CN108854862B - 一种颗粒物床层支撑格栅和径向流反应器 - Google Patents

一种颗粒物床层支撑格栅和径向流反应器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及石油化工设备领域，具体提供一种颗粒物床层支撑格栅和径向流反应器。本发明的颗粒物床层支撑格栅为双层圆筒状结构，其包括沿径向设置的格栅筒、支撑杆、分布筒，以及端部的连接板，所述支撑杆位于格栅筒与分布筒之间，所述格栅筒是由V型丝网构成的圆形筒，所述分布筒整体呈圆筒形，且筒面具有波浪形结构并设置有通孔。该颗粒物床层支撑格栅能够使入口流体的流速分布更均匀；可减轻流体对V型丝网的冲击，延长V型丝网的使用寿命；还具有较高的承载能力和抵抗外压失稳能力，其适用于对流体分布均匀性要求较高、处理量大、床层装填量大、床层压力降要求严格的反应、吸附、干燥或净化等设备。

Description

一种颗粒物床层支撑格栅和径向流反应器
技术领域
本发明涉及石油化工设备领域，具体涉及一种颗粒物床层支撑格栅，以及一种采用所述颗粒物床层支撑格栅的径向流反应器。
背景技术
反应器的催化剂床层支撑结构，一般分为两种，即平面支撑格栅和圆筒形支撑格栅。这两种支撑结构分别对应着轴向流反应器和径向流反应器。
圆筒形格栅支撑结构，如图1所示，一般用于流动床或固定床的径向流反应器。该类反应器的气体流动方向与设备轴向相垂直，圆筒形格栅竖直布置，包括内筒格栅、外筒格栅(或扇形筒)，催化剂床层位于内、外筒之间竖向的环形空间内，大都用于气-固催化反应，也时也用于非催化反应。反应流体沿径向流过床层，可采用离心流动或向心流动，床层同外界无热交换。圆筒形支撑格栅的内筒一般由V型丝网、支撑杆和连接板构成。对于某些对流速控制、流体分布均匀度要求较高的反应器，往往需要在V型丝网的下方安装一层分布板。该分布板上开设有开孔，起到了重分布和提高强度的效果，如图2所示。
但是现有技术中的内筒格栅存在三个突出问题，1)由于最小开孔间距的限制，分布板上的开孔率(开孔流通面积与总截面积的比值)较低，介质流经分布板的压力降较大。2)分布板开孔出口处的流速较快，对V型丝网的冲刷作用明显，导致丝网的冲刷腐蚀，容易在长时间使用断裂。3)在反应器操作过程中，内筒格栅的凸面会承受来自催化剂的压力，即承受外压，在外压作用下对内筒的稳定性、刚度要求较高，容易造成内筒失稳。
发明内容
为了克服现有技术中存在的上述不足，本发明的目的是提供一种颗粒物床层支撑格栅，以及一种采用所述颗粒物床层支撑格栅的径向流反应器，该颗粒物床层支撑格栅能够对入口流体起到重分布的效果，并且能够增大分布板的入口流通面积，减轻入口流体对V型丝网的冲击，提高格栅的强度，所述颗粒物床层支撑格栅可适用于立式反应器、立式干燥器或立式净化器等设备。
根据本发明的第一方面，本发明提供一种颗粒物床层支撑格栅，该颗粒物床层支撑格栅为双层圆筒状结构，其包括沿径向设置的格栅筒、支撑杆、分布筒，以及端部的连接板，所述支撑杆位于格栅筒与分布筒之间，
所述格栅筒是由V型丝网构成的圆形筒，所述分布筒整体呈圆筒形，且筒面具有波浪形结构并设置有通孔。
根据本发明的第二方面，本发明提供一种径向流反应器，该径向流反应器包括内筒格栅、外筒格栅、壳体、进口管、气体分布器和出口管，
所述壳体、外筒格栅和内筒格栅沿径向依次嵌套设置，所述进口管设置于所述壳体的底部，所述气体分布器位于所述进口管的上方，其轴线与所述内筒格栅、外筒格栅和壳体的轴线重合，所述出口管设置在所述壳体的顶部或侧部；
所述内筒格栅为上述的颗粒物床层支撑格栅。
将本发明的颗粒物床层支撑格栅用于具有颗粒物床层的设备中，具有以下技术效果：
(1)能够增大分布板的入口流通面积：本发明的支撑格栅通过设计具有特殊结构的分布筒，能够对反应器、干燥器或净化器等设备的入口流体起到重分布的效果，使流速沿圆筒形截面分布的更为均匀；相对于现有技术中平整的分布筒而言，在同样的通孔布置条件下，本发明的分布筒由于表面积增加，分布筒上通孔的总截面积成倍增加，从而能够明显增大分布筒的入口流通面积，流通面积增加后，流体通过分布筒的流速降低，使支撑结构的压降变小，节省了能量。
(2)能够延长V型丝网的使用寿命：在很多情况下，反应器V型丝网的断裂是由于流体的冲击而引起的，而采用本发明的颗粒物床层支撑格栅，入口流体在流经筒面具有波浪形结构的分布筒之后，其流向改变，可以减轻对V型丝网的冲击，减轻冲刷所产生的腐蚀和断裂倾向，从而延长V型丝网的使用寿命；另外，由于流体通过分布筒的流速降低，也会减轻对V型丝网的冲蚀。
(3)承载能力和抵抗外压失稳能力更强：在设备操作过程中，内筒格栅的凸面会承受来自颗粒物的压力，即承受外压，在外压作用下对内筒的稳定性、刚度要求较高，否则容易造成内筒失稳，在现有技术中，支撑格栅的分布筒与V型丝网是分离的、非整体性结构，联合承载的作用发挥不充分，而本申请的颗粒物床层支撑格栅是将分布筒焊接到V型丝网的支撑杆上，成为一个整体性、立体型的圆筒状支撑结构，其承受外部径向载荷的能力得到提高，能够有效抵挡外压失稳，另外，本申请的分布筒筒面具有波浪形结构，可以有效增大支撑格栅的横截面的抗弯模量，从而提高颗粒物床层支撑结构的承载能力，在同等颗粒物床层装载重量条件下，支撑格栅的径向挠度可以降低，外表面的直线度可以得到提高。
附图说明
图1：现有技术中径向流反应器催化剂床层的格栅支撑结构；
图2：现有技术中带有分布板的反应器催化剂床层圆筒形支撑格栅；
图3：本发明一种具体实施方式的颗粒物床层支撑格栅的俯视图；
图4：图3所示颗粒物床层支撑格栅俯视图的局部图；
图5：沿图4中A-A线截取的剖视图；
图6：本发明另一种具体实施方式的颗粒物床层支撑格栅的俯视图；
图7：图6所示颗粒物床层支撑格栅俯视图的局部图；
图8：沿图7中A-A线截取的剖视图；
图9：图3所示颗粒物床层支撑格栅与外筒格栅装配后的俯视图；
图10：图6所示颗粒物床层支撑格栅与外筒格栅装配后的俯视图；
图11：本发明径向流反应器的主视图。
附图标记说明
1-1、格栅筒；1-2、支撑杆；1-3、分布筒；1-4、连接板；1、内筒格栅；2、外筒格栅；3、催化剂床层；4、壳体；5、出口管；6、进口管；7、气体分布器；8、支座。
具体实施方式
为使本发明更加容易理解，下面将结合实施方式和附图来详细说明本发明，这些实施方式仅起说明性作用，并不用于限制本发明。
根据本发明的第一方面，本发明提供一种颗粒物床层支撑格栅，该颗粒物床层支撑格栅为双层圆筒状结构，其包括沿径向设置的格栅筒1-1、支撑杆1-2、分布筒1-3，以及端部的连接板1-4，所述支撑杆1-2位于格栅筒1-1与分布筒1-3之间，
所述格栅筒1-1是由V型丝网构成的圆形筒，所述分布筒1-3整体呈圆筒形，且筒面具有波浪形结构并设置有通孔。
根据本发明，为了得到筒面具有波浪形结构的分布筒1-3，所述分布筒1-3可以采用具有特定结构的分布板拼接而成，所述分布板可以采用弯折成型或者冲压成型。
根据本发明的一种优选实施方式，如图3所示，所述分布筒1-3由长度与分布筒1-3轴长相等的分布板拼接而成，所述分布板的横截面呈V型，角度为45～110°。
根据本发明的另一种优选实施方式，如图6所示，所述分布筒1-3由长度与分布筒1-3轴长相等的分布板拼接而成，所述分布板的横截面呈圆弧形，包角为90～180°。
根据本发明，所述连接板1-4可以为圆环形平板，与所述格栅筒1-1和分布筒1-3的端部(顶部和底部)垂直相接，将颗粒物床层支撑格栅的端部封闭。
根据本发明，为了防止划伤颗粒物，构成所述格栅筒1-1的V型丝网的尖角朝向所述分布筒1-3，并嵌入所述支撑杆1-2中，与支撑杆1-2焊接，其平面一侧朝向颗粒物床层。
根据本发明，所述分布筒1-3上的通孔优选为圆孔，且呈三角形或方形均匀分布。
根据本发明，所述颗粒物床层支撑格栅中的分布筒1-3和格栅筒1-1均焊接于支撑杆1-2上，双层筒的两端再分别与连接板1-4焊接，构成了一个整体。
本发明中，所述V型丝网可以是V型丝通过支撑杆1-2连接成的网，进而构成所述格栅筒1-1。
本发明中，所述颗粒物床层支撑格栅可以用于具有颗粒物床层的设备中，尤其适用于对流体分布均匀性要求较高、处理量大、床层装填量大、床层压力降要求严格的反应、吸附、干燥或净化设备。
具体地，所述颗粒物床层可以为催化剂床层、干燥剂床层和吸附剂床层等。颗粒物床层支撑结构用于立式反应器时，反应流体是从壳体4底部流入，然后径向由内而外流经设置在内筒格栅1、外筒格栅2之间的催化剂床层3，最后从壳体4顶部或侧部流出，与立式反应器类似，在立式干燥器和立式净化器中，流体介质也是以相似的方式流动，不同的是颗粒物床层分别为干燥剂床层和吸附剂床层。
根据本发明的第二方面，本发明提供一种径向流反应器，如图11所示，该径向流反应器包括内筒格栅1、外筒格栅2、壳体4、进口管6、气体分布器7和出口管5，
所述壳体4、外筒格栅2和内筒格栅1沿径向依次嵌套设置，所述进口管6设置于所述壳体4的底部，所述气体分布器7位于所述进口管6的上方，其轴线与所述内筒格栅1、外筒格栅2和壳体4的轴线重合，所述出口管5设置在所述壳体4的顶部或侧部；
所述内筒格栅1为上述的颗粒物床层支撑格栅。
本发明中所使用的方位词“内、外”是指颗粒物床层支撑结构在正常安装状态下的内、外。
根据本发明，所述径向反应器中的内筒格栅1和外筒格栅2可以采用现有技术中任意方法固定安装于壳体4的内部。
优选地，所述壳体4的内侧壁和/或底部设置有支座8，对所述内筒格栅1和外筒格栅2进行支撑连接。具体是将所述内筒格栅1和外筒格栅2支撑于支座8的上方，并通过连接板1-4和紧固件进行连接。
根据本发明，所述径向流反应器还包括催化剂床层3，所述催化剂床层3设置在所述内筒格栅1与外筒格栅2之间。
下面将通过实施例对本发明说明进行详细描述。
实施例1
本实施例用于说明本发明的颗粒物床层支撑格栅。
如图3-5所示，所述颗粒物床层支撑格栅为双层圆筒状结构，其包括沿径向设置的格栅筒1-1、支撑杆1-2、分布筒1-3，以及端部的连接板1-4，所述支撑杆1-2位于格栅筒1-1与分布筒1-3之间，且分布筒1-3和格栅筒1-1均焊接于支撑杆上。
所述格栅筒1-1是由V型丝网构成的圆形筒，V型丝网的尖角朝向所述分布筒1-3，并嵌入所述支撑杆1-2中，与支撑杆1-2焊接，其平面一侧朝向颗粒物床层。
所述分布筒1-3整体呈圆筒形，且筒面具有波浪形结构并设置有均匀分布的圆孔，所述分布筒1-3由长度与分布筒1-3轴长相等的分布板拼接而成，所述分布板的横截面呈V型，角度为90°。
所述连接板1-4为圆环形平板，与所述格栅筒1-1和分布筒1-3的端部(顶部和底部)垂直相焊接，将颗粒物床层支撑格栅的端部封闭。
图9为该颗粒物床层支撑格栅与外筒格栅2装配后的俯视图。
以上各图中的箭头表示该颗粒物床层支撑格栅用于设备时，流体的流动方向。
实施例2
本实施例用于说明本发明的颗粒物床层支撑格栅。
如图6-8所示，所述颗粒物床层支撑格栅为双层圆筒状结构，其包括沿径向设置的格栅筒1-1、支撑杆1-2、分布筒1-3，以及端部的连接板1-4，所述支撑杆1-2位于格栅筒1-1与分布筒1-3之间，且分布筒1-3和格栅筒1-1均焊接于支撑杆上。
所述格栅筒1-1是由V型丝网构成的圆形筒，V型丝网的尖角朝向所述分布筒1-3，并嵌入所述支撑杆1-2中，与支撑杆1-2焊接，其平面一侧朝向颗粒物床层。
所述分布筒1-3整体呈圆筒形，且筒面具有波浪形结构并设置有均匀分布的圆孔，所述分布筒1-3由长度与分布筒1-3轴长相等的分布板拼接而成，所述分布板的横截面呈圆弧形，包角为180°。
所述连接板1-4为圆环形平板，与所述格栅筒1-1和分布筒1-3的端部(顶部和底部)垂直相焊接，将颗粒物床层支撑格栅的端部封闭。
图10为该颗粒物床层支撑格栅与外筒格栅2装配后的俯视图。
以上各图中的箭头表示该颗粒物床层支撑格栅用于设备时，流体的流动方向。
实施例3
本实施例用于说明本发明的径向流反应器。
如图11所示，本发明的径向流反应器包括内筒格栅1、外筒格栅2、壳体4、进口管6、气体分布器7、出口管5和支座8，以及设置在所述内筒格栅1与外筒格栅2之间的催化剂床层3。
所述壳体4、外筒格栅2和内筒格栅1沿径向依次嵌套设置，所述进口管6设置于所述壳体4的底部，所述气体分布器7位于所述进口管6的上方，其轴线与所述内筒格栅1、外筒格栅2和壳体4的轴线重合，所述出口管5设置在所述壳体4的顶部，所述支座8设置在所述壳体4的内侧壁和底部，支撑于所述内筒格栅1和外筒格栅2的下方，并通过连接板1-4和紧固件进行连接。
所述内筒格栅1采用上述的颗粒物床层支撑格栅。
以上已经描述了本发明的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (9)

1.一种颗粒物床层支撑格栅，其特征在于，该颗粒物床层支撑格栅为双层圆筒状结构，其包括沿径向设置的格栅筒（1-1）、支撑杆（1-2）、分布筒（1-3），以及端部的连接板（1-4），所述支撑杆（1-2）位于格栅筒（1-1）与分布筒（1-3）之间，
所述格栅筒（1-1）是由V型丝网构成的圆形筒，所述分布筒（1-3）整体呈圆筒形，且筒面具有波浪形结构并设置有通孔；
所述连接板（1-4）为圆环形平板，与所述格栅筒（1-1）和分布筒（1-3）的端部垂直相接，将颗粒物床层支撑格栅的端部封闭。
2.根据权利要求1所述的颗粒物床层支撑格栅，其中，所述分布筒（1-3）由长度与分布筒（1-3）轴长相等的分布板拼接而成，所述分布板的横截面呈V型，角度为45~110°。
3.根据权利要求1所述的颗粒物床层支撑格栅，其中，所述分布筒（1-3）由长度与分布筒（1-3）轴长相等的分布板拼接而成，所述分布板的横截面呈圆弧形，包角为90~180°。
4.根据权利要求1所述的颗粒物床层支撑格栅，其中，所述V型丝网的尖角朝向所述分布筒（1-3），并嵌入所述支撑杆（1-2）中。
5.根据权利要求1所述的颗粒物床层支撑格栅，其中，所述分布筒（1-3）上的通孔为圆孔，且呈三角形或方形均匀分布。
6.根据权利要求1~5中任意一项所述的颗粒物床层支撑格栅，其中，所述颗粒物床层为催化剂床层、干燥剂床层或吸附剂床层。
7.一种径向流反应器，其特征在于，该径向流反应器包括内筒格栅（1）、外筒格栅（2）、壳体（4）、进口管（6）、气体分布器（7）和出口管（5），
所述壳体（4）、外筒格栅（2）和内筒格栅（1）沿径向依次嵌套设置，所述进口管（6）设置于所述壳体（4）的底部，所述气体分布器（7）位于所述进口管（6）的上方，其轴线与所述内筒格栅（1）、外筒格栅（2）和壳体（4）的轴线重合，所述出口管（5）设置在所述壳体（4）的顶部或侧部；
所述内筒格栅（1）为权利要求1~6中任意一项所述的颗粒物床层支撑格栅。
8.根据权利要求7所述的径向流反应器，其中，所述壳体（4）的内侧壁和/或底部设置有支座（8），对所述内筒格栅（1）和外筒格栅（2）进行支撑连接。
9.根据权利要求7所述的径向流反应器，其中，所述径向流反应器还包括催化剂床层（3），所述催化剂床层（3）设置在所述内筒格栅（1）与外筒格栅（2）之间。
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