CN1007128B - 构成非均质合成反应器催化筐壁的方法及装置 - Google Patents

构成非均质合成反应器催化筐壁的方法及装置

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Abstract

本方法用于构成非均质合成反应器的催化剂筐壁，特别是插入于轴流式反应器的配气壁，它实质上使轴流式反应器改变为耗能低的径流式(或轴流—径流式)反应器。本方法的结构特征在于把配气壁分隔成几个区段并把每段的末端与由两件连接构件组成的装置连接，其中沿径向较长的构件伸出于配气壁外，它使整个装置定位和增强刚性，另一构件仅在催化床内侧方向稍有延伸。在催化剂筐内壁与多孔的配气板之间借助于圆棒或采用类同的多孔桥形板形成空气隙。

Description

本发明是关于一种方法，它用于构成非均匀合成反应器的催化剂筐壁，特别是插入轴流式反应器的配气壁，使轴流式反应器实质上改变为径流式的反应器，例如是径流式或轴流-径流式，其目的在于降低能耗。
本发明的内容也包括一种实现上述方法的装置。
在一系列早些时候的专利中（例如参阅美国专利NO.4372920和NO.4405562），申请人所描述的非均质合成反应器包含有若干个催化床，流过每个催化床的合成气体实质上是径向气流，例如，在催化床小的高度上流过轴向气流而在它的大部分高度上气流是径向流过的。这类新的反应器，特别是被称为“轴流-径流式”反应器能得到有利的效果，因而申请人已发表了某些特别简单却又十分有效的方法，它能使现有常用的全轴流式反应器（例如Kellogg型）改进为轴流-径流式或径流式反应器（可参阅瑞士专利申请号NO.2100/85-0，NO.3949/85-0和NO.3228/85-0），这种改进的目的是减少能耗。
在制造这些新的反应器，特别是为实现上述旨在改进低产量的轴流式反应器过程中，申请人发现，为获得气体分配均匀的关键之一在于改进催化剂筐壁的结构，同时还要考虑到这种筐壁应满足简单和结构坚固的要求，实际上必须考虑到上述的筐壁通常要装入现有反应器 的内部，它必须穿过一个小直径的检修孔，因而可以预见到它必定是由多构件组合的。上述这种具有多段构件的壁，特别是它的定中心，增强刚性和连接系统的结构对催化床能获得高的生产量是十分关键的（即最大限度地利用催化剂）。
本发明的目的是提供一种构成装有催化剂筐壁的方法，其特点在于每个筐壁被分隔成许多环形或多角（Poliginal）形单元。每个单元由一个可透气的大截面配气壁（例如多孔板形）和一个小截面的透气壁（例如呈网格状）组成。上述的第一个壁（或板）位于外层而上述第二个壁位于内部与催化剂相接触。两种壁的纵向边缘都用焊接方式固定：a）在一侧，沿纵轴平面看去，壁固定于一块呈平板形的连接板上，此板在一个方向上是朝着上述的配气板外部伸出，伸出的部分用来使配气壁定心并增加刚度;平板另一方向是伸入催化剂筐（装备有孔或类似结构）内的部分，通过夹紧装置（例如螺栓、拉链之类）作为连接相邻接的平板用。b）在另一侧，壁固定于沿纵轴线平面看去另一块平板上。此板伸入催化剂筐，用以连接（例如借助于螺栓、拉链或类似装置）上述的相邻连接板。上述的两壁可以相互接触也可以通过如下方法相互隔开形成气隙，用来进一步改善催化床内的气体的分配。形成气隙的方法是：例如使用一些彼此分隔开的圆棒或者使用带孔的桥板，在这种情况下，允许气体透过（例如是一种带孔的薄板），用来确保气体的正确分配。
能实现按本发明所述方法的装置的一种最佳实施例的特点在于：有两块在径向不同长度的连接板，在两块板各自的一个自由端用螺栓连接在一起，径向伸展最远的板与配气壁焊接住并伸出壁外，伸向外壁的芯筒壁，第二块板也是被焊接固定住并稍伸入催化床内。
本发明的各方面的优点可从以下最佳实例（但并非限定了范围）的附图说明中得以体现。
图1是一种在流行的反应器中由受让人使用取得专利的方法而得到改进的反应器纵向部分剖面示意图，即把一种轴流式反应器（例如耗能大的Kellogg型反应器）改进为耗能低性能优良的径流式反应器或通常称为“轴流-径流”式的反应器;
图2是图1中采用了本发明的催化剂筐壁方法的反应器的放大图，它是径向平面上一小段环形部分的横断面图;
图3是图2中所示筐壁上各段连接部位的径向横截面放大详图，它表示出第一种形成气隙的实施例;
图4是类似于图3的横截面图，它表示出第二种形成气隙的实施例;
图4A是多孔桥形壁的部分视图;
图4B是图4A中B-B横截面图。
图1是体现应用上述瑞士专利加以改进的各种型式反应器中的一种，对该专利的描述也作为本说明书的一部分。简要而言，反应器包括有外壳壁P;一个芯筒C（它的直径为Di并与外壳壁间形成气室E）;多个催化床Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，由上至下设置的各催化床的轴向高度Hi最好逐个增大;气体分配壁Fe，它呈多孔状并占有催化床的全高Hi，其直径为D′i;多孔的内壁Fi，所占高度为小于Hi的H′i，其直径为D′e;一根中心管T，其直径为De;以及一个热交换器S。新鲜空气从1处进入向上经空气室E在热交换器S处与流经中心管T的热气体进行热交换，随后一小部分空气穿过催化床顶部的开孔（A）并以轴流方向流过催化床第一个高度较小（高度为 Hi-H′i）的上部，而大部分空气以径流方向从（B）处穿入流过高度为H′i的部分。经过反应的气体在催化床的内区即中心管T与内壁Fi之间集聚并从反应器的顶部流出。图1中简略地表示出不同的急冷式气体分配器（2，3和4），它们最好采用如同瑞士专利申请NO.2221/87-7和NO.1025/86-2中所描述的结构与配置。
通过不断地对“轴流-径流”式反应器的构造进行试验研究以及对全轴流式反应器（即Kellogg型）实现最佳改进方案的研究，申请人已确证必须要对催化剂筐壁的制造予以特别关注。
本发明方法的最佳实例在图2中得到了体现，图中：CN（催化格栅）是催化筐的外部网格;DW（配气壁）是合成气体的配流壁;EB（原有的筐）是在轴流式反应器中已有的筒壁，它相应于图1中的芯筒C。
本发明的一个特点在于格栅CN被分隔成多段区域（环形或多角形）并在配气壁DW上设置有许多小孔FO，在格栅CN的每段区域都存在有空气隙I，它的形成或者是用相互以间距分隔并焊接固定在DW上的圆棒DI（见图3）或者是使用如同配气壁那样的带孔的桥形壁板（见图4，4A和4B）来实现的。整个装置的固定是借助于这样一种装置，它包含有：一个由两件1和2构成的肋条CO，1和2在其内侧端是通过锁定机构连接在一起，例如通过螺栓BO连接，而在另一侧两件的端部并不重合，板1在径向的伸展大于板2，板1在14和15（见图2）处与DW焊接住。板1具有延伸部20（见图3和图4），最末端20′是自由端或者说它稍稍离开EB的内壁表面，其脱离的程度是留有热膨胀的间距。板1具有使整个连接固定 装置定心并增强刚性的作用，且在16处提供作为格栅区段末端焊接固定的基板。板2在14′和15′处与配气壁DW焊接固定，但相对于DW仅少许伸出。在16′处板2与格栅CN区段的另一末端焊接固定。换言之，本发明的系统，格栅壁CN被分隔成N个区段S1，S2，…SN，每一区段Si的一端（见图2）在16处固定在定心板1上，而另一端则固定在径向上较短的板2上。如上所述，在格栅壁区段Si与相对应的多孔配气壁DW间气隙I或是通过把各根相隔有间距的圆棒DI焊接固定在配气壁的实体部位（即不能焊在DW的孔FO部位，否则会产生节流作用）或是使用一种类似于配气壁DW的带孔桥形板实现的（如图4，4A和4B所示）。在这些图中可看到在多孔配气壁DW和格栅CN之间没有圆棒DI而为带孔的桥形板LFP所取代，其凹入部BA的直径实质上与固定在BA上的格栅壁CN的外径相等，而带孔桥形板的另一凸起部PO其直径实质上与PO部相固定的配气壁DW的内径相同。在BA和PO之间由线26和27所划定形成很小的间距LU，形成该间距LU的两区域因而彼此分隔开，由于DW上的孔FO使得两区域处于不同相，故从孔FO沿径向进入的气体要先沿轴向流过一小段距离然后通过微小间距LU和LU′进入格栅CN的孔40。

Claims (5)

1、一种用于构成非均质合成反应器的催化剂筐壁，特别是插入于轴流式反应器中的配气壁的方法，它用来使轴流式反应器改变成耗能低的径流式或轴流-径流式反应器，该方法的特征在于：每个筐壁都被分隔成若干个环形或多角形区段，每个区段由一块可透气的大截面配气壁(例如呈多孔板形)和一个小截面的透气壁(例如呈格栅状)组成，上述的配气壁(或板)位于外部而上述透气壁位于内部与催化剂相接触，两壁的纵向边缘都以焊接固定：a)在一侧，固定于沿纵轴线平面看去呈平板形的一块连接平板上，此板在一个方向上是向上述配气壁的外部伸出，而在另一个方向上伸向催化剂筐内，平板向外伸出于配气壁的部分用来使配气壁定心，而伸入于催化床内(设置有孔或类似装置)的平板部分通过夹紧装置(例如螺栓、拉链或类似装置)与相邻的连接平板相连接，b)在另一侧，固定于沿纵轴线平面看去呈平板形的另一块连接平板上，此板伸入催化剂筐(设置有孔或其他系统)用以连接(例如借助于螺栓、拉链或类似装置)上述的相邻连接平板。
2、按权利要求1所述方法，其特征在于：在上述的配气壁或多孔配气板与较小截面的透气壁（例如由格栅构成）之间形成气隙。
3、按权利要求1或2所述方法，其特征在于：在多孔的配气板朝向格栅的表面上插入并固定有分隔构件。
4、按权利要求1或2所述方法，其特征在于：形为多孔桥形板的配气壁通过它的隆起部分构成所要求的气隙。
5、一种能实现上述权利要求所述方法的装置，其特征在于包括两块径向伸展长度不同的连接平板和一个螺栓，所述螺栓把两板各自的一个自由端固定住，两板中伸展长的第一平板被焊接固定并越过配气壁伸向芯筒的内壁，第二平板稍稍伸出与第一平板叠合并被焊接固定在多孔的配气壁上。
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