CN109963644A - 用于过滤流体中的固体颗粒的圆筒形壁 - Google Patents
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Abstract
用于过滤流体中的固体颗粒的圆筒形壁(100),该流体能够通过所述壁循环,所述壁包括:由至少一个穿孔板制成的穿孔圆筒(30);旨在与所述固体颗粒接触的大体上圆筒形状的格栅组件(110),所述格栅组件和所述穿孔圆筒是同心的,所述格栅组件包括至少一个格栅元件(113),所述格栅元件包括多条线(111);组装所述至少一个格栅元件以形成所述大体上圆筒形状的格栅组件的工具,所述组装工具布置成将所述至少一个可拆卸的格栅元件附着在所述穿孔板上。
Description
本发明涉及用于过滤流体中的固体颗粒的圆筒形壁、例如径流式(radial flow,径向流动)催化剂床壁。本发明可例如应用于催化重整器中、重整再生器中、其它脱氢转换方法的情况(背景)中、和更一般地说用于通过圆筒形壁过滤流体中的固体颗粒的任何方法的情况中。
文献US 3,167,399、US 2,997,374以及F.Pradel等在Oil and Gas Science andTechnology journal中发表的论文(2001)“A New Concept of Scallops Screens forReactors of Refining”中描述了径流式反应器的实例。
该类型的反应器可例如用于催化重整单元中、其它脱氢转换单元中、或者甚至催化重整再生器单元中。
催化重整使得可将石脑油分子转化为具有更高辛烷值的芳族分子以获得机动车燃料。
所述重整可为再生性的或半再生性的。在再生性重整的情况下,催化剂可在径流式催化剂床的同心的圆筒形壁之间循环。在半再生性重整的情况下,简单地将催化剂容纳在由所述同心壁限定的环形空间中。
图1显示根据现有技术的实例催化重整器。径流式催化剂床圆筒形壁200常规地包括形成圆筒形元件的穿孔板(多孔板,perforated plate)264和形成另一圆筒形元件的格栅266,这些圆筒形元件是同心的。格栅266旨在与其中浸泡催化剂270的流体接触(流体和催化剂示于图1中的重整器的仅一部分上)并且包括各自在切向上延伸并且以各种高度布置的扁平物(断坪,flat)(在图1中不可见)和竖直地延伸并且固定(secure)至所述扁平物的线(wire)267。
中心管壁包括保证机械强度的所述穿孔板。所述格栅参与将所述催化剂保持在所述环形空间中。
为了使所述格栅形成圆筒形元件,将扁平物的末端的全部通过竖直的焊缝(在图1中未示出)固定至所述穿孔板。该焊缝防止催化剂穿过至所述穿孔板。
不过,所述焊缝在所述单元的计划外停工的情况下或者在这些计划外停工之后的重启阶段期间可经历相对高的机械应力,特别是由热膨胀所致的相对高的机械应力。如果在所述焊缝中存在破坏,则可产生让所述催化剂至所述穿孔板的通道。这导致在所述反应器外部的催化剂的容纳量的损失。
于是推荐的实践是将该环节用新的焊道修复。不过,这要求将所述反应器停工并且因此将所述单元的全部都停工。
目的是避免或者起码限制所述反应器的停工。实际上,精炼厂的单元的停工可导致相对显著的盈利损失。
文献WO 01/66239和US 2008/0107575描述了由各自对应于一定角度范围的多个中空的纵向导管制造的外篮(basket)壁。
还知晓没有格栅、涉及具有百叶窗(louver)的结构的系统,如例如在文献WO2012/044594中那样。
对于使得可协调简单性和可靠性的用于过滤固体颗粒的圆筒形壁存在需要。
提出了用于过滤流体中的固体颗粒的圆筒形壁,该流体能够通过所述壁循环,该壁包括:
-在纵向上延伸的穿孔圆筒,该圆筒由至少一个穿孔板制造,
-旨在与所述固体颗粒接触的大体上圆筒形形式的格栅组件,所述格栅组件和所述穿孔圆筒是同心的,所述格栅组件包括至少一个格栅元件,该元件包括如下的多条线:其各自在纵向上延伸并且彼此相邻布置以容许所述流体在所述线之间循环,同时过滤所述固体颗粒,
-用于组装所述至少一个格栅元件以形成所述格栅组件的工具,这些组装工具布置成保证所述至少一个格栅元件在所述穿孔板上的能被拆卸的固着(fixing)。
因此,保持了同心圆筒的结构,其与使用纵向导管的结构和使用百叶窗的结构相比设计和制造起来更简单,并且这是在限制机械应力的同时完成的,这在应用于反应器的情况下使得与其中纵向焊缝经历与格栅圆筒的膨胀以及与穿孔圆筒的膨胀有关的负荷的现有技术的壁相比可限制反应器的停工。由于所述各圆筒能够以不同材料制造,因此在现有技术中这些膨胀可导致升举或剪切力。
因此,以上描述的壁可证明比由现有技术知晓的类型的具有焊缝的壁结实,并且此外,维护被简化。
“多条线”理解为意味着线的数量优选地大于5、有利地大于10或20。
在一个实施方式中,所述格栅组件可进一步包括在纵向上彼此间隔开并且各自切向地延伸且被固定至所述线的多个扁平物。
所述线可例如被焊接至所述扁平物,虽然本发明不限于该实施方式。
本发明绝不限于存在多个扁平物。因此,在另一实施方式中,可将所述线彼此固定,各线通过局部(localized)连接体(连接,link)而固定至其任一侧(两侧)的相邻者。这样的没有扁平物的格栅元件可通过例如3D打印而获得。
有利地,所述壁可进一步包括如下的密封工具:其布置成阻断在至少一个格栅元件的末端边缘上在该格栅元件和所述穿孔板之间的流动通道。
所述密封工具能够使得可避免在不存在由现有技术已知的类型的将所述格栅组件固定至所述穿孔圆筒的纵向焊缝的情况下有可能出现的容纳量的损失。
所述密封工具能够使得可防止固体颗粒在所述格栅元件的末端边缘处穿过而进入到所述格栅组件和所述穿孔圆筒之间的空间中。特别地,所述密封工具使得可防止固体颗粒穿入所述线和所述穿孔圆筒之间。
所述密封工具可例如包括:
-一个或多个密封板,其在纵向上在所述格栅圆筒的长度的至少一部分上、和有利地在长度的全部上延伸,这些板布置在所述格栅元件的末端边缘上以防止固体颗粒穿入所述线和所述穿孔板之间;酌情,这些板可在径向上延伸达与所述扁平物或者最粗线的厚度接近或相等的厚度,和/或
-一个或多个盖板,其延伸以覆盖两个相邻的格栅元件的两个末端边缘,或者在其中所述格栅组件包括单个格栅元件的情况下,覆盖在该格栅元件的两个末端边缘之间。该盖板因此使得可阻断穿过至比所述密封板更下游的所述穿孔板。
可有利地布置所述组装工具以保证刚性组装。
在一个实施方式中,可提供单个格栅元件用于所述格栅组件,但是有利地,所述格栅组件可包括多个格栅元件。
各格栅元件纵向地和切向地延伸。
所述组装工具能够使得可组装如下:
-各自切向地延伸以占据严格地小于360°、有利地小于或等于180°的角度范围、例如当在给定高度处存在两个格栅元件时略小于180°的角度范围的格栅元件;所述组装工具于是可包括,例如,一个在纵向上延伸的部分,或者甚至多个在纵向上彼此间隔开的局部组装元件,和/或
-各自纵向地延伸以占据所述格栅圆筒的高度的仅一部分的格栅元件;所述组装工具于是可包括,例如,一个具有大体上圆弧或圆形形式的部分、或者甚至多个布置成圆弧的局部组装元件。
当如此提供多个格栅元件时,可通过分段来制造所述格栅组件,并且酌情,将所述格栅元件彼此独立地更换。例如,如果一个格栅元件证明已经失效,则可将其拆下并且用一个功能性格栅元件替换,并且这可在将留下其它格栅元件不变的同时完成。
有利地,将选择如下的格栅元件:其被尺寸定成能够穿过所述反应器中限定的检修孔,以简化这些操作。
即使可提供局部元件,所述组装工具也可有利地包括纵向地、螺旋地或切向地延伸的组装元件,以保证一个或两个格栅元件的末端边缘的至少一部分的固着和密封。
有利地,至少一个组装元件可限定至少一个空腔、例如一个或两个空腔,以接收至少一个相应格栅元件末端边缘。
当提供相对适中尺寸的多个格栅元件时,所述组装工具可因此形成用于接收这些不同格栅元件的支持框架(载体框架)。
所述一个或多个格栅元件的所述组装工具使得可保证所述一个或多个格栅元件在所述穿孔圆筒上的能被拆卸的固着。
由所述穿孔圆筒和所述一个或多个格栅元件之间的膨胀的差异引起的负荷可比如果将该或这些格栅元件如现有技术中那样通过焊缝固定至所述穿孔圆筒的情况小。
有利地和在非限制性方式中,所述组装工具可布置成能够(例如通过螺纹杆或者非螺纹杆、等等)被安装在所述穿孔圆筒上以便能够被拆卸。
有利地,所述组装工具可包括旨在被引入到所述穿孔圆筒的穿孔板中或者被引入穿过所述穿孔圆筒的穿孔板的螺纹杆或非螺纹杆。
所述组装工具可例如包括组装螺钉、定位螺钉或者双头螺栓(stud)、螺栓(bolt)、双头螺栓/螺母系统、法兰等。
有利地,所述壁布置成使得所述一个或多个杆穿过所述穿孔板的相应的一个或多个穿孔。因此可利用现有穿孔将所述一个或多个格栅元件组装在所述穿孔圆筒上。
此外,可注意,所述壁可因此包括已经安装了长的时间的穿孔圆筒,所述格栅元件的固着与现有情形相兼容。
例如,可采取措施以通过组装螺钉将扁平物的各末端固着至相应的穿孔板,和保证被密封板密封,从而阻断穿入所述线和面对的穿孔板之间。提供一个或多个盖板也是可能的,特别是如果所述格栅元件的末端边缘相隔相对远的话。
本发明绝不限于此涉及(包括)在组装工具和穿孔板之间的固着的可拆卸性质的特征:例如可提供焊接至所述穿孔圆筒并且对格栅元件的末端边缘施压的例如为弹簧片类型的组装工具。
本发明也不受所述组装工具与所述一个或多个格栅元件配合的方式限制:例如可提供焊接至所述格栅元件、或者甚至安装在所述一个或多个格栅元件上以便能够被拆卸的组装工具。
在一个实施方式中,例如可让所述组装工具包括如下的螺纹杆:其穿过在相应的扁平物中限定的孔和所述穿孔板的孔以将这些扁平物固着至所述穿孔圆筒。
然而,所述壁可有利地布置成使得所述组装工具限定、可能与所述穿孔圆筒或者另外的板一起限定用于接收至少一个格栅元件末端边缘的至少一部分的至少一个空腔。所述格栅元件可因此保持为完整无缺的。
所述组装工具可因此包括如下的保持部:其旨在覆盖格栅元件末端边缘的相应部分,以让该末端边缘被保持在该保持部下面,例如插入该保持部和所述格栅圆筒之间。
所述组装工具可布置成使得所述保持部对相应的末端边缘施加压力,以使所述末端边缘压接所述穿孔圆筒。
所述组装工具可例如包括对相应的扁平物末端和/或对所述线施加压力的弹簧例如板簧。
所述压力可替代地通过螺钉而获得。所述保持部可例如形成法兰元件的部分。
因此,所述组装工具可包括如下的法兰元件:其限定让所述杆穿过的孔和旨在对所述格栅元件施加压力的保持部,使得所述杆可安装在距离所述线的一定距离处。该法兰元件可因此容许在不损伤所述线的情况下的固着。
即使所述组装工具可包括各自与例如扁平物的一个或两个末端对应的多个局部元件,所述组装工具也可有利地包括如下的组装元件:其包括至少一个保持部并且当安装在所述壁上时切向地、螺旋地或纵向地延伸。
一个保持部可面对另一保持部,各保持部与格栅元件的一个末端边缘对应。
特别地,一个组装元件可包括两个面对的保持部,各保持部与格栅元件的一个末端边缘对应。
因此,并且特别是当所述格栅组件包括多个格栅元件时,所述组装工具可形成接收所述不同格栅元件的支持框架。
替代地,所述法兰元件可被相对地定位(localize),并且特别是安装以对仅一个扁平物末端施加压力。在此情况下,可提供在两个法兰元件之间纵向地延伸的密封板和/或一个或多个盖板。
有利地,所述法兰元件可在所述孔的任一(两)侧上限定两个保持部,以将两个相应的格栅元件末端边缘保持就位。
有利地,所述法兰元件可限定充分地延伸以覆盖格栅元件末端边缘的扁平物的多个末端的保持部分。
有利地,所述法兰元件可限定充分地延伸以各自覆盖格栅元件末端边缘的扁平物的多个末端的两个保持部分。所述法兰元件可在这两个保持部分之间限定一个或多个孔,例如与彼此面对的扁平物的末端的成对数(pairs)一样多的孔。因此,除了固着功能之外,所述法兰元件还保证密封功能,因为彼此面对的两个末端边缘被覆盖。换而言之,所述密封工具于是可包括所述法兰元件。
所述圆筒形壁可例如为径流式催化剂床壁。
本发明可例如应用于催化重整器中、重整再生器中、其它脱氢转换方法的情况中、和更一般地说通过圆筒形壁过滤流体中的固体颗粒的任何方法的情况中。
所述催化剂床壁可为直径与反应器的截面的直径相比相对小的中心管壁、或者甚至直径更大的外篮。
取决于该圆筒形壁意图用于的单元的操作条件,所述固体颗粒可或可不循环。
所述固体颗粒、例如所述催化剂的固体颗粒可例如呈现具有以1或者几毫米为中心的粒度分析结果的粒子的形式。例如,(球形或挤出形式的)催化剂粒子的平均尺寸可在0.5和5.0mm之间、有利地在1和3mm之间变化。由于所述催化剂经历侵蚀和磨损,因此所述催化剂粒子的一些可具有0.7-1.0mm的直径。
所述催化剂意图被容纳在两个径流式催化剂床壁(其至少一个如以上描述)之间的环形空间中。
流体意图径向地循环、例如从最外面的壁或外篮的外部循环至被称作中心管壁的另一个壁。所述流体穿过催化剂床并且被收集在所述中心管中。替代地,所述流体可从所述中心管向外篮流动。所述格栅组件和所述穿孔圆筒容许所述流体穿过,同时防止所述催化剂穿过而进入所述中心管中,或者酌情,从所述外篮出去。
因此,所述用于过滤固体颗粒的圆筒形壁可被设计成过滤最初在所述圆筒外部的颗粒(所述线在所述外部上),所述流体进入所述圆筒中;或者过滤在所述圆筒内部的颗粒(所述线在所述内部上),所述流体从所述圆筒的内部穿过而至所述圆筒的外部。
在一个实施方式中,可提供被称作容纳圆筒的另外的穿孔圆筒,其包括被称作容纳片材的穿孔片材。该容纳片材被同心地布置在所述格栅组件和所述穿孔圆筒之间。实际上,由于将所述格栅元件组装以形成格栅组件是独立于所述穿孔圆筒的,或者是可拆卸的,因此可将该另外的(容纳)圆筒插入该穿孔圆筒和所述格栅组件之间,从而使得可在所述格栅圆筒的机械破坏的情况下提高将催化剂保持在所述环形空间中的可靠性。
用于所述容纳圆筒的穿孔片材可限定比所述穿孔圆筒中限定的孔的直径小且比所述催化剂粒子的平均尺寸小的直径的凹陷。
所述容纳圆筒可有利地独立于所述格栅圆筒。
例如,所述容纳圆筒可通过所述组装工具、例如通过所述法兰元件而被固定就位。
有利地,所述容纳圆筒的孔可具有约为在两条相邻线之间的距离的在切向平面中的尺寸,从而使得可增强过滤。
存在这些孔变成被堵塞的风险。然而,由于它们的固着的可拆卸性质,所述格栅元件可被拆下,从而使得可清洁所述容纳圆筒。
还提出了包括如以上描述的径流式催化剂床壁的反应器。
还提出了包括如以上描述的反应器的催化重整单元。
参照附图将更好地理解本发明,附图说明作为实例并且以非限制性方式给出的实施方式。
-已经描述过的图1显示根据现有技术的催化重整器的一个实例。
-图2为根据由现有技术知晓的实施方式的径流式催化剂床中心管壁的一部分的一段的横截面图,
-图3为根据本发明的一种实施方式的壁的一段的横截面图,
-图4为根据图3的实施方式的中心管壁的高度示意性的透视图,
-图5A为根据本发明的另一实施方式的壁的一部分的透视图,
-图5B为根据本发明的又一实施方式的壁的一部分的一段的横截面图,
-图6为根据本发明的另一实施方式的壁的一部分的一段的横截面图。
从一幅图到另一幅图,不一定遵守比例。
另一方面,从一幅图到另一幅图相同的附图标记可用于表示相同或类似的元件。
参照图2,重整反应器可包括外篮和中心管(在此处示出了其一部分)。
该中心管包括穿孔圆筒3,其由通过其两个相反边缘(在所示部分上不可见)固定的穿孔片材制造。
穿孔圆筒3在与矢量对应的纵向上延伸。
所述中心管进一步包括相对于穿孔圆筒3同心地布置的格栅组件10,各格栅组件是由包括扁平物2和线1的格栅元件的组件形成的。
线1在纵向上延伸,而扁平物2切向地延伸以形成沿着纵向彼此间隔开的环。
焊道5使得可将扁平物2固定至穿孔板3和将扁平物2彼此固定。该相同的焊道5在所述圆筒的全部高度上延伸。
参照图3,中心管的催化剂床壁100包括同心地布置并且在纵向上延伸的格栅组件110和穿孔圆筒30。
格栅组件110旨在与催化剂(未被示出)接触。
流体(未示出)旨在按照基本上径向流动而穿过该壁100。
所述穿孔圆筒限定用于容许所述流体穿过的孔31。这些孔31可具有约为几毫米(例如3mm-30mm)的尺寸。
所述催化剂粒子可例如具有毫米级的尺寸,例如1.0-3.0毫米的平均颗粒直径。
格栅组件110使得可保证将所述催化剂保持在所述环形空间中。该格栅是由多个格栅元件113制造的,各格栅元件113包括切向地延伸并且在纵向上彼此间隔开的扁平物20。
各格栅元件113进一步包括固定至扁平物20的线111,此处为三角形截面。
由于两条相邻线之间的空间是相对受限的(小于催化剂颗粒的平均直径),因此格栅组件110参与催化剂的保持并且尽管所述流体穿过壁100也是如此。
组装工具保证格栅元件113在穿孔圆筒30上的可拆卸的固着。
如可在图4中看到的,对于同一个给定的圆筒高度提供多个格栅元件113,各格栅元件对应于给定的角度范围、例如60°-90°。此外,各格栅元件占据所述圆筒的高度的仅一部分。格栅元件113可因此为相对小的尺寸,并且特别地穿过检修孔。
所述组装工具包括多个组装元件,各组装元件包括法兰元件120、螺纹杆101和螺母102、104。所述组装元件具有伸长形式,以覆盖格栅元件末端边缘的全部,此处每个组装元件两个边缘。所述组装元件因此形成用于所述格栅元件的支持框架。
各法兰元件限定让螺纹杆101穿过的孔,和覆盖相应的格栅元件113末端边缘的保持部103、103’。
在该实例中,所述保持部切向地或纵向地延伸,以覆盖相应的末端边缘的至少一部分、和有利地全部。
法兰元件120包括两个保持部103、103’,其用于两个分别的相邻格栅元件的两个末端边缘。
在这些保持部覆盖所述末端边缘以及在这些末端边缘之间的空间的情况下,所述法兰元件120引入密封工具,其阻断在相应的末端边缘上在相应的格栅元件和所述穿孔圆筒之间的流动通道。
螺纹杆101穿过穿孔板30的孔31’。
螺母102、104使得可将所述法兰元件刚性地并且可拆卸地固着至穿孔板30。
在该实例中,法兰元件120在其上部部分上限定凹陷105,以接收这些螺母之一104。螺母104可因此在被拧上时与法兰元件120的表面齐平。
当螺母102、104被充分地拧紧时,保持部103、103’对相应的格栅元件的末端边缘施加压力,从而使格栅113的这些末端边缘压接所述穿孔圆筒。
如从图3浮现的,所述法兰元件与穿孔板30(或者酌情,所述容纳圆筒)一起限定用于接收两个相应的格栅元件的两个末端边缘的两个空腔。格栅元件113可因此被组装以形成格栅圆筒而没有所述格栅元件本身的改变。
如从图4浮现的,用于这些格栅元件113的组装工具因此形成一种支持框架,从而容许不同格栅元件113的刚性但是可拆卸的组装。
在图5A和5B的实施方式中,还提供纵向地在所述格栅圆筒的全部长度上延伸的专门用于密封的元件,此处为板50和在图5B的变型中50和50’。
参照图5A,这些板50布置在扁平物20的末端附近、在所述格栅元件的边缘上。
这些板50限定用于接收扁平物20的末端的凹陷。
参照图5B,在所述格栅元件的边缘处,除了板50之外,还提供另外的板50’。
该另外的板50’平行于或基本上平行于板50,并且与该板50隔开比线111的宽度略大的长度。
所述密封工具因此具有拥有双倍厚度的结构,从而保证增强的密封。
在图6的实施方式中,壁100进一步包括形成另外的穿孔圆筒的另外的穿孔片材140。
该另外的穿孔圆筒介于穿孔圆筒30和格栅组件110之间。所述另外的穿孔片材限定比穿孔圆筒30的孔31的小得多的截面的孔61,从而容许在所述格栅圆筒的机械破坏的情况下所述催化剂的保持。
该另外的穿孔片材140通过法兰元件120固定就位,从而保证所述穿孔圆筒和格栅110的独立的固着,从而使得可限制对温度变化的敏感性。
Claims (13)
1.用于过滤流体中的固体颗粒的圆筒形壁(100),该流体能够通过所述壁循环,该壁包括:
在纵向上延伸的穿孔圆筒(30),所述圆筒由至少一个穿孔板制造,
旨在与所述固体颗粒接触的大体上圆筒形形式的格栅组件(110),所述格栅组件和所述穿孔圆筒是同心的,所述格栅组件包括至少一个格栅元件(113),所述格栅元件包括各自在纵向上延伸的多条线(111),和
用于组装所述至少一个格栅元件以形成所述大体上圆筒形形式的格栅组件的工具(101、102、104、120),所述组装工具布置成保证所述至少一个格栅元件在所述穿孔板上的能够被拆卸的固着。
2.如权利要求1中所述的壁(100),其中组装工具(101、102、104、120)布置成能够自身被安装在所述穿孔圆筒上以便能够被拆卸。
3.如权利要求2中所述的壁,其中所述组装工具包括旨在被引入到所述穿孔圆筒的穿孔板(30)中或者被引入穿过所述穿孔圆筒的穿孔板(30)的杆(101)。
4.如权利要求1-3任一项中所述的壁(100),其中组装工具(101、102、104、120)布置成保证至少一个格栅元件在所述穿孔圆筒上的能拆卸的固着,所述组装工具限定用于接收至少一个格栅元件末端边缘的至少一部分的至少一个空腔。
5.如权利要求4中所述的壁(100),其中所述组装工具包括旨在覆盖格栅元件(113)的被接收在相应空腔中的末端边缘的至少一个保持部(103、103’),特征在于所述组装工具布置成使得所述保持部对所述末端边缘施加压力以使所述末端边缘压接所述穿孔圆筒。
6.如权利要求5中在其引用权利要求3时所述的壁(100),其中所述组装工具包括包含保持部(103、103’)并且限定让杆(101)穿过的孔的法兰元件(120)。
7.如权利要求1-6任一项中所述的壁(100),其中格栅组件(110)包括多个格栅元件(113),特征在于各格栅元件切向地延伸以占据严格地小于360°、有利地小于180°的角度范围。
8.如权利要求1-7任一项中所述的壁(100),其进一步包括包含穿孔片材(140)的另外的穿孔圆筒,所述另外的穿孔圆筒同心地布置在格栅组件(110)和穿孔圆筒(30)之间。
9.如权利要求1-8任一项中所述的壁(100),其进一步包括如下的密封工具(50、50’):其布置成阻断在至少一个格栅元件的末端边缘上在该格栅元件(110)和穿孔板(30)之间的流动通道。
10.如权利要求1-9任一项中所述的壁(100),所述壁为径流式催化剂床壁。
11.反应器,其包括如权利要求10中所述的径流式催化剂床壁。
12.催化重整单元,其包括如权利要求11中所述的反应器。
13.如权利要求12中所述的催化重整单元,其中如权利要求11中所述的径流式催化床壁为中心管壁。
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