一种列管式固定床反应器的制造方法
【专利摘要】一种列管式固定床反应器中固定床反应器壳体(10)顶端有上封头(2)，固定床反应器壳体(10)底端有下封头(17)，上封头(2)上有再生废气出口(1)，温度计、压力计管束入口(3)和进料口(5)；上封头(2)内位于进料口(5)下方有原料分布器(7)，固定床反应器壳体(10)内设置带有再生气柱子(21)的圆柱形催化剂料盒(11)，下封头(17)有再生气体入口(14)和出料口(18)、在固定床反应器壳体(10)下端有热流体入口(12，13)，上端有热流体出口(8，9)。本实用新型具有催化剂连续反应与在线原位再生，降低、甚至避免了催化剂在再生过程中的磨损的优点。
【专利说明】一种列管式固定床反应器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种列管式固定床反应器，具体地说是涉及一种用于固体催化剂连续反应与在线原位再生的列管式固定床反应器。
【背景技术】
[0002]对于诸如苯氧化制备顺丁烯二酸酐等催化反应来说，工业上存在催化剂失活后不能实现在线原位再生的问题，催化剂失活后，停车，拆卸反应器取出失活的催化剂，将催化剂运至再生炉子进行器外再生，这样的再生方式大大地增加了装卸催化剂的工作量，降低了生产效率，增加了生产的成本；另外，在催化剂装卸的过程中，造成了催化剂的磨损等问题。
[0003]目前，工业上采用的固定床反应器主要包括固定床反应器壳体，原料分布器，上封头，下封头，催化剂床层，进料口和出料口等，实用新型专利ZL200920225638.X提供了一种采用不同规格换热管的固定床反应器；专利201120460074.5提供的一种固定床反应器主要用于解决现有技术中存在的加氢效果差的问题；申请号为201210371631.5的发明专利主要通过在能够延伸至进料腔内部的原料气进气管上设置各向异性的出气孔，使得从进气口输入的原料气同时朝向多个方向分散地进入到进料腔，减少流畅紊乱，均匀地协同催化剂一同进入到反应器列管内，减少耗能，提高原料转化率和产品的收率问题。以上专利均未涉及催化剂的在线原位再生问题。专利201220447164.5虽然涉及一种催化剂分段再生的径向固定床氧化脱氢反应器，但是该装置由两个反应器组成，装置本身比较复杂，其中1#反应器每段设置有物料入口，2#反应器每段均设置有反应气入口和再生气入口；同时，该反应器装置的占地面积相对单台固定床反应器装置的要大。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是提供一种催化剂连续反应与在线原位再生，降低、甚至避免了催化剂在再生过程中的磨损，催化剂在线原位再生的均匀性好的列管式固定床反应器。
[0005]本实用新型所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现:
[0006]—种列管式固定床反应器，它包括固定床反应器壳体，上封头，下封头，进料口，出料口，其特征在于固定床反应器壳体顶端有上封头，固定床反应器壳体底端有下封头，上封头上有再生废气出口，温度计、压力计管束入口和进料口 ；进料口与再生废气出口通过四通阀门连接在一起，上封头内位于进料口下方有原料分布器，固定床反应器壳体内设置带有再生气柱子的圆柱形催化剂料盒，下封头有再生气体入口和出料口、再生气气体入口与通过四通阀门连接在一起，在固定床反应器壳体下端有热流体入口，在固定床反应器壳体上端有热流体出口，再生气柱子上端与原料分布器中原料预分布板连接，再生气柱子的下端位于下封头内。
[0007]如上所述的原料分布器包括原料预分布板，原料集液池，原料分布管和分布器喷头，原料集液池上面连接原料预分布板，原料预分布板上开有再生气柱子孔道和小孔，小孔位置与下方的原料分布管的位置错开布置，原料预分布板通过再生气柱子孔道使用密封卡垫固定再生气柱子，原料分布管通过法兰连接在原料集液池底上，原料分布管的下端通过螺纹连接分布器喷头；原料分布管的上端高出原料集液池底形成原料溢流堰，分布器喷头底面的中央位置开有再生气柱子孔道，再生气柱子孔道的圆周均匀分布有喷头出口，分布器喷头通过再生气柱子孔道使用密封卡垫固定再生气柱子。
[0008]如上所述的带有再生气柱子的圆柱形催化剂料盒中的圆柱形催化剂料盒与圆柱形催化剂料盒盒盖之间采用螺纹连接，圆柱形催化剂料盒盒盖底部开有再生气柱子孔道和小孔，再生气柱子通过再生气柱子孔道用密封卡垫与圆柱形催化剂料盒盒盖密封连接，再生气柱子的两端长出圆柱形催化剂料盒。
[0009]如上所述上封头和下封头分别设有人孔。
[0010]如上所述的再生气柱子的顶端有外螺纹，并用带有内螺纹的再生气柱子的盒盖35密封再生气柱子的顶端，再生气柱子的顶端高出原料预分布板的距离为15cm-100cm，优选30cm_80cm。
[0011]如上所述的再生气柱子与与圆柱形催化剂料盒等高部分开有气孔，其孔径为
1.5mm-15mm，优选5mm-10mm，开孔率在55% -85%，优选60% -70%之间，气孔开口向上，并与竖直方向的夹角在0° -180°范围之间，较好的夹角在25° -90°之间，以供催化剂再生时再生气进入催化剂床层再生催化剂时有效分布再生气。再生气柱子高出圆柱形催化剂料盒的部分不开孔，一方面，能够有效防止原料进入再生气柱子内，造成原料的浪费，另一方面，防止原料堵塞再生气柱子上的气孔，影响催化剂在线原位再生的顺利进行。
[0012]如上所述的原料预分布板上开有中心区小孔，中间区小孔和边缘区小孔，小孔位置与下方的原料分布管错开布置，小孔的直径自原料分布板的中心区至边缘区依次递增，中心区小孔的孔径为中间区小孔37的孔径为10mm-15mm,边缘区小孔38的孔径为 15mm-30mm。
[0013]如上所述的圆柱形催化剂料盒盒盖底部小孔的孔径为2mm-50mm,优选开孔率在55% -80%，优选65% -75%之间，供原料进入催化剂床层中进行催化反应。
[0014]如上所述的分布器喷头底面的喷头出口有10-30个，优选15-25个，能够有效的均匀分布原料进入催化剂床层中，分布器喷头与原料分布管采取螺纹连接。
[0015]如上所述的原料分布器中的原料分布管与圆柱形催化剂料盒一一对应，二者通过再生气柱子连接在一起。
[0016]如上所述的连接进料口与再生气出口的四通阀门以及再生气进口与出料口的四通阀门均通过人工操作进行调节进料、出料和再生气的进入与再生废气的排出之间的切换。所述的人工操作可以是现场人工手动操作，也可以是人工计算机远程操作，可以根据现场的实际需要进行选择。
[0017]反应进行之前，首先在圆柱形催化剂料盒中装填好催化剂，并以圆柱形催化剂料盒盒盖封住圆柱形催化剂料盒两头，防止催化剂的洒落；其次，通过热流体入口，注入热流体加热催化剂床层；然后，打开进料与再生废气的四通阀门以及再生气与出料的四通阀门，使其保证进料口，固定床反应器壳体以及出料口处于畅通状态。当反应结束时，通过热流体入口，继续注入热流体加热失活的催化剂床层，同时，打开再生气与出料的四通阀门以及进料与再生废气的四通阀门，使其保证再生废气出口和再生气体入口畅通，进行失活催化剂的在线原位再生。
[0018]本实用新型与现有技术相比具有如下优势:
[0019](I)、该固定床反应器装置，能够实现催化剂在反应器中的在线原位再生工作，节省了大量拆卸催化剂进行器外再生的工作量，显著的增加了生产效率。
[0020](2)、本装置中使用催化剂料盒能够有效降低，甚至避免催化剂在再生过程中的磨损，显著降低了催化剂的损失量和生产的投入成本。
[0021](3)、催化剂在线原位再生时，通过再生气柱子，使得再生气在失活催化剂床层中的分布更加均匀，保证了催化剂在线原位再生的均匀性和彻底性。
[0022](4)、装置中的液体分布器采用喷头连接原料分布管，大大增加了原料的分布区域和分布均匀性；同时，原料分布管与原料集液池以及原料分布管与喷头之间分别采取法兰和螺纹连接，便于拆卸分布器进行清洗维修，有效减少了拆卸、清洗、维修液体分布器的时间。
[0023](5)、本实用新型结构简单，成本造价低廉，易于工业加工。因此，具有很好的工业推广使用价值和现实生产意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是固定床反应器的主视图；
[0025]图2是图1中B处的局部放大图；
[0026]图3是图1中C处的局部放大图；
[0027]图4是原料分布器的主视图；
[0028]图5是原料分布器的仰视图；
[0029]图6是原料预分布板的俯视图；
[0030]图7是固定床反应器A-A面仰视图；
[0031]图8是分布器喷头主视剖面图；
[0032]图9是圆柱形催化剂料盒的主视剖面图；
[0033]图10是圆柱形催化剂料盒盒盖的主视图；
[0034]图11是圆柱形催化剂料盒盒盖的俯视图。
[0035]如图所示，I是再生废气出口 ；2是上封头；3是温度计和压力计管束口 ；4，16是人孔；5是进料口 ；6是进料与再生废气的四通阀门；7是原料分布器；8，9是热流体出口 ；10是固定床反应器壳体；11是圆柱形催化剂料盒；12，13是热流体入口 ；14是再生气体入口 ；15是再生气与出料的四通阀门；17是下封头；18是出料口 ；19是固定床反应器裙座；20是分布器喷头；21是再生气柱子；22是原料预分布板；23是原料集液池；24是原料溢流堰；25是原料分布管；26是催化剂床层；27是再生气柱子孔道；28是喷头出口 ；29是再生气柱子上的气孔；30是圆柱形催化剂料盒的外螺纹；31是圆柱形催化剂料盒盒盖；32是圆柱形催化剂料盒盒盖的内螺纹；33是圆柱形催化剂料盒盒盖上的小孔；34是圆柱形催化剂料盒间的空隙区；35是再生气柱子的盒盖；36是中心区小孔；37是中间区小孔；38是边缘区小孔。
【具体实施方式】
[0036]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的说明。
[0037]本实用新型实施例是为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型，但不对本实用新型作任何限制。
[0038]实施例1
[0039]一种列管式固定床反应器装置，主要由原料分布器7，固定床反应器壳体10，圆柱形催化剂料盒11，四通阀门6，15和再生气柱子21等部件组成。固定床反应器装置顶端设置上封头2，上封头2上有再生废气出口 I与温度计和压力计管束入口 3，还有进料口 5和原料分布器7，固定床反应器壳体10中设置有装填催化剂的圆柱形催化剂料盒11，再生气柱子21等，其中，圆柱形催化剂料盒11两头有圆柱形催化剂料盒盒盖31，圆柱形催化剂料盒盒盖31上开有小孔33供进料进入，圆柱形催化剂料盒11与圆柱形催化剂料盒盒盖31之间采用螺纹连接，再生气柱子21的柱身开有气孔29，以供催化剂再生时再生气进入催化剂床层26再生催化剂时用。本装置下端设置有下封头17，人孔16，再生气体入口 14和再生气与出料的四通阀门15。
[0040]反应进行之前，首先在圆柱形催化剂料盒11中装填好催化剂，并以圆柱形催化剂料盒盒盖31封住圆柱形催化剂料盒11两头，放置催化剂的洒落；其次，通过热流体入口12，13注入热流体，热流体经圆柱形催化剂料盒间的空隙区34加热催化剂床层；然后，打开进料与再生废气的四通阀门6以及再生气与出料的四通阀门15，使其保证进料口 5，固定床反应器壳体10以及出料口 18处于畅通状态。当反应结束时，通过热流体入口 12，13继续注入热流体加热失活的催化剂床层，同时，打开再生气与出料的四通阀门15以及进料与再生废气的四通阀门6，使其保证再生废气出口 I和再生气体入口 14畅通，进行失活催化剂的在线原位再生。
[0041]原料分布器7由原料预分布板22，原料集液池23，原料分布管25和分布器喷头20等四部分组成。再生气柱子21的顶端有外螺纹，并用带有内螺纹的再生气柱子的盒盖35进行密封再生气柱子21的顶端，再生气柱子21的顶端高出原料预分布板22的距离m为15cm0
[0042]再生气柱子21与圆柱形催化剂料盒11等高部分开有气孔29，开有孔径为1.5mm,开孔率是85 %的气孔29，气孔29的方向与竖直方向的夹角25°，以供催化剂再生时再生气进入催化剂床层26再生催化剂时有效分布再生气。再生气柱子21高出圆柱形催化剂料盒11的部分不开孔，一方面，能够有效防止原料进入再生气柱子21，造成原料的浪费，另一方面，防止原料堵塞再生气柱子21，影响催化剂在线原位再生的顺利进行。
[0043]原料预分布板22上开有中心区小孔36，中间区小孔37和边缘区小孔38，小孔位置与下方的原料分布管25错开布置，小孔的直径自原料分布板22的中心区至边缘区依次递增，中心区小孔36的孔径为1mm，中间区小孔37的孔径为10mm，边缘区小孔38的孔径为15mm。
[0044]圆柱形催化剂料盒11两头以螺纹连接有圆柱形催化剂料盒盒盖31，圆柱形催化剂料盒盒盖31的面上有孔径为2mm，开孔率为80%的小孔，供原料进入催化剂床层26中进行催化反应；同时，圆柱形催化剂料盒盒盖31的中央开有再生气柱子21的通道。
[0045]进料与再生气的四通阀门6以及再生气与出料的四通阀门15均通过现场人工操作进行调节进料、出料和再生气的进入与再生废气的排出之间的切换。
[0046]分布器喷头20端面的喷头出口 28有10个，能够有效的均匀分布原料进入催化剂床层26中，分布器喷头20与原料分布管25采取螺纹连接。
[0047]再生气柱子21与圆柱形催化剂料盒盒盖31之间，再生气柱子21与原料分布管25之间，以及再生气柱子21与原料预分布板22之间采用耐高温耐腐蚀的密封卡垫进行密封。
[0048]分布器喷头20与圆柱形催化剂料盒11的个数一致，且分布器喷头20的出口与圆柱形催化剂料盒11的入口一一对应连接。
[0049]实施例2
[0050]再生气柱子21的顶端高于原料预分布板22 —定距离m = 30mm ;再生气柱子21与圆柱形催化剂料盒11等高部分开有气孔29，开有孔径为5mm，开孔率是70%的气孔29，气孔29的方向与竖直方向的夹角60°，以供催化剂再生时再生气进入催化剂床层26再生催化剂时有效分布再生气。原料预分布板22上的中心区小孔36的孔径为5mm，中间区小孔37的孔径为12mm，边缘区小孔38的孔径为20mm。圆柱形催化剂料盒盒盖31的面上有孔径为5mm，开孔率为75%的小孔。分布器喷头20端面的喷头出口 28有15个。其余同实施例I。
[0051]实施例3
[0052]再生气柱子21的顶端高于原料预分布板22 —定距离m = 80mm ;再生气柱子21与圆柱形催化剂料盒11等高部分开有气孔29，开有孔径为10mm，开孔率是60%的气孔29，气孔29的方向与竖直方向的夹角90°，以供催化剂再生时再生气进入催化剂床层26再生催化剂时有效分布再生气。原料预分布板22上的中心区小孔36的孔径为8mm，中间区小孔37的孔径为15mm，边缘区小孔38的孔径为30mm。圆柱形催化剂料盒盒盖31的面上有孔径为10mm，开孔率为65%的小孔。分布器喷头20端面的喷头出口 28有25个。其余同实施例1。
[0053]实施例4
[0054]再生气柱子21的顶端高于原料预分布板22 —定距离m = 10mm ;再生气柱子21与圆柱形催化剂料盒11等高部分开有气孔29，开有孔径为15mm，开孔率是55%的气孔29，气孔29的方向与竖直方向的夹角120°，以供催化剂再生时再生气进入催化剂床层26再生催化剂时有效分布再生气。原料预分布板22上的中心区小孔36的孔径为8mm，中间区小孔37的孔径为15mm，边缘区小孔38的孔径为30mm。圆柱形催化剂料盒盒盖31的面上有孔径为50mm，开孔率为55%的小孔。分布器喷头20端面的喷头出口 28有30个。其余同实施I。
【权利要求】
1.一种列管式固定床反应器，它包括固定床反应器壳体(10)，上封头(2)，下封头(17)，进料口(5)，出料口(18)，其特征在于固定床反应器壳体(10)顶端有上封头(2)，固定床反应器壳体(10)底端有下封头(17)，上封头(2)上有再生废气出口(I)，温度计、压力计管束入口(3)和进料口(5);进料口(5)与再生废气出口(I)通过四通阀门(6)连接在一起，上封头(2)内位于进料口(5)下方有原料分布器(7)，固定床反应器壳体(10)内设置带有再生气柱子(21)的圆柱形催化剂料盒(11)，下封头(17)有再生气体入口(14)和出料口(18)、再生气气体入口(14)与通过四通阀门(15)连接在一起，在固定床反应器壳体(10)下端有热流体入口(12，13)，在固定床反应器壳体(10)上端有热流体出口(8，9)，再生气柱子(21)上端与原料分布器(7)中原料预分布板(22)连接，再生气柱子(21)的下端位于下封头(17)内。
2.如权利要求1所述的一种列管式固定床反应器，其特征在于所述的原料分布器(7)包括原料预分布板(22)，原料集液池(23)，原料分布管(25)和分布器喷头(20)，原料集液池(23)上面连接原料预分布板(22)，原料预分布板(22)上开有再生气柱子孔道(27)和小孔，小孔位置与下方的原料分布管(25)的位置错开布置，原料预分布板(22)通过再生气柱子孔道(27)使用密封卡垫固定再生气柱子(21)，原料分布管(25)通过法兰连接在原料集液池(23)底上，原料分布管(25)的下端通过螺纹连接分布器喷头(20)，原料分布管(25)的上端高出原料集液池(23)底形成原料溢流堰(24)，分布器喷头(20)底面的中央位置开有再生气柱子孔道(27)，再生气柱子孔道(27)的圆周均匀分布有喷头出口(28)，分布器喷头(20)通过再生气柱子孔道(27)使用密封卡垫固定再生气柱子(21)。
3.如权利要求1所述的一种列管式固定床反应器，其特征在于所述的带有再生气柱子(21)的圆柱形催化剂料盒(11)中的圆柱形催化剂料盒(11)与圆柱形催化剂料盒盒盖(31)之间采用螺纹连接，圆柱形催化剂料盒盒盖(31)底部开有再生气柱子孔道(27)和小孔(33)，再生气柱子(21)通过再生气柱子孔道(27)用密封卡垫与圆柱形催化剂料盒盒盖(31)密封连接，再生气柱子(21)的两端长出圆柱形催化剂料盒(11)。
4.如权利要求1所述的一种列管式固定床反应器，其特征在于所述上封头(2)和下封头(17)分别设有人孔(4)和人孔(16)。
5.如权利要求1所述的一种列管式固定床反应器，其特征在于所述的再生气柱子(21)的顶端有外螺纹，并用带有内螺纹的再生气柱子的盒盖(35)密封再生气柱子(21)的顶端。
6.如权利要求1所述的一种列管式固定床反应器，其特征在于再生气柱子(21)的顶端高出原料预分布板(22)的距离为15cm-100cm。
7.如权利要求6所述的一种列管式固定床反应器，其特征在于再生气柱子(21)的顶端高出原料预分布板(22)的距离为30cm-80cm。
8.如权利要求1所述的一种列管式固定床反应器，其特征在于所述的再生气柱子(21)与圆柱形催化剂料盒(11)等高部分开有气孔(29)，其孔径为1.5mm-15mm，开孔率在55%-85%，气孔29开口向上，并与竖直方向的夹角在0° -180°范围之间。
9.如权利要求8所述的一种列管式固定床反应器，其特征在于所述的气孔(29)孔径为5mm_1mmο
10.如权利要求8所述的一种列管式固定床反应器，其特征在于所述的气孔(29)开孔率在60% -70%之间。
11.如权利要求8所述的一种列管式固定床反应器，其特征在于所述的气孔(29)与竖直方向的夹角在25° -90°之间。
12.如权利要求1所述的一种列管式固定床反应器，其特征在于所述的原料预分布板(22)上开有中心区小孔(36)，中间区小孔(37)和边缘区小孔(38)，各小孔位置与下方的原料分布管(25)错开布置。
13.如权利要求12所述的一种列管式固定床反应器，其特征在于所述中心区小孔(36)，中间区小孔(37)和边缘区小孔(38)的直径自原料分布板(22)的中心区至边缘区依次递增。
14.如权利要求13所述的一种列管式固定床反应器，其特征在于所述中心区小孔(36)的孔径为中间区小孔(37)的孔径为10mm-15mm,边缘区小孔(38)的孔径为15mm-30mmo
15.如权利要求3所述的一种列管式固定床反应器，其特征在于所述的圆柱形催化剂料盒盒盖(31)底部小孔(33)的孔径为2mm-50mm，开孔率在55% -80%。
16.如权利要求15所述的一种列管式固定床反应器，其特征在于所述小孔(33)的孔径为 5mm-10mnin
17.如权利要求15所述的一种列管式固定床反应器，其特征在于所述小孔(33)开孔率在65% -75%之间。
18.如权利要求2所述的一种列管式固定床反应器，其特征在于所述的分布器喷头(20)底面的喷头出口(28)有10-30个。
19.如权利要求18所述的一种列管式固定床反应器，其特征在于所述的分布器喷头(20)底面的喷头出口(28)有15-25个。
20.如权利要求2所述的一种列管式固定床反应器，其特征在于所述的原料分布器(7)中的原料分布管(25)与圆柱形催化剂料盒(11) 一一对应，二者通过再生气柱子(21)连接在一起。
【文档编号】B01J8/06GK203971912SQ201420253443
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年5月16日 优先权日:2014年5月16日
【发明者】佟天下, 霍红伟, 施福富, 闫宝贵, 端木瑾, 舒展 申请人:赛鼎工程有限公司