一种用于费托合成烯烃制备烷基苯的反应器的制作方法

1.本实用新型涉及列管式反应器技术领域，具体而言，涉及一种用于费托合成烯烃制备烷基苯的反应器。


背景技术：

2.在化工生产和石油工业中，经常使用列管式反应器作为催化反应的反应装置。列管式反应器具有如下优点：
①
物料无返混；
②
可以减少副反应发生，有较高的选择性；
③
催化剂机械损耗小；
④
结构简单。
3.但是现有的列管式反应器在传热效果和反应效率方面还存在一些问题，比如：cn201820585711.3公开了一种固定床反应器，其气相原料从上封头侧面的气相原料入口进入，然后在上管板上的惰性瓷球的作用下吸附杂质，混合反应物料，然后进入换热管中，在球型催化剂的作用下进行催化反应。虽然上管箱堆满惰性瓷球有利于吸附杂质，但是不能保证各反应管内液相均匀分布，同时上管箱内充满瓷球的方法费工费时，增加流体阻力的同时增加能耗。cn201720996567.8公开了一种用于生产氢氰酸的列管式固定床反应器，其管程原料气从原料气体进口经由气体分布器进入到上管箱，原料气均匀进入反应管内，在固体催化剂作用下发生反应并放出热量，催化剂由催化剂支撑弹簧支撑在反应管内，反应后的反应物气体离开反应管后，由下管箱下部的反应物气体出口排出。虽然设置了支撑弹簧，保证了催化剂不泄露，并使反应气体顺利通过，但是该反应器的传热效果较低。
4.因此，需要对现有列管式反应器的结构进行改进，以获得更高的反应效率和传热效果。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种用于费托合成烯烃制备烷基苯的反应器，以改善上述技术问题。
6.本实用新型的实施例是这样实现的：
7.一种用于费托合成烯烃制备烷基苯的反应器，其包括上封头、壳体和下封头；
8.上封头的内部设有进料分布器，
9.壳体内部设置有多个反应管，反应管的顶部和底部装填有不同规格的惰性磁球；反应管的管壁上设有壳程，壳程上设有折流板；
10.下封头的内部设有出口收集器。
11.进一步地，进料分布器包括管板和环绕管板外缘设置的外堰板；
12.管板上均匀地设有多个开孔，开孔之间的间距为30-50mm；开孔的直径为6-10mm；
13.管板上还设有与开孔连通的沟槽；沟槽为等边角钢型式，边长为20-25mm。
14.进一步地，反应管的数量为60-130根。
15.进一步地，反应管的长度为4000-5000mm，直径为20-50mm，中心间距为60-80mm。
16.进一步地，反应管中装填的惰性磁球的直径为3-6mm。
17.进一步地，反应管底部装填的惰性磁球之下还设置有用于封堵惰性磁球的支撑弹簧，支撑弹簧的形变系数为1-1.2。
18.进一步地，折流板间距为200-600mm。
19.进一步地，壳体的高度为4000-5000mm，直径为600-800mm。
20.进一步地，壳体的中部设有膨胀节。
21.进一步地，出口收集器上设有多个长开孔，长开孔的长为15-25mm，宽为5-15mm；孔间距为20-30mm；
22.长开孔上覆有丝网，丝网的规格为30-60目；长开孔的底部设有与其连通的泪孔，泪孔的直径≤6mm。
23.本实用新型实施例的有益效果是：
24.(1)本实用新型提供的用于费托合成烯烃制备烷基苯的反应器，其入口设置特定结构分布器，便于液体物料均匀分布，不偏流，反应效率更高；出口设置特定结构液体收集器可缩短液体停留时间,防止液体局部滞留，相较下封头中堆满磁球，该设置增加了反应效率。
25.(2)本实用新型提供的用于费托合成烯烃制备烷基苯的反应器，其反应管内上部填瓷球有利于液体二次分布；相比于下封头中堆满瓷球，反应管内下端装填瓷球可相对减少流体阻力，能耗相对更低，经济效益相对较高。
26.(3)本实用新型提供的用于费托合成烯烃制备烷基苯的反应器，其壳程上设置折流板，既可以提高传热效果，还加强了管束的支撑作用，反应器适用寿命更长。
27.(4)本实用新型提供的反应器既适用于以费托合成烯烃为原料制备烷基芳烃的液相烷基化反应，也适用于其他液相强放热反应。
附图说明
28.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
29.图1为本实用新型的反应器的结构示意图；
30.图2为本实用新型的进料分布器的结构示意图；
31.图3为本实用新型的反应管的结构示意图；
32.图4为本实用新型的出口收集器的结构示意图。
33.图标：100-上封头；110-进料口；120-进料分布器；121-管板；122-外堰板；123-降液口；124-沟槽；125-开孔；200-壳体；210-上管板；220-反应管；221-顶部惰性瓷球；222-催化剂；223-底部惰性瓷球；224-支撑弹簧；230-折流板；240-膨胀节；250-放空口；260-冷却水出口；270-冷却水入口；280-下管板；290-排净口；300-下封头；310-出口收集器；311-长圆孔；312-泪孔；320-出料口。
具体实施方式
34.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新
型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
35.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
36.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
37.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
38.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
39.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
40.如图1所示，本实用新型提供了一种用于费托合成烯烃制备烷基苯的反应器，其包括上封头100、壳体200和下封头300；上封头100与壳体200之间、壳体200与下封头300之间均采用法兰连接。
41.上封头100的顶端开设有进料口110，上封头100的内部对应于进料口110位置设有进料分布器120。
42.如图2所示，进料分布器120由管板121和环绕管板121外缘设置的外堰板122构成。
43.进料分布器120的管板121上设有多个均匀分布的开孔125，此处开孔125之间呈60
°
夹角均匀分布，开孔125的形状为孔径逐渐减小的圆孔，开孔125的底部为降液口123。
44.在一些实施例中，开孔125上表面的孔径为6-10mm，开孔125之间的间距为30-50mm。
45.管板121上还设有与开孔125连通的沟槽124；沟槽124为等边角钢型式。
46.在本实用新型中，沟槽124的边长为20-25mm。
47.采用的本实用新型中的进料分布器120，液体通过管板121上的圆孔经由降液口123进入在列管式反应器的每根反应管220中，直接喷洒在管板121圆孔之间的液体通过沟槽124被导入最近的圆孔内进入列管式反应器的反应管220中。管板121最外沿的液体被外堰板122堵截，由沟槽124引流至最近的管板121圆孔内进入列管式反应器的反应管220中。
48.壳体200内部设置有多个纵向设置的反应管220，上述的反应管220通过上管板210和下管板280进行固定。如图3所示，反应管220的中部装填反应所需的催化剂222，而在反应管220的顶部和底部装填有不同规格的惰性磁球；在底部的惰性磁球之下还固定有支撑弹簧224。
49.在本实用新型中，壳体200的高度为4000-5000mm，直径为600-800mm。
50.在本实用新型中，反应管220的数量为60-130根。
51.在本实用新型中，反应管220的长度为4000-5000mm，直径为20-50mm，中心间距为60-80mm。
52.在本实用新型中，惰性磁球的直径为3-6mm。反应管220内根据催化剂222成型后的粒径情况，采用上下装填不同规格的惰性瓷球来进行固定。上下装填的惰性磁球的直径可根据实际情况进行调整。
53.在本实用新型中，支撑弹簧224的形变系数为1-1.2。
54.本实用新型中每根反应管220内设置底部弹簧，在对催化剂222支撑的同时起到缓冲作用，很大程度上避免了在反应过程中由于液体冲击而导致催化剂222破碎的问题。
55.本实用新型中反应管220的管壁上设有壳程，壳程上设有折流板230，其既可以提高传热效果，还起到支撑管束的作用。
56.在本实用新型中，折流板230间距为200-600mm。
57.如图1所示，本实用新型中壳体200的中部设有膨胀节240。
58.反应器壳层设置膨胀节240，再生工况下补偿反应管220和壳体200因壁温不同产生的热膨胀差，降低它们的轴向载荷，从而减小反应管220、管板121和壳体200的温差应力，避免引起强度破坏。
59.如图1所示，本实用新型中壳体200的外壁从上至下设置有放空口250、冷却水出口260、冷却水入口270及排净口290。其中放空口250位于上管板210的上端，用于排放气体；冷却水出/入口位于壳体200的中部，用于调节反应管220的温度；排净口290位于下管板280的下端，用于在设备停运后，排净剩余物料。
60.如图1所示，下封头300的内部设有出口收集器310，在下封头300的下端对应于出口收集器310的位置设有出料口320。
61.如图4所示，出口收集器310上设有多个均匀分布的长圆孔311，长圆孔311的长为15-25mm，宽为5-15mm；孔间距为20-30mm；长圆孔311上覆有丝网，丝网的规格为30-60目；长圆孔311的底部设有与其连通的泪孔312，泪孔312的直径≤6mm。
62.上述出口收集器310，置于反应器底部的出口管路处，通过条形通孔以及上覆丝网的设置，能够有效避免反应器底部出现涡流以及催化剂、瓷球、杂物等固体颗粒进入出口管，堵塞出口管路或阀门的情况。
63.使用上述反应器，其反应条件为：管程的操作温度为130-160℃，操作压力为4-5mpa；壳程的操作温度为100-120℃，操作压力为1-1.2mpa。
64.本实用新型中用于费托合成烯烃制备烷基苯的反应器的工作原理如下：原料从进料口110进入进料分布器120中，通过进料分布器120将原料均匀地喷洒到开孔125内并进入各反应管220的顶部惰性瓷球221中，然后进入反应管220中部，在催化剂222的作用下完成反应，依次从反应管220的底部惰性瓷球223、支撑弹簧224，直至从反应管220移动至下封头
300中的，经出口收集器310收集后，液体从出料口320被排出。在反应过程中，冷却水出/入口用于调节反应管220的温度；放空口250用于排放气体；反应结束后，排净口290用于排净剩余物料。
65.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。