CN1100599C - 一种气固径向反应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于石油加工过程的移动床和固定床气固径向反应器，用于解决现有径向反应器的气相反应物在催化剂床层中分布不均的问题。本发明把反应物入口开于反应器壳体的侧面，反应物入口中心的竖向高度位于催化反应区外网轴向高度的中部。在外网与反应物入口之间设置一挡板，以防止反应物直接冲刷催化剂床层外网。本发明，气相反应物在分配通道中的静压降小，并能在催化剂床层中均匀分布。

Description

一种气固径向反应器

本发明涉及一种固定床或移动床气固反应设备，尤其涉及一种用于石油加工过程的固定床或移动床气固径向反应器。

气固径向反应器是一种高效的反应器，它在石油加工过程中的应用很广泛，一般采用固定床和移动床两种形式。但是，现有的固定床和移动床径向反应器，气相反应物一般从床层顶部进入反应物分配通道进行分配，而后径向进入催化剂床层。在这个过程中，存在着气相反应物分配不均的问题。

美国环球油品公司在其申请的一项美国专利US4141690中，介绍了该公司的一种移动床径向反应器。这种反应器，气相反应物从反应器上部的反应物入口进入反应器，然后向下流入分配通道。在分配通道中，气相反应物沿催化剂床层的不同轴向高度径向透过催化剂床层，与催化剂进行反应。反应产物进入中心空腔，从反应产物出口排出。

在以上过程中，气体(气相反应物和气相反应产物)从反应物入口至反应产物出口的压降称为反应器总压降，气体在分配通道和中心空腔中产生的压降称为静压降。气相反应物径向透过催化剂床层时，沿催化剂床层不同轴向高度的单位侧面积上的流量的最小值与最大值之比称为气相反应物分配均匀度。显然，气相反应物分配均匀度越大，则气相反应物沿催化剂床层不同轴向高度径向透过催化剂床层越均匀，催化剂的利用率越高。有关研究表明，静压降在总压降中所占比例越小，则气相反应物分配均匀度越高。美国专利US 4141690所述的反应器，对于大处理量的反应器而言，其高径比较大，气相反应物进入催化剂床层之前在环形分配通道中以及反应产物出床层进入开孔中心管之后在中心空腔内所产生的静压降较大，从而使气相反应物的分配均匀度降低。

现有的固定床气固径向反应器，也存在类似问题。

显然，要提高气相反应物的分配均匀度只有两条途径：其一是提高反应器总压降，其二为降低静压降。前者只能在允许的条件下实施，以免增加操作费用。本发明从第二条途径出发，通过减小气相反应物在分配通道中的静压降，来提高气相反应物的分配均匀度。

本发明的目的在于提供一种气相反应物在分配通道中的静压降小、能在催化剂床层中均匀分配的气固径向反应器。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于石油加工过程的气固径向反应器，包括一个圆筒形壳体及壳体内的催化反应区，壳体上设有反应物入口、反应产物出口、催化剂入口、催化剂卸料口，催化反应区包括与壳体同轴布置的、由内向外依次排列的内网和外网，其特征在于：反应物入口位于壳体的侧面，反应物入口中心的竖向高度位于外网轴向高度的中部，反应物入口与外网之间设有挡板。

由本发明技术方案可以看出，本发明对现有的气固径向反应器进行了改进，把气相反应物的入口开于反应器壳体侧面，且使反应物入口的中心位于外网轴向高度的中部。反应物从中部进入外网与壳体之间的分配通道，经分配后进入并透过催化剂床层，与催化剂进行反应。为防止气相反应物直接冲刷催化剂床层外网，在外网与反应物入口处设置一挡板，这也有利于气相反应物的分配。与现有技术相比，本发明所述气固径向反应器的气相反应物从反应物入口到催化剂床层外网各点的距离更趋平均，减少了气相反应物在分配通道中行进的距离，从而减少了气相反应物在分配通道中的静压降，提高了气相反应物在催化剂床层中的分配均匀度。气相反应物在催化剂床层中分配得越均匀，催化剂床层中的催化剂所承担的反应任务就越平均，从而可以最大限度地有效利用催化剂。

对于伴有生焦反应的固定床反应器而言，气相反应物在催化剂床层中分配的均匀度越高，焦炭在催化剂床层上分配得就越均匀，从而可以延长操作周期。

本发明可广泛应用于石油加工中的气固反应过程，尤其适用于石脑油催化重整过程。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。附图是仅为说明本发明而绘制的，并不限制本发明。

图1是本发明的一种中进下出式移动床径向反应器的结构示意图。

图2是图1的A-A向剖视图。

图3是本发明的一种中进上出式移动床径向反应器的结构示意图。

图4是本发明的一种中进下出式固定床径向反应器的结构示意图。

图5是本发明的一种中进上出式固定床径向反应器的结构示意图。

在图1所示的本发明的一种移动床径向反应器中，气相反应物从中部进入反应器，气相反应产物从反应器下部排出。

图1所示反应器包括一个圆筒形壳体1。壳体1上部为催化剂缓冲区15，下部为催化反应区20。催化剂缓冲区15由上部壳体1和位于其下部的缓冲区底板13构成。缓冲区壳体1顶部设有催化剂入口4。本图为设置一个催化剂入口4的情况，当然，根据需要可设置多个。催化反应区20的中央设有与壳体1同轴布置的、由内向外依次排列的圆筒形内网7和外网6。为了调节反应物气流通过催化剂床层的压降，在内网7的里面衬一与内网7同轴布置的开孔管8。开孔管8的中心为中心空腔18。设置开孔管8是现有反应器所常用的。当然，当催化剂床层压降达到足够大时，也可不设开孔管8。壳体1与外网6之间形成环形的反应物分配通道16。开孔管8、内网7和外网6的顶部设有上密封板9，下部设有床层底板10，床层底板10支承在壳体1的底部。缓冲区底板13上设有均布的催化剂输送管14，经上密封板9进入内网7和外网6之间环形区域的上方。开孔管8底部的床层底板10上设有气相反应产物出口3，由壳体1的底部伸出。反应产物出口3可设置多个，本图仅示意出了设置1个的情况。内网7与外网6之间的床层底板10上设有催化剂卸料口5。反应物入口2位于反应区壳体1的侧面，其中心的竖向高度位于外网6轴向高度的中部。反应物入口2最好正对着外网6轴向高度的中点(即外网6轴向高度的50％点)，当然根据情况，还可以从外网6中点的高度分别沿轴向向上或向下移动，但向上或向下移动的距离最好各为外网6轴向高度的20％。反应物入口2与外网6之间设有挡板11，以防止反应物气流直接冲刷催化剂床层外网6。设置挡板11同时还能改变反应物气流的方向，有利于气相反应物沿轴向和圆周方向进入分配通道16。图1中挡板11是瓦状柱面形，由4根支持杆12固定于壳体1上(参见图1和图2)。至于挡板11面积的大小和与壳体1之间的距离，则是随反应器处理量的增大而增大。一般来说，挡板11面积为反应物入口2横截面积的1.1～10倍，一般为4倍；挡板11距壳体1的距离为反应物入口2直径的1/10～1/2，一般为1/4。图1、图2所示瓦状柱面形挡板11并非本发明所述挡板11的唯一形式，例如采用圆形平板也可。挡板11的固定不限于上述方法，还可以用其它常用的零件及方法将挡板11固定在壳体1上。

图1所示反应器的工作情况是这样的：

催化剂从催化剂入口4进入反应器的催化剂缓冲区15，再由催化剂缓冲区15经缓冲区底板13上均布的催化剂输送管14流入内网7和外网6之间的环形区域，沿轴向向下移动，并由底部的催化剂卸料口5排出，形成移动的催化剂床层17(见图1、图2)。

气相反应物从反应物入口2进入反应器，经挡板11改变方向后，沿轴向和圆周方向进入气相反应物分配通道16，分配后径向透过催化剂床层17，在此与轴向向下移动的催化剂接触，发生反应。气相反应产物汇聚于中心空腔18，经反应产物出口3从反应器下部排出。上密封板9可防止气相反应物直接从反应物分配通道16进入中心空腔18。

图3所示的本发明的另一种移动床径向反应器中，气相反应物从中部进入反应器，气相反应产物从反应器上部排出。与图1所示反应器的不同之处仅在于：图3所示反应器的反应产物出口3位于壳体1的上部。反应产物出口3与中心空腔18之间设有一根反应产物导管19，该导管的一端经上密封板9与中心空腔18连通，另外一端与壳体上部的反应产物出口3相连，中心空腔18的气相反应产物经反应产物导管19向上经反应产物出口3排出。

图4所示为本发明的一种固定床径向反应器。气相反应物从反应器中部进入反应器，气相反应产物从反应器下部排出。与图1所示移动床径向反应器相比，固定床反应器不设置催化剂缓冲区，催化剂入口4供开工前装填催化剂用。这种反应器包括一个圆筒形壳体1，壳体1顶部设有催化剂入口4，底部设有反应产物出口3和催化剂卸料口5。壳体1内为催化反应区20，其中的开孔管8、内网7、外网6的布置和反应物入口2及反应物入口2与外网6之间挡板11的布置与图1所示的移动床径向反应器完全相同。

图4所示反应器的工作情况是这样的：

开工前将催化剂从催化剂入口4装入壳体1内的内网7和外网6之间的环形区域，形成固定的催化剂床层17。操作过程中催化剂床层17内的催化剂不移动。气相反应物从反应物入口2进入反应器，经挡板11改变方向后，沿轴向和圆周方向进入气体分配通道16，分配后径向透过固定的催化剂床层17，在此与催化剂接触，发生反应。气相反应产物汇聚于中心空腔18，经反应产物出口3从反应器下部排出。

图5是本发明的另外一种固定床径向反应器的结构示意图。气相反应物从中部进入反应器，气相反应产物从反应器上部排出。图5与图4所示固定床反应器的不同之处仅在于：图5所示反应器的反应产物出口3位于壳体1的上部，反应产物出口3与中心空腔18之间设有一根反应产物导管19，该导管的一端经上密封板9与中心空腔18连通，另外一端与壳体上部的反应产物出口3相连，中心空腔18内的气相反应产物经反应产物导管19向上经反应产物出口3排出。

Claims (6)

1、一种用于石油加工过程的气固径向反应器，包括一个圆筒形壳体(1)及壳体(1)内的催化反应区(20)，壳体(1)上设有反应物入口(2)、反应产物出口(3)、催化剂入口(4)、催化剂卸料口(5)，催化反应区(20)包括与壳体(1)同轴布置的、由内向外依次排列的内网(7)和外网(6)，其特征在于：反应物入口(2)位于壳体(1)的侧面，反应物入口(2)中心的竖向高度位于外网(6)轴向高度的中部，反应物入口(2)与外网(6)之间设有挡板(11)。

2、根据权利要求1所述的径向反应器，其特征在于：内网(7)的内部设有与内网(7)同轴布置的开孔管(8)。

3、根据权利要求1或2所述的径向反应器，其特征在于：反应物入口(2)中心的竖向高度位于由外网(6)轴向高度的中点分别沿轴向向上和向下移动、移动距离均为外网(6)轴向高度的20％所形成的范围内。

4、根据权利要求1或2所述的径向反应器，其特征在于：挡板(11)为瓦状柱面形，其凸面指向壳体(1)。

5、根据权利要求1或2所述的径向反应器，其特征在于：挡板(11)为圆形平板。

6、根据权利要求1或2所述的径向反应器，其特征在于：挡板(11)和壳体(1)之间设有支持杆(12)，支持杆(12)将挡板固定于壳体(1)上。

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