气体提升至第二反应器顶部罐中，然后进入第二反应器，第二反应器底部出来的催化剂用气体提升至第三反应器顶部罐中，第三反应器底部出来的催化剂去再生。这些工艺过程均是采用单独的反应器进行串联，反应器和反应器之间的催化剂转移比较困难，反应器设计复杂，占用空间大，容易堵塞，能耗高，磨损大。
[0003]本发明专利提供一种新型的径向反应器，催化剂可以在各反应段之间流动，反应物料也可引出加热然后返回反应器中，反应器结构简单，不易堵塞，能耗低，反应效率高。
【发明内容】
[0004]下面结合实例和【专利附图】
【附图说明】本发明的反应器设计和制造方法如下:
[0005]一种连续多段径向反应器，其特征为在一个反应器中由内向外分为内筒(2)、中筒
(3)和外筒(4)，催化剂在内筒和中筒之间，上下连续连接；内筒和中筒筒壁有孔眼，内筒和外筒被分割为2个或多个段，各段之间被隔开，每一段连同内筒和中筒之间的催化剂叫反应段；反应器顶部设一催化剂加料罐，通过管线和阀门与反应器连接；反应器底部设一催化剂接收罐接收需要再生的催化剂；催化剂连续地从催化剂加料罐进入反应器内，在内筒和中筒之间向下移动，从反应器底部流出进入催化剂接收罐；反应物料可以进入内筒或 外筒中的一段，然后径向穿过内筒和中筒之间的催化剂层进入外筒或内筒相对应的段中， 由管线引出经加热或冷却后再进入其它反应段的内筒或外筒中。[0006]在附图1中，反应物料(9)经加热炉(8)加热后进入内筒下部第一段中，通过内筒 筒壁的孔眼进入内筒和中筒之间的催化剂层反应，反应后温度降低，进入外筒下部第一段， 从该段流出进入加热炉(7)中加热后再进入内筒第二段中，从内筒筒壁孔眼流出进入催化 剂层后进入外筒第二段中，再进入加热炉(6)中加热后返回内筒第三段中，再经催化剂层后 进入外筒第三段，从此出反应器。催化剂可以在内筒和中筒之间的催化剂层自上向下缓慢 移动，由反应器下部的出口进入催化剂收集罐，经再生后返回反应器顶部的催化剂罐，再进 入反应器。这样就形成了催化剂的循环，使反应过程可以连续不间断地进行。反应段根据 具体反应性质而定，一般可为3段，也可以2-4段。[0007]在实际运行过程中，由于反应物料可以透过催化剂床层直接进入反应器出口，这 样会造成反应时间不够，反应转化率低等问题，因此可以在段与段之间设置缩口通道(5)， 增大反应物料直接透过反应段之间催化剂床层的阻力，减少反应物料走“短路”。缩口通道 可以采用在内筒和中筒之间加装向下倾斜的挡板以减小通道面积的方式，也可以采用将内 筒和中筒之间封闭然后加装多个漏斗的方式。【专利附图】
【附图说明】:[0008]附图1:1.催化剂加料罐；2.内筒；3.中筒；4.外筒；5.缩口通道;6、7、8.加热炉； 9.反应原料；10.反应产物；11.催化剂收集罐；12.隔板[0009]附图2:1.催化剂加料罐；2.内筒；3.中筒；4.外筒；5.缩口通道;6、7、8.流量计；9.反应原料；10.反应产物；11.催化剂收集罐；12.隔板【具体实施方式】[0010]下面结合实施例进一步说明本发明的方法。[0011]实施例:[0012]在实验室中进行了模拟，如附图2所示，在一个透明的反应器模型中，反应器外筒(4)直径20cm，内筒(2)直径5cm，中筒(3)直径15cm，内筒和中筒用筛网制作，内筒和中筒 之间装有直径为l_2mm的氧化铝球代替催化剂，直至反应器顶部都装有氧化铝球；反应器 内筒和外筒被分为三段，每段高70cm，最下边为第一段，依次为第二段、第三段。压缩空气 (代替反应物料)首先进入第一段内筒，从第一段外筒连入第二段内筒，再从第二段外筒连 入第三段内筒，从第三段外筒排出。6、7、8为气体流量计。[0013]调整空气输出压力，当空气压力为0.3kgf/cm2时，流量计6、7、8显示的读数分别 为35L/min、36L/min、38L/min，相差不大，说明通过催化剂床层走“短路”的气体的量很少。 当空气压力升至0.5kgf/cm2时，流量计6、7、8显示的读数分别为48L/min、56L/min、67L/ min，相差较大，说明通过催化剂床层走“短路”的气体的量较多。[0014]在内筒和中筒段之间增设缩口，将内筒和中筒之间的间隙由IOcm缩小为2cm，再 次实验。空气压力仍然设定0.5kgf/cm2，流量计6、7、8显示的读数分别为63L/min、65L/ min、67L/min，相差不大，说明通过催化剂床层走“短路”的气体的量很少，这说明段与段之间增设缩口是有作用的。[0015]需要说明的是，在使用缩口方式后，催化剂在缩口下方会形成空白区，即在该区没 有催化剂，因此内筒和中筒相应的该部分就不能用孔眼板，以防反应物料走“短路”。有孔眼 的部分一定是接触催化剂的。[0016]在反应器顶部罐中装入氧化铝球，打开反应器底部的阀门，氧化铝球慢慢流入反 应器底部的收集罐中，相应地顶部罐中的氧化铝球也流入反应器中补充，流量计6、7、8中 的读数基本不变，说明反应器流态化过程很稳定。[0017]这是模拟了工业上反应器的型式，对于工业反应器，以上设计也同样适用。[0018]当然，以上所述仅是本发明的一种实施方式而已，应当指出对本领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰均 属于本发明权利要求的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种连续多段径向反应器，其特征为在一个反应器中由内向外分为内筒、中筒和外筒，催化剂在内筒和中筒之间，上下连续；内筒和中筒筒壁有孔眼，内筒和外筒被分割为2个或多个段，各段之间被隔开，每一段连同内筒和中筒之间的催化剂叫反应段；反应器顶部设一催化剂加料罐，通过管线和阀门与反应器连接；反应器底部设一催化剂接收罐接收需要再生的催化剂；催化剂连续地从催化剂加料罐进入反应器内，在内筒和中筒之间向下移动，从反应器底部流出进入催化剂接收罐；反应物料可以进入内筒或外筒中的一段，然后径向穿过内筒和中筒之间的催化剂层进入外筒或内筒相对应的段中，由管线引出经加热或冷却后再进入其它反应段的内筒或外筒中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于内筒和外筒被分为多段，段和段之间被隔开。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于催化剂连续地分布于反应段之间，并可以自上向下移动。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于段与段之间设置缩口通道。
【文档编号】B01J8/08GK103521141SQ201310270584
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年7月1日 优先权日:2013年7月1日
【发明者】王延臻, 何平, 段红玲, 宋春敏, 徐鸿, 李金云, 王鹏成, 高丽, 董艳丽, 孟杨, 张博, 韩晓彤, 杨建峰 申请人:中国石油大学(华东)
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