CN117427491A - 一种气膜砖、工业反应器及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业反应器技术领域，具体涉及一种气膜砖，包括：非催化体，所述非催化体上设置有用于供气膜气体介质穿过该非催化体的气体引入通孔；催化体，与非催化体配合相连，以构成气膜砖；且，催化体上设置有与气体引入通孔相连通、用于将气膜气体介质引出催化体的气体引出通孔；气膜气体介质穿过催化体，对气膜砖进行冷却保护、同时使工业反应器其炉墙侧的催化体具有催化转化功能。上述气膜气体通常是水蒸汽、二氧化碳、氮气、氢气等单质气体及其混合物。通过上述气膜砖可以有效地提高现有技术中的工业反应器转化效率，同时改善工业反应器的炉墙工作条件、延长炉墙使用寿命。

Description

一种气膜砖、工业反应器及其生产方法

技术领域

本发明涉及工业反应器技术领域，具体涉及一种气膜砖、工业反应器及其生产方法。

背景技术

工业反应器是化工生产的核心设备，其技术的先进程度对化工生产有着重要的影响，直接影响装置的投资规模和生产成本。也是化工生产过程的心脏，从原料经过反应器到我们想要的产品。例如，重整反应器是指进行催化重整的设备，重整反应器以含碳颗粒物为原料，采用蒸汽、氧气、二氧化碳及其混合物等物料作为氧化剂，通过反应器非圆柱形的变径设计形成混合床，加入蒸汽、氧气、二氧化碳、氢气、焦油及其混合物等重整剂实现二次转化重整，按预定产品工艺路线需要调节产品气的组份从而提高反应器效率。

现有技术中，工业反应器通常采用耐火砖结构，耐火砖通常被加工制成各种异形结构，具有结构简单、材料通用、易于制造的优点。但是，上述耐火砖只能根据其结构和材质组成成分，作为反应器金属壳体的内衬保护层，从而减少反应器热损失、防护反应器壳体免受高温、并防止磨蚀介质的危害。上述现有技术中用于工业反应器的耐火砖功能单一，无法满足工业反应器的高转化效率要求。所以，本领域技术人员需要一种新的用于工业反应器的耐火砖，进而提高工业反应器的转化效率，同时改善保证工业反应器的炉墙工作条件、延长炉墙使用寿命。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于如何提高现有技术中的工业反应器转化效率，同时改善工业反应器的炉墙工作条件、延长炉墙使用寿命。为此，本发明提供一种气膜砖，包括：

非催化体，所述非催化体上设置有用于供气膜气体介质穿过该非催化体的气体引入通孔；

催化体，与所述非催化体配合相连，以构成气膜砖；且，所述催化体上设置有与所述气体引入通孔相连通、用于将所述气膜气体介质引出所述催化体的气体引出通孔；所述气膜气体介质穿过所述催化体，对所述气膜砖进行冷却保护、同时使所述工业反应器其炉墙侧的所述催化体具有催化转化功能。上述气膜气体通常是水蒸汽、二氧化碳、氮气、氢气等单质气体及其混合物。

可选的，所述非催化体和所述催化体的连接面围成分别与所述气体引入通孔和所述气体引出通孔相连通的气膜室。

可选的，所述非催化体和所述催化体二者其一上设置有凸起面，二者另一上设置有与所述凸起面相适配的内凹面；所述非催化体和所述催化体上还设置有配合贴合的连接面；

所述凸起面和所述内凹面通过所述连接面配合相连，以围成所述气膜室。

可选的，所述气体引入通孔的孔径大于所述气体引出通孔的孔径，以在所述工业反应器其炉墙的所述催化体高温侧表面形成气膜；且，每个所述气体引入通孔对应设置有至少两个所述气体引出通孔。

可选的，所述气体引出通孔的出口外轮廓边缘还设置有排气槽；所述排气槽的直径大于所述气体引出通孔的直径。

可选的，所述非催化体为不含催化转化成分的耐火材料；

所述催化体为整体结构含有催化转化成分的耐火材料制成体；或，所述催化体为表面复合有催化转化剂的耐火材料制成体；或，所述催化体为表面复合有催化转化剂的制成体，且该制成体不含催化转化功能；或，所述催化体为整体结构含有催化转化成分的耐火材料制成体，且该催化体的表面复合有催化转化剂。

一种工业反应器，包括：气膜砖；以及，反应器金属壳体，所述气膜砖设置在所述反应器金属壳体的内侧。

可选的，所述气膜砖砌筑于工业反应器的特定温度段和气氛区段；

所述非催化体和所述催化体为形状相适配的弧形砖体结构或异形砖体结构。

一种气膜砖的生产方法，用于生产上述气膜砖，包括以下步骤：

S1，预制具有气体引入通孔的所述非催化体，以及具有气体引出通孔的所述催化体；

S2，对所述非催化体和所述催化体分别进行烧制；

S3，将烧制后的所述非催化体和所述催化体通过结合剂粘接相连，以形成气膜室，完成气膜砖的生产。其中，该结合剂为无机结合剂或有机结合剂。

一种气膜砖的生产方法，用于生产气膜砖，包括以下步骤：

S1，预制具有气体引入通孔的所述非催化体，以及具有气体引出通孔的所述催化体；

S2，将预制成型后的所述非催化体和所述催化体通过结合剂粘接相连，以形成气膜室；其中，该结合剂为无机结合剂或有机结合剂；

S3，将由所述非催化体和所述催化体粘接成型的气膜砖进行烧制，完成气膜砖的生产。

一种气膜砖的生产方法，用于生产气膜砖，包括以下步骤：

S1，预制具有气体引入通孔的所述非催化体，以及具有气体引出通孔的所述催化体；

S2，将预制成型后的所述非催化体和所述催化体通过结合剂粘接相连，以形成气膜室，完成气膜砖的生产。其中，该结合剂为无机结合剂或有机结合剂。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的气膜砖，包括：

非催化体，所述非催化体上设置有用于供气膜气体介质穿过该非催化体的气体引入通孔；

催化体，与所述非催化体配合相连，以构成气膜砖；且，所述催化体上设置有与所述气体引入通孔相连通、用于将所述气膜气体介质引出所述催化体的气体引出通孔；所述气膜气体介质穿过所述催化体，对所述气膜砖进行冷却保护、同时使所述工业反应器其炉墙侧的所述催化体具有催化转化功能。

现有技术中，的工业反应器用耐火砖，根据其结构和材质组成，仅能作为反应器金属壳体的内衬保护层，用以减少反应器热损失、防护反应器壳体免受高温、磨蚀介质的危害，并不具备其它功能。

而在本发明中，气膜砖包括非催化体和催化体，为特殊组合设计的耐火砖，能通过引入和分布气体在其内部、外部形成气膜。具体地说，上述非催化体设有用于供气膜气体介质穿过的气体引入通孔，并在上述催化体设置用于将气膜气体介质引出所述催化体的气体引出通孔。本发明中的气膜砖为变径式含碳物质转化重整反应器，气膜砖将带有催化功能的气膜气体介质引入炉墙内，从而利用气膜气体冷却气膜砖保护炉墙，同时让气膜气体经上述气膜砖加热提温、实现断链转化。上述气膜气体可以在改善炉墙工作条件、延长炉墙使用寿命的同时，使炉墙增添了工艺反应的催化转化功能，提升了反应器的综合效率。

另外，上述催化、转化，是指提高工作介质的化学反应活性而气膜砖本身化学、物理特性不发生变化的功能。上述气膜气体通常是水蒸汽、二氧化碳、氮气、氢气等单质气体及其混合物。

2.本发明提供的气膜砖，所述非催化体和所述催化体的连接面围成分别与所述气体引入通孔和所述气体引出通孔相连通的气膜室。

在本发明中，气膜气体介质通过气体引入通孔进入气膜室，之后再经过气体引出通孔、排气槽形成气膜。上述气膜室可以有效地预先储存接下来要进入气体引出通孔的气膜气体介质，从而保证气膜气体介质均匀地进入气体引出通孔，保证气膜砖的工作效果。在本发明中，多块上述气膜砖砌筑反应器时，可以通过气膜室实现气流通道的连接，进而形成气帘屏障，上述气帘屏障中的气膜气在吸收气膜室表面传递的热量从而实现气膜气预热提温；同时，通过气膜室对反应器高温侧向低温侧的热传导进行抑制，还可以有效地提高气膜砖形成的炉墙的绝热效率。

3.本发明提供的气膜砖，所述非催化体和所述催化体二者其一上设置有凸起面，二者另一上设置有与所述凸起面相适配的内凹面；所述非催化体和所述催化体上还设置有配合贴合的连接面；所述凸起面和所述内凹面通过所述连接面配合相连，以围成所述气膜室。

在本发明中，通过上述凸起面和内凹面即可在非催化体和催化体之间围成气膜室。本发明中的气膜砖通过上述结构形成气膜室，具有易于制造、安装、检修维护，具有较低的使用成本。

4.本发明提供的气膜砖，所述气体引入通孔的孔径大于所述气体引出通孔的孔径，以在所述工业反应器其炉墙的所述催化体高温侧表面形成气膜；且，每个所述气体引入通孔对应设置有至少两个所述气体引出通孔。所述气体引出通孔的出口外轮廓边缘还设置有排气槽；所述排气槽的直径大于所述气体引出通孔的直径。

在本发明中，通过在气体引出通孔的出口外轮廓边缘设置排气槽，上述排气槽可以形成气膜，气膜气吸收了反应器内高温介质向气膜砖传递的热量，气膜实现冷却保护和气帘隔离保护了气膜砖的同时，气膜气还被气膜砖被加热提温，经催化体断链、催化活化，进入反应器炉膛内部参加化学反应，进而提高了反应器的整体反应效率。

5.本发明提供的工业反应器，包括：气膜砖；以及，反应器金属壳体，所述气膜砖设置在所述反应器金属壳体的内侧。

在本发明中的工业反应器包括上述气膜砖，所以具有气膜砖的所有有益效果。

6.本发明提供的气膜砖的生产方法，包括以下步骤：

S1，预制具有气体引入通孔的所述非催化体，以及具有气体引出通孔的所述催化体；

S2，对所述非催化体和所述催化体分别进行烧制；

S3，将烧制后的所述非催化体和所述催化体通过结合剂粘接相连，以形成气膜室，完成气膜砖的生产。其中，该结合剂为无机结合剂或有机结合剂。

在本发明中，将烧制完成的非催化体和催化体通过结合剂粘接相连，从而可以简单牢固地生产气膜砖。

7.本发明提供的气膜砖的生产方法，包括以下步骤：

S1，预制具有气体引入通孔的所述非催化体，以及具有气体引出通孔的所述催化体；

S2，将预制成型后的所述非催化体和所述催化体通过结合剂粘接相连，以形成气膜室；其中，该结合剂为无机结合剂或有机结合剂；

S3，将由所述非催化体和所述催化体粘接成型的气膜砖进行烧制，完成气膜砖的生产。

在本发明中，还可以将非催化体和催化体粘接成型后，再进行烧制，从而可以简单牢固地生产气膜砖。

8.本发明提供的气膜砖的生产方法，包括以下步骤：

S1，预制具有气体引入通孔的所述非催化体，以及具有气体引出通孔的所述催化体；

S2，将预制成型后的所述非催化体和所述催化体通过结合剂粘接相连，以形成气膜室，完成气膜砖的生产。其中，该结合剂为无机结合剂或有机结合剂。

在本发明中，还可以将预制成型后的非催化体和催化体通过结合剂粘接相连直接形成气膜砖，有效地简化的施工步骤。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。

图1为本发明提供的气膜砖在反应器的竖直方向上的剖视图；

图2为本发明提供的气膜砖在反应器的水平方向上的剖视图。

附图标记说明：

1－非催化体；2－气体引入通孔；3－催化体；4－气体引出通孔；5－气膜室；6－凸起面；7－内凹面；8－连接面；9－排气槽。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

实施例1

本实施例中提供一种气膜砖，具体为带气膜的变径式含碳物质转化重整反应器，如图1和图2所示，其包括：

非催化体1，为不含催化转化成分的耐火材料；所述非催化体1上设置有用于供气膜气体介质穿过该非催化体1的气体引入通孔2；

催化体3，为整体结构含有催化转化成分的耐火材料制成体；上述催化体3与所述非催化体1配合相连，以构成气膜砖；且，所述催化体3上设置有与所述气体引入通孔2相连通、用于将所述气膜气体介质引出所述催化体3的气体引出通孔4；所述气膜气体介质穿过所述催化体3，对所述气膜砖进行冷却保护、同时使所述工业反应器其炉墙侧的所述催化体3具有催化转化功能。上述气膜气体通常是水蒸汽、二氧化碳、氮气、氢气等单质气体及其混合物。并且，如图1所示，所述气体引出通孔4的出口外轮廓边缘还设置有排气槽9；所述排气槽9的直径大于所述气体引出通孔4的直径。上述排气槽9可以形成气膜，气膜气吸收了反应器内高温介质向气膜砖传递的热量，气膜实现冷却保护和气帘隔离保护了气膜砖的同时，气膜气还被气膜砖被加热提温，经催化体断链、催化活化，进入反应器炉膛内部参加化学反应，进而提高了反应器的整体反应效率。在本发明中，在多块上述气膜砖砌筑反应器时，可以通过气膜室5实现气流通道的连接，进而形成气帘屏障，上述气帘屏障中的气膜气在吸收气膜室5表面传递的热量从而实现气膜气预热提温；同时，通过气膜室5对反应器高温侧向低温侧的热传导进行抑制，还可以有效地提高气膜砖形成的炉墙的绝热效率。

在本实施例中，为了对进入气体引出通孔4的气膜气体介质进行缓冲，使进入气膜气体介质均匀地进入气体引出通孔4。在上述非催化体1和催化体3的连接面还围成了：分别与所述气体引入通孔2和所述气体引出通孔4相连通的气膜室5。并且，所述催化体3上设置有凸起面6，所述非催化体1上设置有内凹面7；上述非催化体1和催化体3的外轮廓边缘位置还设置有配合相连的连接面8。所述凸起面6和所述内凹面7通过所述连接面8配合相连，以围成上述气膜室5。

在本实施例中，上述气体引入通孔2的孔径大于气体引出通孔4的孔径，以在所述工业反应器其炉墙的所述催化体3高温侧表面形成气膜；且，每个所述气体引入通孔2对应设置有多个所述气体引出通孔4。

当然，本实施例对凸起面6和内凹面7的设置位置不做具体限定，在其它实施例中，所述非催化体1上设置有凸起面6，所述催化体3上设置有内凹面7；上述非催化体1和催化体3的外轮廓边缘位置还设置有配合相连的连接面8。所述凸起面6和所述内凹面7通过所述连接面8配合相连，以围成上述气膜室5。

当然，本实施例对催化体3的具体材质不做具体限定，在其它实施例中，所述催化体3还可以为表面复合有催化转化剂的耐火材料制成体；或，所述催化体3为表面复合有催化转化剂的制成体，且该制成体不含催化转化功能；或，所述催化体3为整体结构含有催化转化成分的耐火材料制成体，且该催化体3的表面复合有催化转化剂。

实施例2

一种工业反应器，包括：气膜砖；以及，反应器金属壳体，所述气膜砖设置在所述反应器金属壳体的内侧。上述气膜砖砌筑于工业反应器的特定温度段和气氛区段；所述非催化体1和所述催化体3为形状相适配的弧形砖体结构。

上述气膜砖，如图1和图2所示，其包括：

非催化体1，所述非催化体1上设置有用于供气膜气体介质穿过该非催化体1的气体引入通孔2；

催化体3，上述催化体3与所述非催化体1配合相连，以构成气膜砖；且，所述催化体3上设置有气体引出通孔4以及排气槽9；上述气体引出通孔4与所述气体引入通孔2相连通、用于将所述气膜气体介质引出；上述和气体引入通孔2排气槽9可以形成气膜，气膜气吸收了反应器内高温介质向气膜砖传递的热量，气膜实现冷却保护和气帘隔离保护了气膜砖的同时，气膜气还被气膜砖被加热提温，经催化体断链、催化活化，进入反应器炉膛内部参加化学反应，进而提高了反应器的整体反应效率。另外，上述非催化体1和催化体3的连接面还围成了：分别与所述气体引入通孔2和所述气体引出通孔4相连通的气膜室5。

一种气膜砖的生产方法，用于生产上述气膜砖，包括以下步骤：

S1，预制具有气体引入通孔2的所述非催化体1，以及具有气体引出通孔4的所述催化体3；

S2，对所述非催化体1和所述催化体3分别进行烧制；

S3，将烧制后的所述非催化体1和所述催化体3通过结合剂粘接相连，以形成气膜室5，完成气膜砖的生产。其中，该结合剂为无机结合剂或有机结合剂。

当然，本实施例对非催化体1和催化体3的具体形状不做具体限定，在其它实施例中，所述非催化体1和所述催化体3还可以为异形砖体结构。

当然，本实施例对气膜砖的生产方法不做具体限定，在其它实施例中，气膜砖的生产方法，包括以下步骤：

S1，预制具有气体引入通孔2的所述非催化体1，以及具有气体引出通孔4的所述催化体3；

S2，将预制成型后的所述非催化体1和所述催化体3通过结合剂粘接相连，以形成气膜室5；其中，该结合剂为无机结合剂或有机结合剂；

S3，将由所述非催化体1和所述催化体3粘接成型的气膜砖进行烧制，完成气膜砖的生产。

当然，本实施例对气膜砖的生产方法不做具体限定，在其它实施例中，气膜砖的生产方法，包括以下步骤：

S1，预制具有气体引入通孔2的所述非催化体1，以及具有气体引出通孔4的所述催化体3；

S2，将预制成型后的所述非催化体1和所述催化体3通过结合剂粘接相连，以形成气膜室5，完成气膜砖的生产。其中，该结合剂为无机结合剂或有机结合剂。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种气膜砖，其特征在于，包括：

非催化体(1)，所述非催化体(1)上设置有用于供气膜气体介质穿过该非催化体(1)的气体引入通孔(2)；

催化体(3)，与所述非催化体(1)配合相连，以构成气膜砖；且，所述催化体(3)上设置有与所述气体引入通孔(2)相连通、用于将所述气膜气体介质引出所述催化体(3)的气体引出通孔(4)；所述气膜气体介质穿过所述催化体(3)，对所述气膜砖进行冷却保护、同时使工业反应器其炉墙侧的所述催化体(3)具有催化转化功能。

2.根据权利要求1所述的气膜砖，其特征在于，所述非催化体(1)和所述催化体(3)的连接面围成分别与所述气体引入通孔(2)和所述气体引出通孔(4)相连通的气膜室(5)。

3.根据权利要求2所述的气膜砖，其特征在于，所述非催化体(1)和所述催化体(3)二者其一上设置有凸起面(6)，二者另一上设置有与所述凸起面(6)相适配的内凹面(7)；所述非催化体(1)和所述催化体(3)上还设置有配合贴合的连接面(8)；

所述凸起面(6)和所述内凹面(7)通过所述连接面(8)配合相连，以围成所述气膜室(5)。

4.根据权利要求2所述的气膜砖，其特征在于，所述气体引入通孔(2)的孔径大于所述气体引出通孔(4)的孔径，以在所述工业反应器其炉墙的所述催化体(3)高温侧表面形成气膜；且，每个所述气体引入通孔(2)对应设置有至少两个所述气体引出通孔(4)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的气膜砖，其特征在于，所述气体引出通孔(4)的出口外轮廓边缘还设置有排气槽(9)；所述排气槽(9)的直径大于所述气体引出通孔(4)的直径。

6.根据权利要求1所述的气膜砖，其特征在于，

所述非催化体(1)为不含催化转化成分的耐火材料；

所述催化体(3)为整体结构含有催化转化成分的耐火材料制成体；或，所述催化体(3)为表面复合有催化转化剂的耐火材料制成体；或，所述催化体(3)为表面复合有催化转化剂的制成体，且该制成体不含催化转化功能；或，所述催化体(3)为整体结构含有催化转化成分的耐火材料制成体，且该催化体(3)的表面复合有催化转化剂。

7.一种工业反应器，其特征在于，包括：权利要求1至6中任一项所述的气膜砖；以及，

反应器金属壳体，所述气膜砖设置在所述反应器金属壳体的内侧。

8.根据权利要求7所述的工业反应器，其特征在于，所述气膜砖砌筑于工业反应器的特定温度段和气氛区段；

所述非催化体(1)和所述催化体(3)为形状相适配的弧形砖体结构或异形砖体结构。

9.一种气膜砖的生产方法，用于生产权利要求1至6中任一项所述的气膜砖，其特征在于，包括以下步骤：

S1，预制具有气体引入通孔(2)的所述非催化体(1)，以及具有气体引出通孔(4)的所述催化体(3)；

S2，对所述非催化体(1)和所述催化体(3)分别进行烧制；

S3，将烧制后的所述非催化体(1)和所述催化体(3)通过结合剂粘接相连，以形成气膜室(5)，完成气膜砖的生产。

10.一种气膜砖的生产方法，用于生产权利要求1至6中任一项所述的气膜砖，其特征在于，包括以下步骤：

S1，预制具有气体引入通孔(2)的所述非催化体(1)，以及具有气体引出通孔(4)的所述催化体(3)；

S2，将预制成型后的所述非催化体(1)和所述催化体(3)通过结合剂粘接相连，以形成气膜室(5)；

S3，将由所述非催化体(1)和所述催化体(3)粘接成型的气膜砖进行烧制，完成气膜砖的生产。

11.一种气膜砖的生产方法，用于生产权利要求1至6中任一项所述的气膜砖，其特征在于，包括以下步骤：

S1，预制具有气体引入通孔(2)的所述非催化体(1)，以及具有气体引出通孔(4)的所述催化体(3)；

S2，将预制成型后的所述非催化体(1)和所述催化体(3)通过结合剂粘接相连，以形成气膜室(5)，完成气膜砖的生产。