CN114588852A - 用于安装在反应器封头内的双层支撑结构及反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于安装在反应器封头内的双层支撑结构及反应器，涉及化工设备技术领域。利用双层支撑结构合理利用了原先浪费掉的封头空间，在使用时油气从反应器上部下来经过反应器入口扩散器后进入反应器封头内，首先经过过滤板上的过滤器过滤之后进入过滤盘下方的分配盘，油气在分配盘进行气液均匀性分布，使气液均匀地分散至催化剂床层。而这些过程仅发生在反应器封头内部以及反应器封头切线附近，保证气液在到达催化剂床层时不含大量杂质以及具有良好初始分布。

Description

用于安装在反应器封头内的双层支撑结构及反应器
技术领域
本发明涉及化工设备技术领域，具体而言，涉及用于安装在反应器封头内的双层支撑结构及反应器。
背景技术
在环保法规日趋严格的大背景下，各类石油产品中杂质含量的标准也日益提高。加氢技术作为清洁燃料生产过程中必不可少的技术，在炼厂生产中发挥重大作用，加氢技术包括加氢裂化、加氢精制等。加氢反应为放热反应，目前国内绝大多数采用下流式固定床反应器结构，反应物料由上而下流经催化剂床层，并在其作用下进行加氢反应。反应过程中气液的不均匀分布会导致反应器内产生热点，催化剂结焦，飞温等影响产品质量和不安全生产等危害。因此，气液物流的初始分布对整个反应过程中气液分布的均匀性起到至关重要的作用，而反应器入口处的形式结构对气液物流的均匀性起到决定性作用。
目前，现有反应器入口封头的空间往往不能得到有效利用，反应器的入口过滤装置也仅仅起到过滤作用不能进行良好地初始分布，并且过滤装置存在着由于空间限制过滤效率不高等问题。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供用于安装在反应器封头内的双层支撑结构和反应器，旨在提升反应器气液两相初始分布的效果，使封头部分空间得到有效利用。
本发明是这样实现的：
第一方面，本发明提供一种用于安装在反应器封头内的双层支撑结构，包括：用于安装过滤器的过滤盘、用于对过滤后的物流进行气液分配的分配盘和用于支撑过滤盘和分配盘的双层梁，过滤盘和分配盘均是由多块盘板拼接形成，双层梁为多个，且每个双层梁均包括梁身、上层支撑台和下层支撑台，上层支撑台和下层支撑台均位于梁身的侧壁上，上层支撑台用于将过滤盘相邻的两块盘板进行拼接，下层支撑台用于将分配盘相邻的两块盘板进行拼接；
位于过滤盘和分配盘之间的梁身为镂空结构，以使气液物料在分配盘上流动。
在可选的实施方式中，梁身呈板状，上层支撑台位于梁身中间位置的侧壁上，下层支撑台位于梁身底部位置的侧壁上，上层支撑台与过滤盘之间的连接处设置有密封垫。
在可选的实施方式中，位于过滤盘和分配盘之间的梁身由多个竖直支撑杆和多个斜支撑杆形成，多个竖直支撑杆间隔设置，且每个竖直支撑杆的顶部与上层支撑台的底部相连，每个竖直支撑杆的底部与下层支撑台相连，每个斜支撑杆的顶端与竖直支撑杆的顶部侧壁相连，每个斜支撑杆的底端与相邻的另一个竖直支撑杆的底部侧壁相连。
在可选的实施方式中，双层梁为4-8的双数根，且双层梁相对于过滤盘或分配盘的中心对称排布，从过滤盘的中心至过滤盘的端部，梁身的高度逐渐减小。
在可选的实施方式中，每个梁身上的上层支撑台与下层支撑台之间的间距为200-400mm。
在可选的实施方式中，梁身的厚度为15-40mm。
在可选的实施方式中，过滤盘上安装有多个筒式过滤器，筒式过滤器的高度为1500-2000mm；
筒式过滤器包括筒体、折流板和用于连接筒体顶部和折流板底部的支撑杆，筒体包括内筒和外筒，内筒和外筒均采用约翰逊网结构。
第二方面，本发明提供一种反应器，包括反应器主体、位于反应器主体进口端的反应器封头和前述实施方式中任一项的双层支撑结构，双层支撑结构安装于反应器封头中，过滤盘和分配盘的形状与反应器封头的形状相匹配，双层梁从反应器封头的一端延伸至相对的另一端。
在可选的实施方式中，下层支撑台的两端固定于反应器封头上。
在可选的实施方式中，分配盘位于反应器封头切线位置以上0-200mm。
本发明具有以下有益效果：在使用时，油气从反应器上部下来经过反应器入口扩散器后进入反应器封头内，首先经过过滤板上的过滤器过滤之后进入过滤盘下方的分配盘，油气在分配盘进行气液均匀性分布，使气液均匀地分散至催化剂床层。而这些过程仅发生在反应器封头内部以及反应器封头切线附近，保证气液在到达催化剂床层时不含大量杂质以及具有良好初始分布。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的反应器的结构示意图；
图2为图1中过滤器的结构示意图；
图3为图1中双层梁的结构示意图。
图标：100-反应器；110-反应器主体；120-反应器封头；130-双层支撑结构；140-过滤器；131-过滤盘；132-分配盘；133-双层梁；1331-梁身；1332-上层支撑台；1333-下层支撑台；1334-竖直支撑杆；1335-斜支撑杆；141-筒体；142-折流板；143-支撑杆。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
请参考图1，本实施例提供了一种反应器100，包括反应器主体110、位于反应器主体110进口端的反应器封头120和双层支撑结构130，双层支撑结构130安装于反应器封头120内，通过对双层支撑结构130进行结构改进使反应器封头120内的空间得到有效利用，同时提升反应器100内气液两相初始分布的效果。
具体地，反应器主体110为反应器100的主体结构，可以为固定床反应器100，反应器封头120位于反应器主体110的进口端。反应器主体110和反应器封头120为现有结构，材质、形状等不做过多赘述。
用于安装在反应器封头120内的双层支撑结构130包括：用于安装过滤器140的过滤盘131、用于对过滤后的物流进行气液分配的分配盘132和用于支撑过滤盘131和分配盘132的双层梁133，利用一个双层梁133的结构同时将过滤盘131和分配盘132进行支撑，不再各自设置梁节约成本。
具体地，过滤盘131和分配盘132的形状与反应器封头120的形状相匹配，即过滤盘131和分配盘132均整体上呈现圆盘结构。双层梁133从反应器封头120的一端延伸至相对的另一端，以便于将过滤盘131和分配盘132在反应器封头120中安装稳固。
进一步地，请结合图1和图2，过滤盘131上设置有多个安装孔用于安装过滤器140，且与过滤器140是密封连接的，如可以设置密封垫等，以使进入反应器封头120的流体中的油相在过滤盘131上进行积液形成液层，同时气液通过在过滤器140对物流进行过滤，经过过滤后的物流紧接着落在分配盘上对液两相进行分配，以达到过滤的同时使物流在反应器中有较好的初始分布。
具体地，过滤器140的具体结构不限，可以为一般的筒式过滤器，可以在封头空间中进行过滤，对封头空间进行合理的应用。筒式过滤器的高度可以为1500-2000mm，以保证过滤面积的同时具有较大的流通面积。筒式过滤器的高度根据反应器封头120的具体尺寸而定，可以为1500mm、1600mm、1700mm、1800mm、1900mm、2000mm等，也以为以上相邻尺寸值之间的任意值。
在一些实施例中，如图2所示，筒式过滤器140包括筒体141、折流板142和用于连接筒体顶部和折流板底部的支撑杆143，筒体包括内筒和外筒，内筒和外筒均采用约翰逊网结构。具体地，约翰逊网丝条宽面向筒外侧，且丝条平行环绕水平布置，折流挡板与约翰逊网通过四个支撑杆143相连。
进一步地，请参照图1和图3，过滤盘131和分配盘132均是由多块盘板拼接形成，双层梁133为多个，且每个双层梁133均包括梁身1331、上层支撑台1332和下层支撑台1333，上层支撑台1332和下层支撑台1333均位于梁身1331的侧壁上，上层支撑台1332用于将过滤盘131相邻的两块盘板进行拼接，下层支撑台1333用于将分配盘132相邻的两块盘板进行拼接。位于过滤盘131和分配盘132之间的梁身1331为镂空结构，以使气液物料在分配盘132上流动，而不受梁身1331的影响；位于过滤盘131以上的梁身1331的部分呈实心结构。
具体地，过滤盘131和分配盘132均是由多块盘板拼接形成的圆板，双层梁133将相邻的两块盘板进行拼接。上层支撑台1332和下层支撑台1333可以均为位于梁身1331两侧的凸起，与盘板的连接方式不限，可以通过螺栓、楔子等结构进行固定。上层支撑台1332和下层支撑台1333可以平行设置，使过滤盘131和分配盘132也平行设置。
在一些实施例中，下层支撑台1333的两端固定于反应器封头120上，可以固定在反应器封头120的支撑圈上，起到支撑载荷固定作用，下层支撑台1333应避开封头焊缝处以保证强度。上层支撑台1332的两端可以不与反应器封头120固定，起到支撑过滤盘131和密封作用即可。
在一些实施例中，分配盘132位于反应器封头120切线位置以上0-200mm，具体可以为0mm、10mm、30mm、50mm、80mm、100mm、130mm、150mm、180mm、200mm等。
在一些实施例中，梁身1331呈板状，上层支撑台1332位于梁身1331中间位置的侧壁上，下层支撑台1333位于梁身1331底部位置的侧壁上，上层支撑台1332与过滤盘131之间的连接处设置有密封垫，以实现过滤盘131的密封连接，防止过滤盘131上的流体进入分配盘132。
进一步地，双层梁133的个数不限，可以为4-8的双数根(如4根、6根、8根)，且双层梁133相对于过滤盘131或分配盘132的中心对称排布。由于反应器同一平面载荷有所不同，上层支撑台以上的梁身部分根据梁所处的位置，高度也不同，从过滤盘131的中心至过滤盘131的端部，梁身1331的高度逐渐减小。也就是说，位于中间的梁身1331的高度高于位于两端的梁身1331的高度。
进一步地，每个梁身1331上的上层支撑台1332与下层支撑台1333之间的间距为200-400mm，即过滤盘131和分配盘132之间的间距为200-400mm，可以根据反应器封头120的尺寸进行设计，具体可以为200mm、250mm、300mm、350mm、400mm等，也可以为以上相邻尺寸值之间的任意值。此外，支撑台宽度以及厚度可以根据载荷确定。
进一步地，梁身1331的厚度可以为15-40mm，如15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm等，也可以为以上相邻厚度值之间的任意值。
在一些实施例中，请结合图1，位于过滤盘131和分配盘132之间的梁身1331由多个竖直支撑杆1334和多个斜支撑杆1335形成，利用多个竖直支撑杆1334和多个斜支撑杆1335形成镂空结构。
具体地，多个竖直支撑杆1334间隔设置，且每个竖直支撑杆1334的顶部与上层支撑台1332的底部相连，每个竖直支撑杆1334的底部与下层支撑台1333相连，每个斜支撑杆1335的顶端与竖直支撑杆1334的顶部侧壁相连，每个斜支撑杆1335的底端与相邻的另一个竖直支撑杆1334的底部侧壁相连。这样，在尽可能不对流体造成阻挡的前提下保证支撑梁的强度。
本发明实施例所提供的反应器100上的双层支撑结构130的整体工作原理如下：油气从反应器上部下来经过反应器入口扩散器后进入反应器封头120内，首先接触到位于反应器封头120内的筒式过滤器140，气液两相在封头内部进行一定的积液缓冲过滤作用，流体已经趋于稳定干净。过滤后的流体自筒式过滤器140的中心位置留下，紧接着落在过滤盘131下方的分配盘132上。油气在分配盘132进行气液均匀性分布作用，使气液均匀的分散至催化剂床层。而这些过程仅发生在反应器封头内部以及反应器封头切线附近，保证气液在到达催化剂床层时不含大量杂质以及具有良好初始分布。
综上所述，本发明实施例所提供的用于安装在反应器封头内的双层支撑结构及反应器，利用双层支撑结构合理利用了原先浪费掉的封头空间，具有以下优势：
(1)双层支撑梁可以节省制造成本，将过滤盘与分配盘使用一个梁支撑，不再各自设置梁节约成本。
(2)将筒式过滤器设置在封头空间内部内，将原先没有利用到的封头空间内部进行合理利用，大大节省了反应器空间，增加催化剂装填量。
(3)使用双层支撑梁将过滤盘与分配盘进行整合，在满足过滤的同时对气液两相进行分配。
(4)分配盘之间的梁身为镂空结构，可以保证分配盘间的流体通畅，分配效果不受梁的影响。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于安装在反应器封头内的双层支撑结构，其特征在于，包括：用于安装过滤器的过滤盘、用于对过滤后的物流进行气液分配的分配盘和用于支撑所述过滤盘和所述分配盘的双层梁，所述过滤盘和所述分配盘均是由多块盘板拼接形成，所述双层梁为多个，且每个所述双层梁均包括梁身、上层支撑台和下层支撑台，所述上层支撑台和所述下层支撑台均位于所述梁身的侧壁上，所述上层支撑台用于将所述过滤盘相邻的两块所述盘板进行拼接，所述下层支撑台用于将所述分配盘相邻的两块所述盘板进行拼接；
位于所述过滤盘和所述分配盘之间的所述梁身为镂空结构，以使气液物料在所述分配盘上流动。
2.根据权利要求1所述的双层支撑结构，其特征在于，所述梁身呈板状，所述上层支撑台位于所述梁身中间位置的侧壁上，所述下层支撑台位于所述梁身底部位置的侧壁上，所述上层支撑台与所述过滤盘之间的连接处设置有密封垫。
3.根据权利要求2所述的双层支撑结构，其特征在于，位于所述过滤盘和所述分配盘之间的所述梁身由多个竖直支撑杆和多个斜支撑杆形成，多个所述竖直支撑杆间隔设置，且每个所述竖直支撑杆的顶部与所述上层支撑台的底部相连，每个所述竖直支撑杆的底部与所述下层支撑台相连，每个所述斜支撑杆的顶端与所述竖直支撑杆的顶部侧壁相连，每个所述斜支撑杆的底端与相邻的另一个所述竖直支撑杆的底部侧壁相连。
4.根据权利要求2所述的双层支撑结构，其特征在于，所述双层梁为4-8的双数根，且所述双层梁相对于所述过滤盘或所述分配盘的中心对称排布，从所述过滤盘的中心至所述过滤盘的端部，所述梁身的高度逐渐减小。
5.根据权利要求1或2所述的双层支撑结构，其特征在于，每个所述梁身上的所述上层支撑台与所述下层支撑台之间的间距为200-400mm。
6.根据权利要求5所述的双层支撑结构，其特征在于，所述梁身的厚度为15-40mm。
7.根据权利要求1所述的双层支撑结构，其特征在于，所述过滤盘上安装有多个筒式过滤器，所述筒式过滤器的高度为1500-2000mm；
所述筒式过滤器包括筒体、折流板和用于连接所述筒体顶部和所述折流板底部的支撑杆，所述筒体包括内筒和外筒，所述内筒和所述外筒均采用约翰逊网结构。
8.一种反应器，其特征在于，包括反应器主体、位于所述反应器主体进口端的反应器封头和权利要求1-7中任一项所述的双层支撑结构，所述双层支撑结构安装于所述反应器封头中，所述过滤盘和所述分配盘的形状与所述反应器封头的形状相匹配，所述双层梁从所述反应器封头的一端延伸至相对的另一端。
9.根据权利要求8所述的反应器，其特征在于，所述下层支撑台的两端固定于所述反应器封头上。
10.根据权利要求8所述的反应器，其特征在于，所述分配盘位于所述反应器封头切线位置以上0-200mm。
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