一种固定床反应装置的制作方法

本实用新型涉及石油化工科研实验相关技术领域，具体涉及一种固定床反应装置。

背景技术：

石油化工科研实验的中小型固定床反应装置用途广泛，种类繁多，但基本上都是由原料(包括气相进料和液相进料)、反应和分离三大部分组成。这些反应原料和产物一般多数都属于易燃易爆物品，有的更是处于高温、高压状态，因此，其安全性尤为重要。其流程的各个环节都必须有绝对的安全保证措施。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有的固定床反应装置整体结构集成度不高，整体规范性差。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种固定床反应装置，包括进料部、反应部、分离部和三个并排连接的箱柜，所述进料部、反应部以及分离部分别安装在三个所述箱柜内；所述进料部包括气相进料系统和液相进料系统，所述气相进料系统和液相进料系统分别与所述反应部相连接，所述反应部与所述分离部相连接；所述气相进料系统上安装有控制气体流量和压力的安全调节组件；所述液相进料系统上安装有安全调节件。

本实用新型的有益效果是：本实用新型将进料部、反应部和分离部分别设在三个并排连接的箱柜内，从进料到分离依次进行，结构紧凑，流程简洁优化，规范程度高，流程安全。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述安全调节组件包括沿所述气相进料系统的进料方向依次设置的压力调节器、气体质量流量计，所述压力调节器前端管路上连接有过滤器和球阀，所述压力调节器的前后管路上分别设有压力表；所述气体质量流量计的前后管路上分别连接有切断保护阀，所述气体质量流量计的出口和回流口之间连接有流量控制阀，所述气体质量流量计并联有球阀和/或针型阀。

采用上述进一步方案的有益效果是：气相进料系统可保证气相原料安全稳定的进入到反应部中参与反应。

进一步，所述液相进料系统包括原料罐和液体原料泵，所述原料罐通过管路与所述液体原料泵的进料口连接，所述液体原料泵的出料口通过管路与所述反应部连接，所述液体原料泵的出料口通过回流管路与其前端管路连接，所述回流管路上安装有所述安全调节件，所述安全调节件为弹簧式安全阀。

采用上述进一步方案的有益效果是：液相进料系统可保证液相原料安全稳定的进入到反应部中。

进一步，所述液体原料泵与所述原料罐之间的管路上安装有电加热带和两路并联的过滤器，每个所述过滤器前后的管路上分别安装有切断保护阀。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用两路并联的过滤器，在实验过程中发生其中一个过滤器堵塞，可互相切换进行清洗。

进一步，所述反应部包括反应器和加热炉，所述反应器竖直安装在所述加热炉内，所述气相进料系统和液相进料系统分别与所述反应器的上部连通并将气相原料和液相原料分别或混合后送入所述反应器，所述反应器底部与所述分离部连通；所述反应部的进料管路上设有电加热带，所述反应部的出料管路上设有采样口。

采用上述进一步方案的有益效果是：可利用电加热带对反应部的进料进行预先加热，采样口可根据需要采集出料管路内的样品。

进一步，所述反应器从上至下依次包括预热段、恒温反应段和保温段，所述反应器中心设有热偶套管，所述热偶套管内安装有检测所述反应器内温度的热电偶。

进一步，所述分离部包括冷凝器和气液分离器，所述冷凝器与所述反应部连接并连通并将反应产品冷凝后输入到气液分离器，所述气液分离器连接有液位调节阀，所述液位调节阀的前后管路上分别连接有切断保护阀，所述液位调节阀的前端管路上还连接有液体过滤器，所述液位调节阀并联有球阀和/或针型阀；所述气液分离器顶部连接有压力表。

采用上述进一步方案的有益效果是：分离部可保证分离过程的安全稳定进行。

进一步，所述气液分离器分离出的气相通过废气管路与废气罐连通，所述废气管路上连接有弹簧式安全阀、减压阀、气体过滤器和压力控制阀，所述压力控制阀的前后管路上分别安装有切断保护阀，所述压力控制阀并联有球阀和/或针型阀。

进一步，所述废气罐的前端还连接有碱洗罐和湿式气表，所述气液分离器与所述废气罐之间的管路上设有气体采样口。

进一步，所述箱柜的结构框架采用异形钢型材，所述结构框架的外包皮采用不锈钢板，所述外包皮的后侧面板以及左右两侧面板与所述结构框架可拆卸连接，所述箱柜外包皮前面板与所述结构框架铰接；所述箱柜底部设有带锁定结构的滑轮。

附图说明

图1为本实用新型的气相进料系统的结构原理示意图；

图2为本实用新型的液相进料系统的结构原理示意图；

图3为图2中原料罐及其连接结构的放大示意图；

图4为图2中液体原料泵及其连接结构的放大示意图；

图5为反应部的结构原理示意图；

图6为分离部的结构原理示意图；

图7为图6中冷凝器以及气液分离器的相关连接结构的放大示意图一；

图8为图6中冷凝器以及气液分离器的相关连接结构的放大示意图二；

图9为本实用新型进料部、反应部和分离部连接原理示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、进料部；11、液相进料系统；111、原料罐；112、液体原料泵；12、气相进料系统；121、压力调节器；122、气体质量流量计；

2、反应部；21、反应器；22、加热炉；

3、分离部；31、冷凝器；32、气液分离器；33、碱洗罐；34、湿式气表。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1-图9所示，本实施例的一种固定床反应装置，包括进料部1、反应部2、分离部3和三个并排连接的箱柜，所述进料部1、反应部2以及分离部3分别安装在三个所述箱柜内；所述进料部1包括气相进料系统12和液相进料系统11，所述气相进料系统12和液相进料系统11分别与所述反应部2相连接，所述反应部2与所述分离部3相连接；所述气相进料系统12上安装有控制气体流量和压力的安全调节组件；所述液相进料系统11上安装有安全调节件。

本实施例将进料部、反应部和分离部分别设在三个并排连接的箱柜内，从进料到分离依次进行，结构紧凑，流程简洁优化，规范程度高，流程安全。

如图1所示，本实施例的安全调节组件的一个具体方案为，所述安全调节组件包括沿所述气相进料系统12的进料方向依次设置的压力调节器121、气体质量流量计122，所述压力调节器121前端管路上连接有过滤器和球阀，所述压力调节器121的前后管路上分别设有压力表；所述气体质量流量计122的前后管路上分别连接有切断保护阀，所述气体质量流量计122的出口和回流口之间连接有流量控制阀，所述气体质量流量计122并联有球阀和/或针型阀。气相进料系统可保证气相原料安全稳定的进入到反应部中参与反应。

如图1所示，本实施例的气相进料系统的气体应来自界外的气体稳压罐，由开关球阀(两通球阀)分界系统内外，通过气体质量流量控制系统来保证气相进料的安全稳定，具体包括气体质量流量计(ft/fv)，流量控制阀(fic)，控制阀前后的切断保护阀(手阀hv)，还包括旁路的切断保护阀(手阀hv)及用于微调的针型阀，最后经控制流向的单向阀(ck)。

其中，气相进料可以是一路，也可以是两路或多路，但每一路的流程都是一样的。

如图2-图4所示，所述液相进料系统11包括原料罐111和液体原料泵112，所述原料罐111通过管路与所述液体原料泵112的进料口连接，所述液体原料泵112的出料口通过管路与所述反应部2连接，所述液体原料泵112的出料口通过回流管路与其前端管路连接，所述回流管路上安装有所述安全调节件，所述安全调节件为弹簧式安全阀。液相进料系统可保证液相原料安全稳定的进入到反应部中。

如图2和图3所示，所述液体原料泵112与所述原料罐111之间的管路上安装有电加热带和两路并联的过滤器，每个所述过滤器前后的管路上分别安装有切断保护阀。采用两路并联的过滤器，在实验过程中发生其中一个过滤器堵塞，可互相切换进行清洗。

具体的，所述液相进料系统的原料来自界外的原料罐，外来液相原料进入具有自身温度控制系统的可加热(te热偶实现加热)的原料罐，该原料罐放置在电子天平(wt)上，随时称量罐内原料重量。原料罐到液体原料泵前设有两路过滤器，过滤器前后均设有切断保护阀(手阀hv)，此过滤器一路在用，一路备用，在实验过程中发生过滤器堵塞，可互相切换进行清洗。从原料罐到液体原料泵前后的管线均伴有温度可控的电加热带，图3和图4中管线之虚线在设计图中表示拌热及加热。液体原料泵出口回流管路上设有弹簧式安全阀，一旦超过设定的压力，安全阀自动弹开。管路上有压力显示，液体原料泵出口管路上还设有外泄口用于校正泵流量，液体原料泵出口管路直通反应部。

如图5所示，所述反应部2包括反应器21和加热炉22，所述反应器21竖直安装在所述加热炉22内，所述气相进料系统12和液相进料系统11分别与所述反应器21的上部连通并将气相原料和液相原料分别或混合后送入所述反应器21，所述反应器21底部与所述分离部3连通；所述反应部2的进料管路上设有电加热带，所述反应部2的出料管路上设有采样口。可利用电加热带对反应部的进料进行预先加热，采样口可根据需要采集出料管路内的样品。

如图5所示，所述反应器从上至下依次包括预热段、恒温反应段和保温段，所述反应器中心设有热偶套管，所述热偶套管内安装有检测所述反应器内温度的热电偶。

具体的，如图5和图9所示，液相(l3201)进料管路同样伴有温度可控的电加热带。进入反应器前与气相(v1110)汇合一同进入反应器预热段。反应器完全包在反应炉内，通常反应炉分为5～6段，中间3～4段为恒温反应段，最上面一段为预热段，最下面一段为保温段，目的是确保反应段的恒温。反应器中心设有热偶套管，内置热电偶，检测反应器局部温度，用于反应器温控。气、液相原料均从反应器上部送入，反应产物由反应器底部送至分离部分，出口管线设有全组分采样口。

如图6-图8所示，所述分离部3包括冷凝器31和气液分离器32，所述冷凝器31与所述反应部2连接并连通并将反应产品冷凝后输入到气液分离器32，所述气液分离器32连接有液位调节阀，所述液位调节阀的前后管路上分别连接有切断保护阀，所述液位调节阀的前端管路上还连接有液体过滤器，所述液位调节阀并联有球阀和/或针型阀；所述气液分离器32顶部连接有压力表。分离部可保证分离过程的安全稳定进行。

如图6-图8所示，所述气液分离器32分离出的气相通过废气管路与废气罐连通，所述废气管路上连接有弹簧式安全阀、减压阀、气体过滤器和压力控制阀，所述压力控制阀的前后管路上分别安装有切断保护阀，所述压力控制阀并联有球阀和/或针型阀。

如图6-图8所示，所述废气罐的前端还连接有碱洗罐33和湿式气表34，所述气液分离器32与所述废气罐33之间的管路上设有气体采样口。

具体的，如图6-图8所示，分离部从产物冷凝冷却开始，反应产品经过冷凝冷却后进入气、液分离罐，分离罐设有液位控制器(lic)，液位控制器包括液位调节器(lv)前的液体过滤器、液位调节器(lv)前后的切断保护阀(手阀hv)，以及控制旁路的切断保护阀(手阀hv)及用于微调的针型阀。分离罐顶部有压力表(pi)进行压力显示，其分离出的气相产品由分离罐顶部引出，气相管线上设有弹簧式安全阀，一旦超过设定的压力，弹簧式安全阀自动弹开。管路上设有减压阀以降低气体压力，压力调节阀用于控制减压阀前的气体压力，压力调节阀组同样包括控制阀前后的切断保护阀(手阀hv)，以及控制旁路的切断保护阀(手阀hv)及用于微调的针型阀。管线上同样设置有气体采样口，气体最后流经气体流量计剂量后排至废气罐。对于含硫油品的加氢精制，气体产物在取样后，进入湿式流量计之前设有碱洗罐除去气体中的硫化氢，防止腐蚀流量计。

反应器规范化规格尺寸，包括能反映和代表工业生产装置的100毫升、200毫升催化剂藏量中小型固定床反应系统系列装置，也包括用于催化剂研究开发微小型型固定床反应系统系列装置，例如3-20毫升等。

本实施例的所述箱柜的结构框架采用异形钢型材，所述结构框架的外包皮采用不锈钢板，所述外包皮的后侧面板以及左右两侧面板与所述结构框架可拆卸连接，所述箱柜外包皮前面板与所述结构框架铰接；所述箱柜底部设有带锁定结构的滑轮。本实施例的箱柜可选用两侧低、中间高的布置方式，外包皮采用厚度为0.6mm不锈钢板、或采用亚光处理或彩色烤漆。三个箱柜采用模块化拼装结构，整体设计美观、简明、靓丽，使用方便。

其中，关于本实用新型文件以及说明书附图中所提到的各个仪表设备符号说明如下表所示。

表1仪表设备说明表

由表1可知本实用新型说明书附图中的符号代表的各个部件名称。在英文符号后坠的数字是为了区分多个相同部件。

本实用新型的固定床反应装置是石油化工科研实验的关键装置之一，主要是涉及一种中小型固定床反应装置，其用途非常广泛，包括各种催化剂评价、评选，各种不同类型反应，如基本有机化工中的乙烯氧化制环氧乙烷、乙苯脱氢制苯乙烯、乙烯水合制乙醇等，在炼油工艺中的催化重整，汽油、柴油、重油等各种石油馏分的加氢处理(加氢精制、加氢裂解等)。其操作压力包括常压反应、中压反应、高压反应(100kp～10mp)等，反应温度范围从常温到高温(20～600℃)。该实用新型给出了中小型固定床反应装置的一种规范化产品，该规范产品系列操作可全部自动化，能够做到安全、完善、精准、方便，流程简洁、优化。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。