CN105413593A - 管道式气固相反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道式气固相反应器，包括具有进气通道的进气套头，具有出气通道的出气套头，两端贯通具有中空反应物容置腔的管道式反应器主体，管道式反应器主体的一端具有公插接头连接结构，另一端具有母套接头连接结构，进气套头和出气套头具有与管道式反应器主体连接端相适配的连接结构，进气套头插接或者套接在管道式反应器主体的进气端，出气套头插接或者套接在管道式反应器主体的出气端，连接处设置有密封件；进气套头上设置有与进气通道相连通的进气管，出气套头上设置有与出气通道相连通的出气管；反应物容置腔的进气口和出气口均设置有气体分布板。本发明为固相反应物或者催化剂颗粒装卸方便的管道式气固相反应器。

Description

管道式气固相反应器

技术领域

本发明涉及化工反应设备技术领域，具体涉及一种管道式气固相反应器。

背景技术

在工业生产技术领域，气固相接触反应，是将固相反应物或者催化剂加工成颗粒状，将其堆积在反应容器中，形成具有一定高度的床层，再让气相反应物加压通过床层，气相反应物通过床层时和固相反应物产生接触，从而完成气固相接触反应。在工业生产技术领域，用于气固相接触反应的反应器主要有单层固定床反应器、多层塔式固定床反应器、列管团定床反应器、流化床反应器。

单层固定床反应器，通常采用为立式结构，其采用将进气套头和出气套头集成在反应器罐体上设计思路，进气套头上设置有气体进口，出气套头上设置有气体出口，将颗粒状固相反应物或者催化剂填充在反应器内腔内，对气相反应物进行加压，从气体进口进入反应器内腔，气固相接触反应产生的反应产物从气体出口输出。单层固定床反应器,如果要用于处理大流量气体反应物，如对天然气井输出的天然气进行脱硫处理，需要装填很多固相反应物或者催化剂颗粒，导致单层固定床反应器直径较大，高度较高，制造成本很高，固相反应物或者催化剂颗粒换装难度大，作业量也很大。

多层塔式固定床反应器，是将多个单层固定床按照塔式结构集成一个反应器，每个单层固定床装填固相反应物或者催化剂，让气相反应物逐个通过单层固定床，最后从气体出口输出。多层塔式固定床反应器，气相反应物会通过，每个单层固定床，大幅增加气相反应物和固相反应物的接触几率，提高气固相反应的充分性。如公开号为CN203183988U的中国专利文献，公开一种苯烷基化固定床反应器，包括筒体，筒体上、下端分别有入料口、出料口，入料口内设置入口分布器，出料口处有收集器，筒体内设置上下布置的数段固定床层，每段固定床层均包括催化剂层和瓷球层，催化剂层内设置温度计套管，相邻固定床层之间从上至下依次设置中间进料分布器和人孔，温度计套管、中间进料分布器和人孔均设置在筒体侧壁上。

多层塔式固定床反应器，由于多层塔式固定床反应器高度较高，需要采用专用的吊装设备协助固相反应物或者催化剂装卸；由于多层塔式固定床反应器每层的固相反应物或者催化剂的装填高度较高，经过长时间使用后，固相反应物或者催化剂被压实，卸除作业非常困难，作业人员的劳动强度很大，卸除作业产生的粉尘量很大，环保性差。每次装卸固相反应物或者催化剂颗粒的作业时间长，严重影响到正常生产作业。同时，多层塔式固定床反应器整体重量较大，需要坚固的基础支撑反应器，这就极大增加多层塔式固定床反应器的搭建成本。

列管式固定床反应器，由多根反应管并联构成，反应管内装填有颗粒状固相反应物或者催化剂，管径通常在25～50mm之间，长度一般在几米到数十米之间，管数可多达上万根。生产时，气相反应物在装填有颗粒状固相反应物或者催化剂的多根反应模块中迂回通过，从而大幅增加气相反应物和固相反应物的接触几率，提高气固相反应的充分性。但是，由于其直径小，长度长，固相反应物或者催化剂颗粒装填时，需要逐根装填，边装边测量每根反应模块中的固相反应物或者催化剂层高度，对每根反应器进行压差测试，作业人员的作业难度大，劳动强度大。

流化床反应器，也叫沸腾床反应器，其主要采用炉体结构，具体是在炉体壳体的底部设置进气口，炉体壳体的顶部设置出气口，在炉体壳体的中间部位设置固相反应物或者催化剂加料口，在炉体内腔的底部设置气体分布板。流化床反应器工作时，气相反应物从进气口进入，经气体分布以适当速度进入反应器内腔反应段，气相原料气将从加料口加入的固相反应物或者催化剂吹起，固相反应物或者催化剂漂浮在气体中做不规则的激烈运动，从而在反应器内腔反应段形成，流态化固相反应物或者催化剂沸腾层，固相反应物或者催化剂颗粒在气相反应物气流的作用下，发生碰撞和剪切摩擦，将固相反应物或者催化剂颗粒碰碎，固相反应物或者催化剂快速掺混，充分接触，产生气固反应，反应产生的气相反应产物从顶部的出气口输出。从出气口输出的还有大量的固相反应物或者催化剂颗粒，需要采用收尘系统回收气相反应产物中的固相颗粒，气固分离的要求也很高。

流化床反应器和其他气固相反应器相比，在体积上更大，结构上更复杂，制造成本更高，且固相反应物或者催化剂颗粒磨损流失严重，使用成本也更高，特别不适合使用表面型颗粒状催化剂的气固相反应，如对天然气井输出的天然气进行脱硫处理。

传统卧式气固相反应器，气体反应物经进气口进入后，刚开始还能在固相床层中均匀分布。但由于气体反应物比较轻，在固相床层中流动过程中逐渐向固相床层的上部聚集，气体反应物和固相反应物或者催化剂颗粒表面接触的机会也就越来越少，气体反应物转换越来越不充分。因此，卧式气固相反应器，很少用于气固相反应，特别是用于工业生产。

综上所述，在工业生产技术领域，现有的单层固定床反应器，其采用将进气套头和出气套头集成在反应器罐体上设计思路，无法拆卸。如果其中的一个组件报废，整个单层固定床反应器报废；固相床层更换时，需要在工作现场，采用人工方式清除反应器罐体内无法使用的固相床层，再采用人工方式向除反应器罐体内装填新的固相床层；现有多层塔式固定床反应器，其采用具有地面基础的塔式结构，固相床层从上到下顺次间隔设置在塔式结构的设计思路。多层塔式固定床反应器装备时，需要搭设固定支架，及采用大型吊装设备作为组件运转装置才能实现。固相床层更换时，需要大型吊装设备配合，才能逐层更换床层的固相床层；现有的列管式固定床反应器，其采用多根反应管并联构成的设计思路。将多根反应模块设置在容器，装配难度大，装配工作量也很大，相应地，更换反应模块的作业难度也很大；固相床层更换时，需要采用人工逐根更换反应模块内的固相床层，且还要确保每根反应模块的固相床层高度一致，作业人员的作业难度大，劳动强度大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种固相反应物或者催化剂颗粒装卸方便的管道式气固相反应器，从而进一步增强气固相反应器工业生产中使用的方便性，大幅缩短固相反应物或者催化剂颗粒装卸周期，提高气固相反应器的适用范围。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

管道式气固相反应器，包括具有进气通道的进气套头，具有出气通道的出气套头，两端贯通具有中空反应物容置腔的管道式反应器主体，管道式反应器主体的一端具有公插接头连接结构，另一端具有母套接头连接结构，进气套头和出气套头具有与管道式反应器主体连接端相适配的连接结构，进气套头插接或者套接在管道式反应器主体的进气端，出气套头插接或者套接在管道式反应器主体的出气端，连接处设置有密封件；进气套头上设置有与进气通道相连通的进气管，出气套头上设置有与出气通道相连通的出气管；管道式反应器主体的反应物容置腔的进气口和出气口均设置有可拆卸的气体分布板。

进一步，管道式反应器主体长度与反应物容置腔直径之比大于或者等于3:1。

进一步，管道式反应器主体包括至少两个反应模块，反应模块的一端具有公插接头，另一端具有母套接头，公插接头与母套接头之间的反应模块管腔为反应物容置腔，反应物容置腔的进气口和出气口均设置有气体分布板；至少两个反应模块通过后反应模块的公插接头插接前反应模块的母套接头顺次串联构成管道式反应器主体，连接处设置有密封件，前后两个反应模块，通过设置在前反应模块母套接头外周的紧固连接件的被连接件和对应设置在后反应模块外周相适配的紧固连接件的连接件紧固连接。

进一步，反应模块的反应物容置腔为具有缩径结构的圆筒状内腔，缩径结构为向内筒腔体内突出的环形台阶状壁体。

进一步，反应模块的反应物容置腔的进气口段和出气口段均具有缩径结构。

进一步，紧固连接件为具有锁体和扣体的锁扣。

进一步，密封件为设置在反应模块的公插接头外圈的至少一个O型密封圈。

进一步，管道式气固相反应器，还包括套设在管道式反应器主体上的保护套管，保护套管两端部分别集成有进气套头结构和出气套头结构，保护套管的进气套头结构部设置有进气管，保护套管的出气套头结构部设置有出气管。

进一步，保护套管包括开口端具有法兰盘的U型管体，与法兰盘固定连接的封口盖板，保护套管的凹弧段具有出气套头结构，出气套头结构具有与管道式反应器主体的公插接头相适配的母套接头，出气套头结构上设置有出气管，保护套管的开口段具有可拆卸的限位圈筒，限位圈筒具有与管道式反应器主体的母套接头相适配的公插接头，限位圈筒、法兰盘、封口盖板、及限位圈筒外周的管体构成保护套管的进气套头结构，限位圈筒外周的U型管体上设置有与限位圈筒内腔相连通的进气管。

进一步，管道式气固相反应器，管道式反应器主体外周壁体上，沿着管道式反应器主体轴线方向，成对开设有行走轮设置腔，行走轮设置腔中设置有行走轮，行走轮的轮沿露出行走轮设置腔，行走轮可沿着管道式反应器主体轴线方向转动。

本发明的管道式气固相反应器适用于天然气田的天然气脱硫处理，当然还适用于和天然气脱硫处理工艺相同或者相近的气固相反应，及采用单层固定床反应器、多层塔式固定床反应器、列管式固定床反应器能完成的气固相反应。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的管道式气固相反应器，可以采用设置成本很低的卧式布置方式进行设置，管道式气固相反应器能快速转移到新的工作环境中进行使用，气固相反应的设备使用成本低；气体反应物气流以横向均匀分布的平推流流型在固相床层中推进，吹动固相反应物或者催化剂颗粒，使固相床层保持较松散的状态，从而使固相床层可以装填更多催化剂，固相床层更深，气体反应物可以和固相反应物或者催化剂颗粒表面产生充分接触，气体反应物转换充分，转换效率高。本发明的管道式气固相反应器，采用模块化分体设计，快速插接或者套接结构。只需简单推顶操作，就能实现管道式反应器主体与进气套头、出气套头之间的装配；只需简单拉拔操作，就可以将管道式反应器主体从管道式气固相反应器上拆离下来；只需取出公插接头或者母套接头气体通道中的一块气体分布板，就可以实现固相床层的更换，固相床层更换时间都极短。从整体上看，固相反应物或者催化剂颗粒装卸方便，装卸周期短，固相床层更换对工业生产的影响很小，非常适用于需要不间断或者短间断处理的气体反应物进行处理，如对天然气井喷出的天然气的脱硫处理。

相较于现有固定床反应器，本发明的管道式气固相反应器，其可以采用设置成本很低的可移动卧式布置方式；固相床层长期保持松散状态，固相床层深度可以较大，气体反应物和固相反应物或者催化剂颗粒接触充分，气体反应物转换充分，且转换效率高，固相反应物或者催化剂使用效率高，使用成本低；固相反应物或者催化剂颗粒装卸方便，固相床层装卸周期短，更换时间极短，能实现气体反应物转换的快速恢复。

2、本发明的管道式气固相反应器，通过优化管道式反应器主体长度与反应物容置腔直径之比，使气体反应物流动的均匀性得到提高，从而进一步提高气体反应物转换的充分性，提高气体反应产物的质量，使本发明的管道式气固相反应器更符合工业生产的需要；通过采用分段式模块化构成管道式反应器主体，对管道式反应器主体固相床层设置结构进行优化，有效扩展管道式反应器主体内固相床层厚度，实现气体反应物在管道式反应器主体进行级联反应，从而使本发明的管道式反应器主体既可用于对气体反应物进行多级提纯处理，也可用于对气体反应物进行逐类去除杂质处理，从而进一步扩展本发明的管道式气固相反应器的应用能力和应用深度；通过优化反应物容置腔的结构，使气体反应物气流在固相床层中以接近于平推流方式推进，增加气体反应物和和固相反应物或者催化剂颗粒表面接触几率，从而进一步提高气体反应物的转换效率和转换质量；通过优化缩径结构设置位置，使反应物容置腔中的气体反应气流重新聚流，使气体反应物气流在固相床层中流动最大程度地接近于平推流流型，气体反应物和和固相反应物或者催化剂颗粒表面最大程度地接触，从而进一步提高管道式气固相反应器的气固相反应质量和气固相反应效率。

3、本发明的管道式气固相反应器，采用具有锁体和扣体的锁扣作为紧固连接件，其具有结构简单，使用方便，紧固性强，防振动性好，可以重复使用多次，从而进一步提高紧固连接实现的简单性和有效性；采用O型密封圈为密封件，将其设置在反应模块的公插接头外圈，在管道式反应器主体装配的同时就可以实现连接处的密封，在反应模块维护时，不需要对O型密封圈做其他处理；在管道式反应器主体使用时，O型密封圈提供密封预紧力和其具有的良好的自密封作用，从而进一步提高密封连接实现的简单性，和提高密封连接的有效性；通过在管道式反应器主体外周设置保护套管，从而进一步提高管道式反应器主体的使用寿命和适用范围，进一步提高气固相反应的安全性，进一步降低管道式反应器主体的制作成本和维护成本；由于优化保护套管的结构，可有效降低保护套管制作成本，进一步降低具有保护套管的管道式气固相反应器的装配难度，提高装配效率；由于在管道式反应器主体上成对设置有行走轮，从而将管道式反应器主体外周与保护套管内壁的滑动摩擦阻力，转换成行走轮与保护套管内壁的滚动摩擦阻力，极大降低管道式反应器主体装卸所需施加的力，从而进一步降低高管道式反应器主体装卸难度，提高装卸效率。

附图说明

图1为本发明的管道式气固相反应器的结构示意图。

图2为本发明的反应模块组件公插接头侧的结构示意图。

图3为本发明的反应模块组件母套接头侧的结构示意图。

图4为本发明的反应模块组件的剖面结构示意图。

图5为本发明的锁扣紧固连接件的结构示意图。

图6为具有缩径结构的反应模块组件的剖面结构示意图。

图7为在反应模块管壁外侧开设行走轮设置腔的结构示意图。

图8为具有的保护套管的管道式气固相反应器的结构示意图。

图9为本发明的管道式气固相反应器的保护套管组件的结构示意图。

图10为本发明的具有的保护套管的管道式气固相反应器的进气端的结构示意图。

图11为本发明的具有的保护套管的管道式气固相反应器的出气端的结构示意图。

图1至图11中的附图标记分别表示为：1-管道式反应器主体，2-进气套头，3-出气套头，4-进气管，5-出气管，6-反应模块，7-保护套管，401-进气管阀，501-出气管阀，601-反应物容置腔,602-公插接头，603-母套接头,604-气体分布板,605-紧固连接件，606-O型密封圈，607-缩径结构，608-行走轮设置腔，609-行走轮，6051-扣体，6052-锁体，701-保护套管管体，702-法兰盘，703-封口盖板，704-限位圈筒。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1至图5所示，本发明的管道式气固相反应器，包括具有进气通道的进气套头2，具有出气通道的出气套头3，两端贯通具有中空反应物容置腔的管道式反应器主体1，管道式反应器主体1的一端具有公插接头连接结构，另一端具有母套接头连接结构，进气套头2和出气套头3具有与管道式反应器主体1连接端相适配的连接结构，进气套头2插接或者套接在管道式反应器主体1的进气端，出气套头3插接或者套接在管道式反应器主体1的出气端，连接处设置有密封件；进气套头2上设置有与进气通道相连通的进气管4，出气套头3上设置有与出气通道相连通的出气管5；管道式反应器主体1的反应物容置腔的进气口和出气口均设置有可拆卸的气体分布板。

需要说明的是，管道式反应器主体1两端的气体套头，在设计上没有明确的限制，也即均可以作为进气套头2和出气套头3使用，当其中的一个作为进气套头2使用，相应其上设置的连接气管为进气管4，那么另外一个就作为出气套头3使用，相应其上设置的连接气管为出气管5。

本发明的管道式气固相反应器的工作环境中，包括气体反应物气源、气体反应产物收纳容器或者收纳管网，通常将管道式气固相反应器设置在气体反应物气源附近，气体反应物气源管道连接进气管4，气体反应产物收纳容器或者收纳管网管道连接出气管5。如图1所示，为了便于进气管4和出气管5的启闭，通常还在进气管4上设置进气管阀401，在出气管5上设置出气管阀501。

在将本发明的管道式气固相反应器布置在工作环境中时，可以采用进气口在上出气口在下的立式布置方式，更重要的是，还可以采用进气口和出气口水平布置或者类似于水平布置的卧式布置方式。立式布置方式通常采用固定支架来实现；卧式布置方式，最简单的设置方式是直接将管道式气固相反应器摆放在地面，当然也可以摆放在简单的设置基座上，还可以将管道式气固相反应器设置在移动装置上，如具有相应载重能力的汽车。

现有的固定床气固反应器，不论是单层固定床反应器，或者多层塔式固定床反应器，还是多根细长反应管并联构成的列管式固定床反应器，均采用进气口在上出气口在下的立式布置方式。该立式布置方式，在进行气固相反应时，从进气口进入的加压气体反应物向下通过固相床层，气体反应物和固相床层内的固相反应物或者催化剂颗粒表面产生接触，转换成气体反应产物，气体反应产物从出气口流出。气体反应产物转换的过程，也是气体反应物气流对固相床层加压的过程，同时，也是固相床层的上层固相反应物或者催化剂颗粒对下层固相反应物或者催化剂颗粒加压的过程，因此，固定床气固反应器使用的过程，也是其内的固相床层逐渐被压实的过程。

固定床气固反应器使用一段时间后，固相床层压降增加，如果要继续采用该反应器进行气固相反应，就需要对气体反应物施加更大的气压，相应固相床层的压实度也会增大，气固相反应的成本也会相应增加。固相床层的压实的过程也是气体反应物与固相反应物或者催化剂颗粒表面接触几率减少的过程，气体反应物转换率降低的过程。为了确保气体反应物的转换率，就需要将还具有很多活性成分的相应固相床层整体换新，造成固相反应物或者催化剂的浪费，增加了气固相反应成本。

本发明的管道式气固相反应器，可以采用卧式布置方式。在进行气固相反应时，从进气口进入的加压气体反应物，以平推流流型水平通过固相床层，行进过程中，加压气体反应物平推流吹动床层的固相反应物或者催化剂颗粒，使它们保持松动状态，也相应抵消部分上层固相反应物或者催化剂颗粒对下层固相反应物或者催化剂颗粒压力，从而使床层长期保持在松散状态。这样气体反应物可以长期同固相反应物或者催化剂颗粒表面产生充分接触，快速转换成气体反应产物，气体反应产物从出气口流出。由于固相床层被压实的速率不高，压实度长期保持在较小状态。因此，固相床层深度可以更大，而固相床层压降仍然维持较低水平，只有在固相床层的固相反应物或者催化剂颗粒的活性成分满足不了气固相反应需要的时候，才需要更换床层。

相较于立式布置的单层固定床反应器，卧式布置的本发明的管道式气固相反应器，固相床层可以长期保持松散状态，床层可以更深，气体反应物可以长期和固相反应物或者催化剂颗粒表面产生充分接触，气体反应物转换充分，转换效率高，气体反应物处理流量大，更适用于对天然气井采出的天然气进行脱硫处理。相较于单层固定床反应器，本发明的管道式气固相反应器，床层更换频率低，床层固相反应物或者催化剂颗粒浪费少，气固相反应成本低。

相较于立式布置的多层塔式固定床反应器，卧式布置的本发明的管道式气固相反应器，不需要坚固的设置基础，设置成本很低；能快速转移到新的工作环境中，也即一套管道式气固相反应器，只需要很少的运输费用就可以相继工作在不同的环境中，如天然气田的多个天然气井采用同一套管道式气固相反应器进行天然气进行脱硫处理，又如同一个炼钢厂采用同一套管道式气固相反应器进行高炉煤气去杂质处理。相较于多层塔式固定床反应器，本发明的管道式气固相反应器可以快速转换工作环境，气固相反应的设备使用成本低，床层的固相反应物或者催化剂颗粒浪费少，气固相反应成本低。

相较于多根细长反应管并联构成的列管式固定床反应器，本发明的管道式气固相反应器，取得结构简单，维护方便，可以快速转换工作环境，气固相反应的设备使用成本和维护成本均低，床层的固相反应物或者催化剂颗粒浪费少，床层的更换简单，气固相反应成本低的技术效果。

在设计时，本发明采用模块化分体设计思路，将管道式气固相反应器分解成气体反应物输入单元、气体反应物转换单元、气体反应产物输出单元。如图1所示，同时参照图2至图4所示，气体反应物输入单元包括具有进气通道的进气套头2，和设置在进气套头2上与进气通道相连通的进气管4；气体反应产物输出单元包括具有出气通道的出气套头3，和设置在出气套头3上与出气通道相连通的出气管5；气体反应物转换单元为两端贯通具有中空反应物容置腔的管道式反应器主体1，管道式反应器主体1的反应物容置腔的进气口和出气口均设置有可拆卸的气体分布板；为了便于气体反应物输入单元与气体反应物转换单元之间的装配组合，及便于气体反应物转换单元与气体反应产物输出单元之间的装配组合，在连接结构上采用管道式反应器主体1的一端具有公插接头连接结构，另一端具有母套接头连接结构，进气套头2和出气套头3具有与管道式反应器主体1连接端相适配的连接结构。装配时，将进气套头2插接或者套接在管道式反应器主体1的进气端，出气套头3插接或者套接在管道式反应器主体1的出气端，连接处设置有密封件，就可完成管道式气固相反应器装配。管道式反应器主体1维护时，只需简单的拉拔操作，就可以实现进气套头2和管道式反应器主体1分离，或者实现出气套头3和管道式反应器主体1分离，或者让管道式反应器主体1均和进气套头2、出气套头3分离。

上述管道式反应器主体1，为两端贯通具有中空圆筒状管腔的压力容器管道。其可以采用单管结构，也可以多根反应模块6串接构成。其制作材料为压力容器制作材料，如工程塑料、碳纤维、玻璃钢、结构陶瓷、碳钢、合金钢、钛材等相关工程材料。

上述反应物容置腔，为管道式反应器主体1的内筒腔体。在其内装填满相反应物或者催化剂颗粒，以形成气固相反应的床层，反应物容置腔的长度为床层的深度。气体反应物进入反应物容置腔后，在固相床层内以平推流流型流动，和固相反应物或者催化剂颗粒表面产生接触，转换成气体反应产物。反应物容置腔的内腔结构为圆筒状，圆筒状内腔结构的反应物容置腔，相对于其他形状内腔结构的反应物容置腔，其截面周长最短，外周表面积最小，在相同容积和长度的情况下，从反应物容置腔外周边部通过的气体反应物量也最少。

上述气体分布板，为圆盘状结构，其上具有多个气体通孔。将其设置在反应物容置腔的进气口和出气口，设置在进气口的气体分布板将气体反应物气流进行重新分布，使气体反应物气流以横向均匀分布的平推流的形式进入反应物容置腔，也即进入固相床层；设置在出气口的气体分布板，从横向汇流反应物容置腔出气口处的气体反应产物气流；设置在进气口的气体分布板和设置在出气口的气体分布板结合起来，实现将固相反应物或者催化剂颗粒封堵在反应物容置腔中，以形成稳定的固相床层结构。通常设置在进气口的气体分布板和设置在出气口的气体分布板在规格尺寸上存在差别，当然也可以一样。气体分布板的制作材料，为耐腐蚀的工业型材，通常采用管道式反应器主体1的制作材料相同或者相近的材料作为气体分布板的制作材料。

上述进气套头2和出气套头3，为压力容器，如压力管道的端头密封部件，其具有中空的气体通道。在结构上，其可以采用压力容器的封头结构，如果管道式反应器主体1上还套设有保护套管7，则进气套头2和出气套头3可以被集成在保护套管7上，也即利用保护套管7两端的封口结构设计进气套头2和出气套头3，只要该封口结构能设置与气体通道相连通的进气管4或出气管5即可。进气套头2和出气套头3的制作材料为压力容器制作材料，如工程塑料、碳纤维、玻璃钢、结构陶瓷、碳钢、合金钢、钛材等相关工程材料。

上述进气管4和出气管5，为压力容器的气体进出管。其制作材料为压力容器制作材料。

上述公插接头连接结构，为具有插接结构的管道连接部件，其具有气体通道，该气体通道与反应物容置腔相连通；上述母套接头连接结构，为具有套接结构的管道连接部件，其具有气体通道，该气体通道与反应物容置腔相连通；公插接头连接结构和母套接头连接结构，可以采用一体成型的方式，如铸造成型，冲压成型，设置在管道式反应器主体1的两端部，也可以采用分体设计和制造，固定连接结合密封连接的方式分别固定设置在管道式反应器主体1的两端部，固定连接的方式可以是焊接连接，也可以是螺纹连接。为了便于气体分布板的装卸，气体分布板通过过盈配合的方式设置在进气口和出气口对应的公插接头连接结构、母套接头连接结构的气体通道内。公插接头连接结构和母套接头连接结构的制作材料和管道式反应器主体1的制作材料相同或者相近。

上述密封件，设置在连接处，以防止气体反应物从连接处泄露。如果设置在连接端面处，则通常为端面密封圈，其材料为橡胶或者硅胶；如果设置在相互嵌套处，则通常为O型密封圈，其材料为橡胶或者硅胶；如果设置在连接处的外周，则密封件包括紧固套，和填充在紧固套和管体之间的密封填料。

在上述组件制造过程中，本领域的技术人员，根据气体反应物的处理总量、处理流量、施加给气体反应物的气压，确定管道式反应器主体1的规格尺寸及制作材料，进气套头2和出气套头3的规格尺寸及制作材料，公插接头连接结构和母套接头连接结构的规格尺寸及制作材料；根据气体反应物的处理流量、施加给气体反应物的气压、进气套头2和出气套头3的规格尺寸，对应确定进气管4和出气管5的规格尺寸及制作材料；根据反应物容置腔内的固相反应物或者催化剂床层厚度，公插接头连接结构和母套接头连接结构的气体通道的内径尺寸，及所要达到的气体分布或者汇流效果，对应确定设置在公插接头连接结构气体通道内的气体分布板的规格尺寸，和设置在母套接头连接结构气体通道内的气体分布板的规格尺寸。

对上述组件进行装配时，如图1所示，同时参照图2、图3、图4所示，本领域的技术人员，在管道式反应器主体1的两端分别设置公插接头连接结构和母套接头连接结构，固定连接方式通常是焊接连接，且要保证焊接连接的密封质量；在公插接头连接结构的气体通道内，通过过盈配合设置气体分布板，向反应物容置腔填充固相反应物或者催化剂颗粒，直到反应物容置腔填满，在母套接头连接结构的气体通道内，通过过盈配合设置气体分布板，将反应物容置腔封闭；在进气套头2设置与其进气通道相连通的进气管4，在进气管4上设置进气管阀401，在出气套头3设置与其出气通道相连通的出气管5，在出气管5上设置出气管阀501，将进气套头2插接或者套接在管道式反应器主体1的进气端，将出气套头3插接或者套接在管道式反应器主体1的出气端，在连接处设置密封件。通过上述步骤可以制成本发明的管道式气固相反应器。

采用本发明的管道式气固相反应器进行气固相反应时，将其卧式布置便于管道连接气体反应物气源，同时也便于管道连接气体反应产物收纳容器或者收纳管网的位置。在将进气管阀401和出气管阀501关闭后，将进气管4管道连接气体反应物气源，将出气管5管道连接气体反应产物收纳容器或者收纳管网，并检查连接的密封性；其后，相继开启气体反应物气源、进气管阀401和出气管阀501，向管道式反应器主体1内注入气体反应物气流，气体反应物气流在反应物容置腔进气口的气体分布板进行重新分布，通过气体分布板的通气孔以平推流进入反应物容置腔内的固相床层，气体反应物平推流在固相床层内推进的过程中，吹动固相反应物或者催化剂颗粒，也即气体反应物和固相反应物或者催化剂颗粒表面充分接触，转换成气体反应产物，前期转换成的气体反应产物和没有转换的气体反应物，以平推流的形式，继续在固相床层中推进，待该平推流到达反应物容置腔出气口的床层时，绝大多数气体反应物基本上已经转换成气体反应产物，气体反应产物气流在反应物容置腔出气口的气体分布板处汇流，经出气套头3的出气管5输出到气体反应产物收纳容器或者收纳管网。

当本发明的管道式气固相反应器使用一段时间后，如果检测到出气管5流出的气体反应产物的指标含量接近控制阈值时，如在进行天然气脱硫处理时，检测到从出气管5流出的天然气中的硫含量接近控制阈值时，就开始着手进行管道式反应器主体1更换。

采用一根备用的管道式反应器主体1，将其公插接头连接结构的气体通道内的气体分布板取下，向反应物容置腔内填充新的固相反应物或者催化剂颗粒，反应物容置腔填满后，将气体分布板装回公插接头连接结构的气体通道内，将反应物容置腔封闭，将该待用管道式反应器主体1放置到正使用的管道式气固相反应器旁。相继关闭进气管阀401和出气管阀501，通过拉拔操作，将前使用的管道式反应器主体1拆卸下来，通过推顶操作，将待用管道式反应器主体1两端分别插接或者套接进气套头2和出气套头3，在连接处设置密封件，完成管道式反应器主体1的更换。其后，相继开启进气管阀401和出气管阀501，就可以采用新装上的管道式反应器主体1进行气固相反应。

如果没有备用的管道式反应器主体1，在关闭进气管阀401和出气管阀501后，拉拔出气套头3，将出气套头3卸下，取下与出气套头3连接端的管道式反应器主体1的气体分布板，将管道式反应器主体1反应物容置腔内的使用过后的固相反应物或者催化剂颗粒倒出，向反应物容置腔内填充新的固相反应物或者催化剂颗粒，反应物容置腔填满后，将气体分布板装回。接着通过插接或者套接将出气套头3装上，在连接处设置密封件，完成反应物容置腔内的固相床层更换。其后，相继开启进气管阀401和出气管阀501，就可以采用新装填的固相床层进行气固相反应。

显然，不论是采用直接更换管道式反应器主体1的方式，还是采用更换管道式反应器主体1内的床层，固相反应物或者催化剂颗粒的换新实现过程都极短。

以上是本发明的基础实施方式。从上述实施过程可以看出：设置有进气管4的进气套头2，具有密封管道式反应器主体1的进气端，并提供气体反应物输入的封气体通道的技术作用；设置有出气管5的出气套头3，具有密封管道式反应器主体1的出气端，并提供气体反应产物输出的密封气体通道的技术作用；两端贯通具有中空反应物容置腔的管道式反应器主体1，具有为气体反应物和固相反应物或者催化剂颗粒相互接触产生转换，提供空间环境的技术作用；其中，反应物容置腔，具有容纳和堆积固相反应物或者催化剂颗粒，形成固相床层的技术作用，水平设置的反应物容置腔，还具有为气体反应物气流提供平推流运行的气体通道的技术作用，当然该平推流是在固相床层中流动的；设置在进气口的气体分布板，具有对输入气体反应物气流进行重新分布，使气体反应物气流以横向均匀分布的平推流的形式进入固相床层，并在固相床层中向前推进的技术作用；设置在出气口的气体分布板，具有从横向汇流反应物容置腔出气口处的气体反应产物气流的技术作用；设置在进气口的气体分布板和设置在出气口的气体分布板结合起来使用，还具有将固相反应物或者催化剂颗粒封堵在反应物容置腔，形成稳定的固相床层的技术作用；公插接头连接结构和母套接头连接结构，具有快速组合连接进气套头2和出气套头3的技术作用，还具有可拆卸地设置气体分布板的技术作用；密封件，具有将连接处密封，防止气体反应物从连接处泄露，使管道式气固相反应器成为密封的压力容器的技术作用。

本发明的各组件在技术上相互关联、功能上相互支持、使用上相互配合，从而使本发明的管道式气固相反应器，可以采用设置成本很低的卧式布置方式进行设置，管道式气固相反应器能快速转移到新的工作环境中进行使用，气固相反应的设备使用成本低；气体反应物气流以横向均匀分布的平推流流型在固相床层中推进，吹动固相反应物或者催化剂颗粒，使固相床层保持较松散的状态，从而使固相床层可以装填更多催化剂，固相床层更深，气体反应物可以和固相反应物或者催化剂颗粒表面产生充分接触，气体反应物转换充分，转换效率高。本发明的管道式气固相反应器，采用模块化分体设计，快速插接或者套接结构。只需简单推顶操作，就能实现管道式反应器主体1与进气套头2、出气套头3之间的装配；只需简单拉拔操作，就可以将管道式反应器主体1从管道式气固相反应器上拆离下来；只需取出公插接头连接结构或者母套接头连接结构气体通道中的一块气体分布板，就可以实现固相床层的更换，固相床层更换时间都极短。从整体上看，固相反应物或者催化剂颗粒装卸方便，装卸周期短，固相床层更换对工业生产的影响很小，非常适用于需要不间断或者短间断处理的气体反应物进行处理，如对天然气井喷出的天然气的脱硫处理。

相较于现有固定床反应器，本发明的管道式气固相反应器，其可以采用设置成本很低的可移动卧式布置方式；固相床层长期保持松散状态，固相床层深度可以较大，气体反应物和固相反应物或者催化剂颗粒接触充分，气体反应物转换充分，且转换效率高，固相反应物或者催化剂使用效率高，使用成本低；固相反应物或者催化剂颗粒装卸方便，固相床层装卸周期短，更换时间极短，能实现气体反应物转换的快速恢复；本发明的管道式气固相反应器，非常适用于需要不间断或者短间断处理的气体反应物进行处理，如对天然气井喷出的天然气的脱硫处理。

气固相反应时，若气体反应物在固相床层内形成平推流流型流动，气体反应物可以有更多的机会和固相反应物或者催化剂颗粒表面进行接触，转换成气体反应产物。

为了更好的形成平推流流型流动，本发明在基础实施方式的基础上作进一步改进，本发明的第一优选实施方式为，管道式反应器主体1长度与反应物容置腔直径之比大于或者等于3:1。

经实验证明：当管道式反应器主体1长度与反应物容置腔直径之比小于3:1，在固相床层容积一定的情况下，气体反应物在固相床层内流动的均匀性变差，不能实现气体反应物的充分转换，也即最后得到的气体反应产物品质不高，不能满足实际需要。

当管道式反应器主体1长度与反应物容置腔直径之比大于或者等于3:1，在固相床层容积一定的情况下，气体反应物在固相床层内流动较均匀，容易形成平推流流型流动，能实现气体反应物的充分转换，也即最后得到的气体反应产物的品质能满足实际需要。

本发明的第一优先实施方式，通过优化管道式反应器主体1长度与反应物容置腔直径之比，使气体反应物流动的均匀性得到提高，从而进一步提高气体反应物转换的充分性，提高气体反应产物的质量，使本发明的管道式气固相反应器更符合工业生产的需要。

本发明的管道式气固相反应器，由于可以采用卧式布置方式，床层的固相反应物或者催化剂颗粒在平推气流的作用下，可以长期保持松动，因此，即使采用单管式管道式反应器主体1，固相床层可以比现有的固定床气固反应器床层深度更大。但是单管式管道式反应器主体1，如果固相床层深度过大，在重力及气流的气压作用下，固相床层在反应物容置腔的出气口处部分也会有一定的压实，造成气体反应产物排出困难。同时，单管式管道式反应器主体1，制造成本高，固相反应物或者催化剂颗粒装卸困难，不便于搬运和装配。

为了优化管道式反应器主体1内固相床层布局质量，本发明在基础实施方式或者第一优选实施方式的基础上作进一步改进，如图2至图5所示，同时参照图1所示，本发明的第二优选实施方式为，管道式反应器主体1包括至少两个反应模块6，反应模块6的一端具有公插接头602，另一端具有母套接头603，公插接头602与母套接头603之间的反应模块6管腔为反应物容置腔601，反应物容置腔601的进气口和出气口均设置有气体分布板604；至少两个反应模块6通过后反应模块6的公插接头602插接前反应模块6的母套接头603顺次串联构成管道式反应器主体1，连接处设置有密封件，前后两个反应模块6，通过设置在前反应模块6母套接头603外周的紧固连接件605的被连接件和对应设置在后反应模块6外周相适配的紧固连接件605的连接件紧固连接。

本第二优选实施方式设计时,如图2至图5所示，同时参照图1所示，将管道式反应器主体1采用分段式模块化设计，也即管道式反应器主体1由多个顺次连通且可拆卸的反应模块6构成，每个反应模块6为一个气体反应物转换单元。在每个反应模块6内设置反应物容置腔601，在反应物容置腔601内装填固相反应物或者催化剂颗粒形成固相床层，在反应物容置腔601的进气口和出气口设置可拆卸的气体分布板604；为了将多个反应模块6装配成管道式反应器主体1，采用反应模块6的一端具有公插接头602，另一端具有母套接头连接结构。装配时，通过后反应模块6的公插接头602插接前反应模块6的母套接头603，从而将多个反应模块6顺次串联成管道式反应器主体1，连接处设置密封件，再用紧固连接件605将前后两个反应模块6锁紧，就可完成管道式反应器主体1装配。管道式反应器主体1维护时，只需解除紧固连接件605的紧固连接，采用简单的拉拔操作，就可以把反应模块6从管道式反应器主体1上拆卸下来。

上述反应模块6，为两端贯通具有中空圆筒状管腔的压力容器管道，其为单管结构。其制作材料为压力容器制作材料，如工程塑料、碳纤维、玻璃钢、结构陶瓷、碳钢、合金钢、钛材等相关工程材料。上述反应物容置腔601，为反应模块6的内筒腔体，在其内装填满相反应物或者催化剂颗粒，以形成固相床层，反应物容置腔601的长度为床层的深度。反应物容置腔601的内腔结构为圆筒状。上述气体分布板604，和基础实施方式的气体分布板604，在结构形式，制作材料，及设置方式上相同或者相近；上述公插接头602和母套接头603，和基础实施方式的公插接头连接结构和母套接头连接结构，在结构形式，制作材料，及设置方式上相同或者相近；上述密封件，和基础实施方式的密封件，在结构形式，制作材料，及设置方式上相同或者相近。

上述紧固连接件605，由两个相互配合的连接部件构成，其中一个设置在反应模块6的母套接头603外周，另一个设置在靠近公插接头602的反应模块6外周，该设置方式要能确保通过紧固连接件605将串接起来的两个反应模块6锁紧。紧固连接件605可以是具有锁体6052和扣体6051的锁扣，优选为搭扣；也可是螺纹连接结构件，还可以是卡接连接结构件。

反应模块6制造过程中，如图2至图5所示，同时参照图1所示，本领域的技术人员，根据管道式反应器主体1的规格尺寸、气体反应物的处理要求，确定反应模块6的数量和规格尺寸。其中，反应模块6的规格尺寸，包括反应物容置腔601、公插接头602、母套接头603、紧固连接件605的规格尺寸，还包括可拆卸地安装在公插接头602的气体通道内的气体分布板604的规格尺寸，及可拆卸地安装在母套接头603的气体通道内的气体分布板604的规格尺寸。

管道式反应器主体1装配时，如图2至图5所示，同时参照图1所示，本领域的技术人员，首先在反应模块6的两端分别设置公插接头602和母套接头603，固定连接方式通常是焊接连接，且要保证焊接连接的密封质量；在公插接头602的气体通道内，通过过盈配合设置气体分布板604，向反应物容置腔601填充固相反应物或者催化剂颗粒，直到反应物容置腔601填满，在母套接头603的气体通道内，通过过盈配合设置气体分布板604，将反应物容置腔601封闭；完成多个反应模块6的固相床层填装后，通过相对应的公插接头602和母套接头603将多个反应模块6顺次串接起来，在连接处设置密封件，通过紧固连接件605将前后两个反应模块6锁紧在一起，通过上述步骤可以制成本第二优选实施方式的管道式反应器主体1。该管道式反应器主体1，具有多个间隔设置、顺次连通的反应物容置腔601，当反应物容置腔601内装填满固相反应物或者催化剂颗粒后，就形成多个间隔设置、顺次连通固相床层，气体反应物气流流入每个固相床层前要进行重新均匀分布，流出每个固相床层后要进行集中汇流输出。

管道式反应器主体1，投入使用前，在其一端加装具有进气管4的进气套头2，另一端加装具有出气管5的出气套头3，并在连接处设置密封件，密封件的规格尺寸视连接处的结构而定，从而制成本第二优选实施方式的管道式气固相反应器。

采用第二优选实施方式的管道式气固相反应器进行气固相反应时，相继开启气体反应物气源、进气管阀401和出气管阀501，向管道式反应器主体1内注入气体反应物气流。气体反应物气流，在最前一个反应模块6的进气口气体分布板604处，进行重新分布，以平推流流型进入反应物容置腔601内的固相床层并在固相床层内推进，平推流流型气体反应物气流，吹动固相反应物或者催化剂颗粒，气体反应物和固相反应物或者催化剂颗粒表面充分接触，转换成气体反应产物，转换完成的气体反应产物和没有转换的气体反应物，混合在一起，以平推流流型继续在固相床层中推进，待该平推流到达反应物容置腔601出气口的固相床层时，气体反应物和气体反应产物的混合气流，在最前一个反应模块6出气口气体分布板604处汇流，流向下一个反应模块6，并在下一个反应模块6进气口气体分布板604处，进行重新分布，以平推流流型进入下一个反应模块6反应物容置腔601内的固相床层并在固相床层内推进。当气体反应物气流流过所有反应模块6后，转换成气体最终反应产物，在最后一个反应模块6的反应物容置腔601出气口汇流，经出气套头3的出气管5流出。

本第二优选实施方式的管道式气固相反应器投入使用时，如果在管道式反应器主体1的所有反应模块6中装填相同的固相反应物或者催化剂颗粒，那么该气固相反应器是用于对气体反应物进行多级提纯处理，提高气体最终反应产物的纯度，如对天然气井喷出的天然气进行多级脱硫处理，确保处理后的天然气的硫含量很少。如果在管道式反应器主体1的所有反应模块6中装填的固相反应物或者催化剂颗粒存在差异，那么该气固相反应器是用于对气体反应物进行逐类去除杂质处理，降低气体反应物中的杂质含量，如对高炉煤气进行去杂质处理，确保处理后的高炉煤气中的杂质含量很少。

本第二优选实施方式的管道式气固相反应器投入使用时，通常备用有几根装填有固相床层的反应模块6，反应模块6内的固相床层的灌装，可以在工作现场进行，也可以在工厂灌装好后，运输到工作现场，作为更换备用。

当本第二优选实施方式的管道式气固相反应器使用一段时间后，如果检测到出气管5流出的气体反应产物的指标含量接近控制阈值时，如在进行天然气脱硫处理时，检测到从出气管5流出的天然气中的硫含量接近控制阈值时，如果该管道式气固相反应器用于气体反应物进行多级提纯处理，则将最前面一根或者两根反应模块6更换成装填有新的固相反应物或者催化剂颗粒的反应模块6，然后就可以继续进行气体反应物多级提纯处理。如果该管道式气固相反应器用于气体反应物进行逐类去除杂质处理，则更换接近超标杂质对应的反应模块6，然后就可以继续进行气体反应杂质逐级去除处理。

当然，反应模块6内的固相反应物或者催化剂颗粒的更换可以在工作现场进行，通常的操作方法是，将要更换固相床层的反应模块6拆卸下来，更换新的固相反应物或者催化剂颗粒后，又重新装上，由于反应模块6的体积更小，重量更轻，不论是拆卸，还是更换新的固相床层，或者是重新装上，均可在极短的时间完成。

以上是本发明的第二优选实施方式。从上述实施过程可以看出，管道式反应器主体1由多个两端贯通具有中空反应物容置腔601的反应模块6串接构成。

就单个反应模块6而言，反应物容置腔601，具有容纳和堆积固相反应物或者催化剂颗粒，形成固相床层的技术作用，水平设置的反应物容置腔601，还具有为气体反应物气流提供平推流运行的气体通道的技术作用，当然该平推流是在固相床层中流动的；设置在进气口的气体分布板604，具有对待输入的气体反应物气流，在进入固相床层前进行均匀分布，使进入反应物容置腔601的气体反应物气流，以接近于平推流的流型方式在圆筒状固相床层中前进的技术作用；设置在出气口的气体分布板604，具有对待输出的气体反应产物气流，进行汇流，将反应产物气流及时输出的技术作用；设置在进气口的气体分布板604和设置在出气口的气体分布板604结合起来使用，还具有将固相反应物或者催化剂颗粒封堵在反应物容置腔601，形成稳定的固相床层的技术作用；公插接头602和母套接头603，具有将多个反应模块6串接组合成管道式反应器主体1的技术作用，还具有可拆卸地设置气体分布板604的技术作用；密封件，具有将连接处密封，防止气体反应物从连接处泄露，使管道式气固相反应器成为密封的压力容器的技术作用。

就多个反应模块6串接构成管道式反应器主体1而言，多个反应模块6的反应物容置腔601，具有形成相互连通的级联式固相床层，及为气体反应物气流提供气固相反应的级联式气体通道的技术作用，也即具有有效扩展管道式反应器主体1的固相床层的整体厚度，及有效扩展气体反应物的可反应流程的技术作用；多组设置在进气口的气体分布板604，具有对气体反应物气流或者是混合气流进行多次重新分布，确保气体反应物气流或者是混合气流在固相床层中以平推流流型推进的技术作用；多组设置在出气口的气体分布板604，具有对从固相床层留出的气体产物气流或者混合气流进行多次汇流，以便以最大的流量进入下个环节处理。

本发明的第二优选实施方式的上述组件在技术上相互关联、功能上相互支持、使用上相互配合，从整体上，由于具有相互连通、间隔设置的固相床层，且在进入每个固相床层前对气体反应物流进行均匀化重新分布，确保气体反应物气流在固相床层中以平推流流型推进，对固相床层流出的气体反应产物气流进行汇聚，确保气体反应产物气流输出最大化，使管道式气固相反应器具有进行级联反应的能力。在所有反应模块6中装填相同的固相反应物或者催化剂颗粒时，可以用来对气体反应物进行多级提纯处理，用于提高气体最终反应产物的纯度；在所有反应模块6中装填的固相反应物或者催化剂颗粒种类上存在差异时，可以用来对气体反应物进行逐类去除杂质处理；从而提高本发明的管道式气固相反应器的应用能力和应用深度。基于分段式模块化设计的反应模块6，其结构更简单、制造难度更低，能实现批量制造，且固相反应物或者催化剂颗粒的装填和卸除可以在工厂完成，极大降低管道式气固相反应器的制造难度、维护难度，也相应降低管道式气固相反应器的制造成本、使用成本和维护成本；更换固相床层时，仅对失去活性成分的反应模块6进行换新，极大提高固相反应物或者催化剂颗粒的使用效率，降低浪费，也大幅提高固相床层更换效率。相较于单管式管道式反应器主体1，本第二优选实施方式的管道式气固相反应器，更适用于需要不间断或者短间断处理的气体反应物进行处理，如对天然气井喷出的天然气的脱硫处理。

在固相床层外周侧，也即反应物容置腔601腔体侧流动的气体反应物，其和固相反应物或者催化剂颗粒表面接触的几率较少，无法实现充分转换。

为了使在固相床层外周侧流动的气体反应物，流回到固相床层内，本发明在第二优选实施方式的基础上作进一步改进，如图7所示，本发明的第三优选实施方式为，反应模块6的反应物容置腔601为具有缩径结构607的圆筒状内腔，缩径结构607为向内筒腔体内突出的环形台阶状壁体。

本第三优选实施方式设计和制造时,如图7所示，在反应模块6的内筒腔体上，设置向内筒腔体内突出的环形台阶状壁体，也即缩径结构607。缩径结构607的数量可以是一个，也可以是多个；缩径结构607的设置位置，可以在反应物容置腔601的两端部，也可以在反应物容置腔601的中间部位；缩径结构607的实现方式为，通常采用一体成型结构，当然如果反应模块6的管腔足够大，可以采用焊接连接。

具有缩径结构607的反应物容置腔601，其内装填的固相床层，在缩径结构607处向反应管中部内凹。在固相床层外周侧流动的气体反应物气流，流动到缩径结构607处后，向固相床层芯部汇聚。通过该方式，反应物容置腔601内流动的气体反应物气流实现了重新分布，更多的气体反应物气流从固相床层内向前流动，使气体反应物和固相反应物或者催化剂颗粒表面产生充分接触，进行充分转换，从而得到质量更好、纯度更高的气体反应产物，如对天然气井喷出的天然气脱硫处理时，可将天然气中更多的硫成分脱去，从而极大降低天然气的硫含量。

管道式气固相反应器，如果其每一个反应模块6的反应物容置腔601均具有缩径结构607，那么在固相床层外周侧流动的气体反应物气流，可以反复汇聚到固相床层芯部，使气体反应物气流以接近于平推流方式在固相床层内推进，从整体上，增加气体反应物和和固相反应物或者催化剂颗粒表面接触的几率，从而进一步提高管道式气固相反应器的气固相反应质量，相应提高气体反应产物的品质。

本第三优选实施方式，通过优化反应物容置腔601的结构，使气体反应物气流在固相床层中以接近于平推流方式推进，增加气体反应物和和固相反应物或者催化剂颗粒表面接触几率，从而进一步提高气体反应物的转换效率和转换质量。

为了使气体反应物气流在整个固相床层内形成接近于平推流流型，本发明在第三优选实施方式的基础上作进一步改进，如图7所示，本发明的第四优选实施方式为，反应模块6的反应物容置腔601的进气口段和出气口段均具有缩径结构607。

本第四优选实施方式设计和制造时,如图7所示，在反应模块6的反应物容置腔601的进气口段和出气口段均设置缩径结构607，当然还可以在反应物容置腔601的中间部位设置缩径结构607。缩径结构607的制造方式和第三优选实施方式相同。

反应模块6的反应物容置腔601的进气口段和出气口段均设置缩径结构607，则该反应物容置腔601内的固相床层，其进气口段和出气口段向固相床层中部内凹。气体反应物气流，进入固相床层后，就开始以接近于平推流流型在固相床层内推进，气体反应物气流流动过程中，即使有部分气体反应物，在气压的作用下，流动到中间段床层的边部，但由于出气口段缩径结构607阻挡，无法实现流动，只能回到中间段床层的中部，然后从出气口段床层流出。因此，能确保气体反应物气流在固相床层中流动具有最大平推流流程。

为了提高提高气体反应物气流在固相床层中流动的整体均匀性，还可以在反应物容置腔601的中间部位设置缩径结构607，该缩径结构607能促使将流动到固相床层外侧的气体反应物，及时汇集到固相床层的中部，从而进一步确保气体反应物气流在固相床层中流动的整体均匀性，也即进一步提高气体反应物的转换效率和转换质量。

管道式气固相反应器，如果其每一个反应模块6的反应物容置腔601的进气口段和出气口段均具有缩径结构607，气体反应物在每一个固相床层内流动最大程度地接近于平推流流型，气体反应物整个管道式气固相反应器流动也最大程度地接近于平推流流型，气体反应物和和固相反应物或者催化剂颗粒表面也最大程度地接触，从而进一步提高管道式气固相反应器的气固相反应质量和气固相反应效率。

本第四优选实施方式，通过优化缩径结构607设置位置，使反应物容置腔601中的气体反应气流重新聚流，使气体反应物气流在固相床层中流动最大程度地接近于平推流流型，气体反应物和和固相反应物或者催化剂颗粒表面最大程度地接触，从而进一步提高管道式气固相反应器的气固相反应质量和气固相反应效率。

可实现将前后两个反应模块6紧固连接的紧固连接件605，有很多实现方式，但是绝大多数紧固连接件605要么结构复杂，要么操作繁琐，不利于管道式反应器主体1的快速装配和分离。

为了便于通过紧固连接件605将前后两个反应模块6紧固连接在一起，本发明在第二至第四优选实施方式中任意一个实施方式的基础上作进一步改进，如图5所示，同时参照图1、图2、图3、图8所示，本发明的第五优选实施方式为，紧固连接件605为具有锁体6052和扣体6051的锁扣。

实施时，采用具有锁体6052和扣体6051的锁扣作为紧固连接件605，沿着反应模块6轴线方向，在反应模块6母套接头603外周和反应模块6靠近公插接头602的管体外周对应设置锁体6052和扣体6051，就可完成紧固连接件605的设置。

当前后两个反应模块6相互插套在一起后，本领域的技术人员，仅需扳动扣体6051，将扣体6051和锁体6052结合，就能实现前后两个反应模块6的紧固连接；当要对反应模块6的反应物容置腔601内的固相反应物或者催化剂颗粒进行更换时，扳动扣体6051，将锁体6052和扣体6051分离，就能解除前后两个反应模块6的紧固连接。

为了便于实现锁体6052和扣体6051的结合和分离，提高紧固连接操作的简单性，可以采用搭扣作为锁扣。搭扣紧固连接件605，使用时，只需将扣体6051搭接锁体6052，扣紧就可以实现紧固连接，将扣体6051扳离锁体6052，就可以解除紧固连接，操作简单，紧固连接的有效性好。

相较于采用其他紧固连接件605，本第五优选实施方式，采用具有锁体6052和扣体6051的锁扣作为紧固连接件605，其具有结构简单，使用方便，紧固性强，防振动性好，可以重复使用多次，从而进一步提高紧固连接实现的简单性和有效性。

为了便于密封件的设置，及提高密封效果，本发明在第二至第五优选实施方式中任意一个实施方式的基础上作进一步改进，如图2、图4、图6、图7所示，本发明的第六优选实施方式为，密封件为设置在反应模块6的公插接头602外圈的至少一个O型密封圈606。

实施时，采用O型密封圈606为密封件，将其设置在反应模块6的公插接头602外圈，设置数量为至少一个。本第六优选实施方式采用的O型密封圈606，为压力容器所采用的O型密封圈606，其材料可以是橡胶，也可以是硅胶。

为了便于设置O型密封圈606，提高O型密封圈606在公插接头602外圈的结构稳定性，可以在公插接头602外圈的壁体上开设与O型密封圈606相适配的环形沟槽，环形沟槽的数量与需要设置的O型密封圈606数量一致，在公插接头602外圈设置O型密封圈606时，直接将O型密封圈606套设在环形沟槽中，从而确保O型密封圈606在后续使用中的结构稳定性，进一步提高连接处的密封效果。

在管道式反应器主体1装配时，直接将设置有O型密封圈606的后反应模块6的公插接头602，插接前反应模块6的母套接头603，就可以在实现前后两个反应模块6串接的同时实现连接处的密封连接。管道式气固相反应器使用时，O型密封圈606能提供足够的密封预紧力，具有良好的自密封作用，确保气体反应物或者气体反应产物不从前后反应模块6的连接处泄露。在需要对反应模块6进行固相反应物或者催化剂颗粒更换时，直接拉拔就可以将反应模块6从管道式反应器主体1上拆卸下来，不需要对O型密封圈606做其他处理。

本第六优选实施方式，采用O型密封圈606为密封件，将其设置在反应模块6的公插接头602外圈，实现在插接或套接的同时实现密封连接，密封效果好，同时，反应模块6的拆卸操作，不会影响到O型密封圈606的后续使用；使用时，O型密封圈606提供密封预紧力和其具有的良好的自密封作用，从而进一步提高密封连接实现的简单性，和提高密封连接的有效性。

本发明的管式反应器可以设置在室内工作环境中，但绝大多数时候设置在室外工作环境中，如设置在酸性天然气田中。恶劣的外界环境，容易造成管道式反应器主体1发生腐蚀性损耗，该腐蚀性损耗，会极大降低管道式反应器主体1的结构强度，造成管道式反应器主体1报废。

为了将管道式反应器主体1和恶劣的工作环境隔开，本发明在基础实施方式、第一至第六优选实施方式中任意一个实施方式的基础上作进一步改进，如图8、图9、图10、图11所示，本发明的第七优选实施方式为，管道式气固相反应器，还包括套设在管道式反应器主体1上的保护套管7，保护套管7两端部分别集成有进气套头结构和出气套头结构，保护套管7的进气套头结构部设置有进气管4，保护套管7的出气套头结构部设置有出气管5。

本第七优选实施方式设计时,如图8、图9、图10、图11所示，在管道式反应器主体1外周设置保护套管7，将进气套头2和出气套头3集成在保护套管7的两端，在实现对管道式反应器主体1保护的同时，也实现防止气体反应物泄露到工作环境中。

将进气套头2和出气套头3集成在保护套管7的两端为，进气套头2和出气套头3，可以是可拆卸地密封连接保护套管7体；也可以是其中一个和保护套管管体701一体成型，另外一个可拆卸地密封连接保护套管7体；还可以是两个都和保护套管管体701一体成型，但其中的一个具有可密封的开口部，通过该开口部将管道式反应器主体1放置到保护套管7中。其中，保护套管7的材料为压力容器制作材料，如工程塑料、碳纤维、玻璃钢、结构陶瓷、碳钢、合金钢、钛材等相关工程材料。

本第七优选实施方式设计和制造时,如图8、图9、图10、图11所示，本领域的技术人员，根据管道式反应器主体1的规格尺寸，同时结合进气套头2和出气套头3的规格尺寸，确定保护套管7的规格尺寸。保护套管7的规格尺寸，包括套设在管道式反应器主体1外周的保护套管7体的规格尺寸，和设置在管道式反应器主体1两端的进气套头2和出气套头3的规格尺寸。

本第七优选实施方式的管道式气固相反应器投入使用时，即使将其设置在恶劣的工作环境中，如酸性较高的天然气田中，保护套管7将管道式反应器主体1和工作环境隔开，恶劣的工作环境不会对管道式反应器主体1产生腐蚀性损耗，管道式反应器主体1可以长期保持良好的结构强度，从而进一步提高管道式反应器主体1的使用寿命和适用范围。

管道式气固相反应器工作时，保护套管7还具有防止气体反应物泄露的技术作用，这对气体反应物为易燃易爆气体的情况非常重要。如天然气脱硫处理时，如果出现天然气泄露会造成安全事故。在管道式反应器主体1外周设置保护套管7，进一步提高气固相反应的安全性。

基于以上保护套管7所起的作用，管道式反应器主体1在选材要求上，在管壁厚度尺寸要求上就会有所降低，从而进一步降低管道式反应器主体1的制作成本和维护成本。

本第七优选实施方式，通过在管道式反应器主体1外周设置保护套管7，从而进一步提高管道式反应器主体1的使用寿命和适用范围，进一步提高气固相反应的安全性，进一步降低管道式反应器主体1的制作成本和维护成本。

为了便于将管道式反应器主体1固定在保护套管7内，本发明在第七优选实施方式的基础上作进一步改进，如图9、图10、图11所示，同时参照8所示，本发明的第八优选实施方式为，保护套管7包括开口端具有法兰盘702的U型管体，与法兰盘702固定连接的封口盖板703，保护套管7的凹弧段具有出气套头结构，出气套头结构具有与反应模块6的公插接头602相适配的母套接头603，出气套头结构上设置有出气管5，保护套管7的开口段具有可拆卸的限位圈筒704，限位圈筒704具有与反应模块6的母套接头603相适配的公插接头602，限位圈筒704、法兰盘702、封口盖板703、及限位圈筒704外周的管体构成保护套管7的进气套头结构，限位圈筒704外周的U型管体上设置有与限位圈筒704内腔相连通的进气管4。

本第八优选实施方式设计时,如图9、图10、图11所示，同时参照8所示，采用U型结构的保护套管管体701，将出气套头3一体化成型集成在保护套管7的凹弧段，将进气套头2集成在U型管体的开口端，进气套头2具有可密封的开口部。

本第八优选实施方式设计和制造时,如图9、图10、图11所示，同时参照8所示，本领域的技术人员，根据管道式反应器主体1的规格尺寸，确定U型管体、凹弧段具有出气套头结构、法兰盘702、限位圈筒704的规格尺寸，根据法兰盘702的规格尺寸确定封口盖板703的规格尺寸。

本第八优选实施方式制造时,如图9、图10、图11所示，同时参照8所示，本领域的技术人员，采用铸造的U型管体为保护套管管体701，该保护套管管体701的凹弧段还一体成型了与管道式反应器主体1的公插接头602相适配的母套接头603，当然如果管腔足够大，可以采用焊接连接方式；在保护套管管体701的凹弧段，设置与凹弧段内腔相连通的出气管5，这样就在保护套管7的凹弧段形成出气套头结构；在U型管体的开口端，焊接连接法兰盘702，并确保焊接的密封性，当然也可以直接将法兰盘702一体成型在U型管体的开口端，再为法兰盘702配制一个可实现密封连接的封口盖板703，制作一个与U型管体内径相适配的限位圈筒704，在该在限位圈筒704设置位置外周的U型管体上设置进气管4，进气管4与限位圈筒704内相连通，这样就在保护套管7形成进气套头结构，从而制成本第八优选实施方式的保护套管7组件。

在进行管道式气固相反应器装配时，首先将管道式反应器主体1的公插接头602从法兰盘702处的开口段插入，持续向保护套管7内推动管道式反应器主体1，直到管道式反应器主体1的公插接头602插接在凹弧段的出气套头结构的母套接头603内，在保护套管7的开口端加装限位圈筒704，限位圈筒704的公插接头602插接管道式反应器主体1的母套接头603，且确保进气管4与限位圈筒704内相连通，将封口盖板703密封连接法兰盘702，通过上述步骤就完成管道式气固相反应器装配。装配时，由于采用限位圈筒704，可以很好地将管道式反应器主体1限位固定在保护套管7中，如果出现保护套管7和管道式反应器主体1在长度尺寸上有稍微差异，通过选择一个适配的限位圈筒704，就可以实现保护套管7和管道式反应器主体1之间的适配，从而降低管道式气固相反应器的制作难度和制作成本。

本第八优选实施方式，由于优化保护套管7的结构，可有效降低保护套管7制作成本，进一步降低具有保护套管7的管道式气固相反应器的装配难度，提高装配效率。

为了便于管道式反应器主体1的装卸，本发明在基础实施方式、第一至第八优选实施方式中任意一个实施方式的基础上作进一步改进，如图7所示，本发明的第九优选实施方式为，管道式反应器主体1外周壁体上，沿着管道式反应器主体1轴线方向，成对开设有行走轮设置腔608，行走轮设置腔608中设置有行走轮609，行走轮609的轮沿露出行走轮设置腔608，行走轮609可沿着管道式反应器主体1轴线方向转动。

本第九优选实施方式设计和制造时,如图7所示，本领域的技术人员，根据管道式反应器主体1的规格尺寸，及整体重量，确定行走轮设置腔608的规格尺寸，及设置数量；根据行走轮设置腔608的规格尺寸，结合管道式反应器主体1的整体重量确定行走轮609的规格尺寸；行走轮609的制作材料为耐腐蚀、承载能力强、耐磨材料，如不锈钢、耐腐蚀合金钢、耐磨橡胶。

本第九优选实施方式制造时,如图7所示，本领域的技术人员，采用开槽工具，沿着管道式反应器主体1轴线方向，成对开设行走轮设置腔608，在行走轮设置腔608中设置行走轮609，确保行走轮609的轮沿露出行走轮设置腔608，且行走轮609可沿着管道式反应器主体1轴线方向转动。

在将管道式反应器主体1插装入保护套管7中的时候，管道式反应器主体1上的行走轮609和保护套管7内壁滚动接触，摩擦阻力很小，只要对管道式反应器主体1施加很小的推力，就能将管道式反应器主体1推送到位；同样，将管道式反应器主体1从保护套管7中卸除时，只要对管道式反应器主体1施加很小的拉拔力，就能将管道式反应器主体1从保护套管7中拉出。

本第九优选实施方式，由于在管道式反应器主体1上成对设置有行走轮609，从而将管道式反应器主体1外周与保护套管7内壁的滑动摩擦阻力，转换成行走轮609与保护套管7内壁的滚动摩擦阻力，极大降低管道式反应器主体1装卸所需施加的力，从而进一步降低高管道式反应器主体1装卸难度，提高装卸效率。

Claims (10)

1.管道式气固相反应器，其特征在于，包括具有进气通道的进气套头(2)，具有出气通道的出气套头(3)，两端贯通具有中空反应物容置腔的管道式反应器主体(1)，所述管道式反应器主体(1)的一端具有公插接头连接结构，另一端具有母套接头连接结构，所述进气套头(2)和出气套头(3)具有与管道式反应器主体(1)连接端相适配的连接结构，所述进气套头(2)插接或者套接在管道式反应器主体(1)的进气端，所述出气套头(3)插接或者套接在管道式反应器主体(1)的出气端，连接处设置有密封件；

所述进气套头(2)上设置有与进气通道相连通的进气管(4)，所述出气套头(3)上设置有与出气通道相连通的出气管(5)；

所述管道式反应器主体(1)的反应物容置腔的进气口和出气口均设置有可拆卸的气体分布板。

2.根据权利要求1所述的管道式气固相反应器，其特征在于，所述管道式反应器主体(1)长度与反应物容置腔直径之比大于或者等于3:1。

3.根据权利要求1所述的管道式气固相反应器，其特征在于，所述管道式反应器主体(1)包括至少两个反应模块(6)，所述反应模块(6)的一端具有公插接头(602)，另一端具有母套接头(603)，公插接头(602)与母套接头(603)之间的反应模块(6)管腔为反应物容置腔(601)，所述反应物容置腔(601)的进气口和出气口均设置有气体分布板(604)；

至少两个所述反应模块(6)通过后反应模块(6)的公插接头(602)插接前反应模块(6)的母套接头(603)顺次串联构成管道式反应器主体(1)，连接处设置有密封件，前后两个反应模块(6)，通过设置在前反应模块(6)母套接头(603)外周的紧固连接件(605)的被连接件和对应设置在后反应模块(6)外周相适配的紧固连接件(605)的连接件紧固连接。

4.根据权利要求3所述的气固相反应器，其特征在于，所述反应模块(6)的反应物容置腔(601)为具有缩径结构(607)的圆筒状内腔，所述缩径结构(607)为向内筒腔体内突出的环形台阶状壁体。

5.根据权利要求4所述的气固相反应器，其特征在于，所述反应模块(6)的反应物容置腔(601)的进气口段和出气口段均具有缩径结构(607)。

6.根据权利要求3至5中任意一项权利要求所述的管道式气固相反应器，其特征在于，所述紧固连接件(605)为具有锁体(6052)和扣体(6051)的锁扣。

7.根据权利要求3至5中任意一项权利要求所述的管道式气固相反应器，其特征在于，所述密封件为设置在反应模块(6)的公插接头(602)外圈的至少一个O型密封圈(606)。

8.根据权利要求1至5中任意一项权利要求所述的管道式气固相反应器，还包括套设在管道式反应器主体(1)上的保护套管(7)，所述保护套管(7)两端部分别集成有进气套头结构和出气套头结构，所述保护套管(7)的进气套头结构部设置有进气管(4)，所述保护套管(7)的出气套头结构部设置有出气管(5)。

9.根据权利要求8所述的管道式气固相反应器，其特征在于，所述保护套管(7)包括开口端具有法兰盘(702)的U型管体，与法兰盘(702)固定连接的封口盖板(703)，所述保护套管(7)的凹弧段具有出气套头结构，所述出气套头结构具有与管道式反应器主体(1)的公插接头(602)相适配的母套接头(603)，所述出气套头结构上设置有出气管(5)，所述保护套管(7)的开口段具有可拆卸的限位圈筒(704)，所述限位圈筒(704)具有与管道式反应器主体(1)的母套接头(603)相适配的公插接头(602)，所述限位圈筒(704)、法兰盘(702)、封口盖板(703)、及限位圈筒(704)外周的管体构成保护套管(7)的进气套头结构，所述限位圈筒(704)外周的U型管体上设置有与限位圈筒(704)内腔相连通的进气管(4)。

10.根据权利要求8所述的管道式气固相反应器，其特征在于，所述管道式反应器主体(1)外周壁体上，沿着管道式反应器主体(1)轴线方向，成对开设有行走轮设置腔(608)，所述行走轮设置腔(608)中设置有行走轮(609)，所述行走轮(609)的轮沿露出行走轮设置腔(608)，所述行走轮(609)可沿着管道式反应器主体(1)轴线方向转动。