CN205965793U - 一种百叶窗式反应器内构件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提公开的百叶窗式反应器内构件包括内筒和外筒，所述的内筒同轴放置在外套中，所述的内筒主要由内筒上连接管（2）、内百叶窗板（3）和内筒下连接管（5）组成，内筒上连接管和内筒下连接管分别位于内筒的上、下端，在内筒的外圆周上均布有多层内百叶窗板；所述外筒主要由外筒上连接管（7）、外百叶窗板（9）和外筒下连接管（10）组成，外筒上连接管和外筒下连接管分别位于外筒的上、下端，在外筒的内圆周上均布有多层外百叶窗板。本实用新型有效地解决了径向流反应器催化剂颗粒跑损和床层死体积问题。且流通面积大，床层压降低，有利于增加反应器的处理能力，对非球形的异径催化剂颗粒具有很强的适应性。

Description

一种百叶窗式反应器内构件

技术领域

本实用新型属于径向流反应器技术领域，主要涉及的是一种流体与固体接触的反应器内构件，尤其是百叶窗式反应器内构件 ，特别适合于百叶窗式径向移动床反应器。

背景技术

径向流反应器是一种高效节能的反应器形式，具有流体流通截面积大、气/固接触均匀、床层阻力小等优点。而内构件的形式和布局是径向流反应器的核心。径向流反应器最基本的内部结构是由两个多孔的同轴套筒组成，两个套筒之间的空间作为固体催化剂床层，流体沿径向穿过催化剂床层流动。按其流体流动形式可分为进料流体与出料流体同向的Z型流动和反向的П型流动，每一种流型又可分为向心流和离心流两种形式。若流体呈离心流动，内筒的内套筒（中心管）作为分流流道，外筒与器壁间的环隙作为集流流道；若流体呈向心流动，外筒与器壁间的环隙作为分流流道，内筒的内套筒（中心管）作为集流流道。传统径向流反应器的内筒和外筒一般为圆形或正多边形的金属网状结构或冲孔（槽）板，其孔径（槽隙）应小于催化剂的粒径，既可将固体催化剂约束在内、外筒间的环形空间内，又可使流体能够穿过催化剂床层按设计的流型流动。但是随着内、外筒被介质腐蚀、催化剂颗粒磨损或破损等情况发生，部分催化剂会穿过内、外筒或卡在筒壁的小孔（槽）上，使部分催化剂床层成为死区，降低床层的流通面积，造成流体分布不均，致使床层压降上升，严重时会堵塞物料的流动通道，造成反应器不能正常工作。

为了解决此问题，中国专利CN101298031A公开了一种具有百叶窗式正面的进口导管，该进口导管为竖直伸长的进口导管，包括：正面、两个侧面以及背面，其中正面包括百叶窗式结构，该百叶窗式结构包括在其中限定有孔的板块和从所述进口导管向外延伸的百叶窗板，其中该百叶窗板具有前缘和后缘，并且该百叶窗板的前缘在至少一个孔上方的位置处固定至所述板块上，该百叶窗板的后缘沿向下的方向延伸远离所述板块。该专利所述的百叶窗板是为了遮挡进料孔，与单纯的金属网状结构或冲孔（槽）板结构相比，可以较好地解决因腐蚀造成的催化剂颗粒跑损问题，但该进口导管结构复杂，制造成本高，只能作为径向反应器的外筒使用，且仅适应于向心流形式，限制了流体的流型及反应器结构，故其使用范围受到了较大地限制。

中国专利CN101605597A公开的一种无筛移动床反应器，该反应器包括限定有孔并以同心方式设置内外筒形隔板，催化剂从内外筒形隔板间的环形空间流过，其中还包括多对具有固定在内、外筒形隔板的前缘的环形形状的外部百叶窗板，内外部百叶窗板向下延伸进入反应器的粒子保留容积的后缘。该反应器所述的内外百叶窗板实际上呈漏斗形，相互之间没有重叠结构，而是与垂直成10°和60°之间角度延伸入粒子保留容积的板一起来限定催化剂粒子的驻留区域的，内百叶窗板和外百叶窗板并没有形成完整的径向流反应器的内筒和外筒，与通常的百叶窗结构有很大的区别。

综上所述，现有的带有百叶窗结构内构件或径向流移动床反应器，主要目的是为了解决金属网或冲孔（槽）板结构内、外筒因腐蚀等因素造成的催化剂颗粒跑损问题，其结构较为复杂，流体流通面积小，适应性受到了一定的限制。

发明内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种百叶窗式反应器内构件。该内构件可以较好地解决径向流反应器因内、外筒腐蚀及催化剂卡死等原因造成的催化剂颗粒跑损或床层死体积问题。不仅结构简单，易于加工，而且气体流通面积大，分布均匀，床层压降低，有利于提高物料空速，增加反应器的处理能力，适应的固体颗粒粒径范围广。

本实用新型实现上述目的采取的技术方案如下：一种百叶窗式反应器内构件包括内筒和外筒，所述的内筒同轴放置在外筒中，所述的内筒主要由内筒上连接管、内百叶窗板和内筒下连接管组成，内筒上连接管和内筒下连接管分别位于内筒的上、下端，在内筒的外圆周上均布有多层内百叶窗板；所述外筒主要由外筒上连接管、外百叶窗板和外筒下连接管组成，外筒上连接管和外筒下连接管分别位于外筒的上、下端，在外筒的内圆周上均布有多层外百叶窗板。

本实用新型在所述的内筒的外圆周上均布有多块内筋条，所述多层内百叶窗板的上缘依次平行地固定连接在内筋条的外侧；所述内筒上部的上连接管和内筒下部的下连接管分别固定连接在内筋条的上下两端。

本实用新型所述外筒的外圆周上均布多块外筋条，所述均布在外筒内圆周上的多层外百叶窗板的上缘依次平行地连接外筋条的内侧，所述外筒上部的外筒上连接管和外筒下部的外筒下连接管分别固定连接在外筒的上下两端。

本实用新型所述内百叶窗板或外百叶窗板为中空的圆形或正多边形，且内百叶窗板上端面的圆形或正多边形的面积小于下端面的圆形或正多边形的面积，外形整体呈上小下大的梯台形；外百叶窗板上端面的圆形或正多边形的面积大于下端面的圆形或正多边形的面积，外形整体呈上大下小的梯台形；且所有内百叶窗板或外百叶窗板的宽度均相等。

本实用新型所述内百叶窗板的上缘朝向内筒的中心、下缘远离内筒的中心；上层百叶窗板在下层百叶窗板上的水平方向投影为百叶窗板长度的1/2～1/4。

本实用新型所述外百叶窗板的固定方向为上缘远离外筒的中心、下缘朝向外筒的中心；上层百叶窗板在下层百叶窗板上的水平方向投影为百叶窗板长度的1/2～1/4。

本实用新型所述的内百叶窗板与内筋条的夹角α为10°～60°，所有内百叶窗板与内筋条的夹角均相等。

本实用新型所述的外百叶窗板与外筋条的夹角α为10°～60°，所有外百叶窗板与外筋条的夹角相等。

本实用新型所述内筒最上端的内百叶窗板密封连接在内筒上端的上连接管和内筋条外侧；内筒最下端的内百叶窗板的装配位置在水平方向的投影完全遮盖内筒下连接管的上端面。

本实用新型所述外筒最上端的外百叶窗板的上沿密封连接在外筒上连接管的下端面和外筋条的内侧；外筒最下端的外百叶窗板的装配位置在水平方向的投影完全遮盖外筒下连接管的上端面。

本实用新型的反应器内构件采用百叶窗式结构，其结构简单，易于加工。固体颗粒在百叶窗式内筒和外筒所形成的环形空间内向下移动，由于百叶窗板向下倾斜的角度大于一般固体颗粒的休止角，且这种百叶窗板表面光滑，没有孔、槽或其它形式的开孔，故固体颗粒可以顺利地沿百叶窗板向下流动，不会形成卡阻现象，这样就消除了现有的径向流反应器的金属网状结构或冲孔（槽）板结构内构件的缺陷，解决固体颗粒的跑损或床层死体积问题。同时，本实用新型的反应器内构件不但适用于球形颗粒，对于不规整的非球形的异形催化剂颗粒也具有很强的适应性。

附图说明

图1为本实用新型的装配结构示意图。

图2为本实用新型内筒的结构示意图。

图3是图2的剖视图。

图4为本实用新型外筒的结构示意图。

图5是图4的剖视图。

图6为本实用新型第一实施例的装配结构示意图。

图7为本实用新型第二实施例的装配结构示意图。

图中， 1，内筒； 2，内筒上连接管； 3，内百叶窗板； 4，内筋条；5，内筒下连接管；6，外筒； 7，外筒上连接管；8，外筋条；9， 外百叶窗板；10，外筒下连接管； 11、27，反应器壳体； 12、25，中心筒；13、22，流体进料管； 14、30，流体出料管； 15、21，固体颗粒进料管；16、上部过渡段；17、下部过渡段； 18、24，固体颗粒出料管； 19、28，固体颗粒床层；20、26，流体通道；23、下支承定位板；29、上支承定位板；A，原料； B，产品； C，固体颗粒进料； D，固体颗粒出料。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明，所给出的附图只是帮助理解本实用新型，其并不限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型所述的百叶窗式反应器内构件包括内筒和外筒，内筒和外筒外形一致，内筒同轴放置在外筒中，两者之间无接触且保持等间距，其定位主要依靠反应器的其他内构件来完成。由于定位问题不是本实用新型的内容，这里不再赘述。所述的内筒和外筒可以同为圆形或同为外形相似的正多边形，本实用新型内筒和外筒的外形均为圆形；若内、外筒外形同为正多边形，正多边形的边数应大于等于五。内、外筒之间所形成的环形空间为固体颗粒（包括催化剂）的流通通道；内筒1的中心筒以及外筒6与反应器内壁之间所形成的环形空间为流体的出、入通道；所述的内筒1的中心筒是指内筒1中间的圆形空间。

所述的内筒1主要由内筒上连接管2、内百叶窗板3、内筋条4和内筒下连接管5组成（如图2-3所示）。所述内筒上连接管2位于内筒1的上端，根据径向移动床的形式不同，内筒上连接管2可以作为流体的入口或出口，即当径向移动床为离心流时，内筒上连接管2为流体的入口，当径向移动床为向心流时，内筒上连接管2为流体的出口。所述内筒下连接管5位于内筒1的下端，作为进入内筒的固体颗粒的下排通道。所述的内筋条4的数量与内筒1的形状有关，如果内筒1的形状为圆形，其至少有三块或三块以上（本实施例为四块）；如果内筒1的形状为正多边形，其数量至少应与正多边形的边数相等。内筋条4沿内筒上连接管2下部和内筒下连接管5上部的圆周方向均布，并分别与内筒上连接管2的下端面和内筒下连接管5的上端面焊接在一起。内筋条4的作用是对内百叶窗板3进行支承和固定；它可以由表面光滑的扁钢条、角钢或槽钢制成，但不限于此。所述内百叶窗板3由表面光滑的扁钢条或其它材质制成中空的圆形或正多边形，上端面的圆形或正多边形的面积小于下端面的圆形或正多边形的面积，外形整体呈上小下大的呈梯台形；本实用新型实施例中内百叶窗板3的上、下端面均为圆形，外形呈中空的圆环形梯台形。内百叶窗板3的数量至少为三层或三层以上（本实施例一和实施例二分别为九层和十层）。所有内百叶窗板3的宽度均相等，依次平行地将其上缘焊接在呈圆周均匀分布的内筋条4的外侧。所有内百叶窗板3的上缘均朝向内筒1的中心、下缘均远离内筒1的中心。所有内百叶窗板3与内筋条4的夹角α为10°～60°，优选20～45°。在上下两层相邻的内百叶窗板之间，上层内百叶窗板在下层内百叶窗板上的水平方向上的投影长度为内百叶窗板长度的1/2～1/4。为防止固体颗粒从内筒上连接管2和内筋条4之间的间隙进入内筒1的中心筒，内筒1最上层的内百叶窗板3密封焊接在内筒上连接管2下端面和内筋条4的外侧，使内筒上连接管2与最上层的内百叶窗板3之间没有间隙；为防止固体颗粒从内筋条4和内筒下连接管5之间的间隙进入内筒1的中心筒，内筒1最下端的百叶窗板3的装配位置应满足在水平方向的投影完全遮盖内筒下连接管5的上端面。

所述的外筒6由外筒上连接管7、外筋条8、外百叶窗板9和外筒下连接管10组成（如图4-5所示）。所述外筒上连接管7和外筒下连接管10分别位于外筒6的上端和下端。所述的外筋条8的数量与外筒6的形状有关，如果外筒6的形状为圆形，其至少有三块或三块以上（本实施例为六块）；如果外筒6的形状为正多边形，其数量至少应与正多边形的边数相等。外筋条8沿外筒上连接管7下部和外筒下连接管10上部的圆周方向均布，并分别焊接在外筒上连接管7的下端面外侧和外筒下连接管10的上端面外侧。外筋条8是对外百叶窗板9起支承和固定作用。外筋条8可以由光滑的扁钢条、角钢或槽钢制成，但不限于此。所述外百叶窗板9由表面光滑的扁钢条或其它材质制成中空的圆形或正多边形，上端面的圆形或正多边形的面积大于下端面的圆形或正多边形的面积，整体外形呈上大下小的梯台形。本实用新型实施例中外百叶窗板9的上、下端面均为圆形，外形呈为中空的圆环形梯台形。外百叶窗板9至少为三层或三层以上（本实施例一和实施例二分为九层和十层）。所有外百叶窗板9的宽度均相等，依次平行地将其上缘焊接固定在呈圆周状分布的外筋条8的内侧，即外百叶窗板9呈圆环状分布在外筒6的内壁圆周上。所有外百叶窗板9的上缘远离外筒6的中心、下缘朝向外筒6的中心。外百叶窗板9与外筋条8的夹角α为10°～60°，优选20°～45°；在两块相邻的百叶窗板之间，上层百叶窗板在下层百叶窗板上的水平方向投影为百叶窗板长度的1/2～1/4；这两个条件同时也限定了相邻的外百叶窗板的相对固定位置。为了有利于固体颗粒（催化剂）流动，内百叶窗板3与内筋条4以及外百叶窗板9与外筋条8的夹角是相等的。为防止固体颗粒从外筒上连接管7和内筋条8之间的间隙漏出，所述外筒6最上端的外百叶窗板9的上沿密封焊接在外筒上连接管7下端面和外筋条8的内侧。外筒最下端的外百叶窗板9的装配位置应满足在水平方向的投影完全遮盖外筒下连接管10的上端面，以防止固体颗粒从外筋条8和外筒下连接管10之间的间隙漏出。

上述外筒上连接管7和内筒上连接管2之间所形成的环形空间作用是：一是作为固体颗粒进入床层的入口；二是和固体颗粒一起对反应器的流体起到隔离作用，防止流体沿固体颗粒的入口逸出或造成分、集流道之间形成短路；外筒下连接管10与内筒下连接管5之间所形成的环形空间作用是：一是作为固体颗粒离开床层的出口；二是和固体颗粒一起对反应器的流体起到隔离作用，防止流体沿固体颗粒的出口逸出或造成分、集流道之间形成短路。

以下通过实施例的方式对本实用新型进一步详细说明。

实施例1

如图6所示：本实施实施例中，百叶窗式反应器内构件安装在中间为圆筒、两端为碟形封头的反应器壳体内；内筒1和外筒6的内筒上连接管2和外筒上连接管7与呈正锥形结构的上过渡段16密封连接，再通过上过渡段16的顶部与固体颗粒进料管15密封相连，固体颗粒进料管15穿过反应器壳体11的上封头引出器外，固体颗粒进料管15的外壁与反应器壳体11的上封头密封焊接在一起；内筒1和外筒6的内筒下连接管5和外筒下连接管10与呈倒锥形结构的下过渡段17密封连接，再通过下过渡段17的底部与固体颗粒出料管18密封相连，固体颗粒出料管18穿过反应器壳体11的下封头引出器外，固体颗粒出料管18的外壁与反应器壳体11的下封头密封焊接在一起。在反应器的上封头外部分别设置了流体进料管13和流体出料管14，流体进料管13和14均与反应器的内腔相通；流体出料管14伸入反应器内部并一直延伸到内筒上连接管2的顶部，并与之密封相连。

在使用过程中，固体颗粒进料C沿固体颗粒进料管15进入反应器内，充满上、下过渡段16、17及内筒1和外筒6所形成的环形空间，即固体颗粒床层19，在控制速度的情况下沿固体颗粒出料管18流出反应器外。气体或液体原料A从流体进料管13进入反应器，沿外筒与反应器内壁形成的环形空间（即液体通道20）一边向下流动，一边通过百叶窗板之间的间隙并穿过固体颗粒床层19，在与固体颗粒接触过程中发生化学反应或物料理吸附，穿过固体颗粒床层19的流体成为产品，沿中心筒12向上流动，并从流体出料管14流出反应器，得到产品C。

本实施例中，流体进料管13和流体出料管14可以互换，这样反应器就会从向心流反应器变为离心流反应器。同样，液体出料管14的位置也可以从反应器的顶部移至反应器的底部，这样反应器就从Π型径向流反应器变为Z型径向流反应器。

实施例2

如图7所示：本实施实施例中，反应器的外形变为上部为平面法兰，中段为圆形筒体，下部为倒锥体，平面法兰与圆形筒体的上部依靠螺栓连接并密封，圆形筒体的下部与倒锥体密封对焊在一起，这三个部分组成的结构作为反应器壳体27。由内筒1和外筒6组成的百叶窗式反应器内构件安装在反应器壳体27的内部，内筒1的上部连接管2与流体出料管30的下端密封相连，流体出料管30穿过反应器上部的平面法兰伸出反应器外，其外壁与该法兰密封相连；外筒6的上部连接管7与上支承定位板29密封相连，支承定位板29能够实现外筒6上连接管7以上部分与流体通道26之间的隔离；内筒1和外筒6的下连接管5和10与下支承定位板23密封连接，内筒下连接管5穿过下支承定位板23与反应器下部的倒锥体相通。穿过反应器壳体上部平面法兰设置固体颗粒进料管21，其位置介于上支承定位板29与流体出料管之间；在反应器下部倒锥体的底部设置固体颗粒出料管24；在反应器圆形筒体的上部设置流体进料管22。在内筒1和外筒6与下支承板29所形成的环形范围内开若干供固体颗粒下流的孔。

在使用过程中，固体颗粒进料从固体颗粒进料管21进入反应器内，充满上支承定位板29和流体出料管30以及内筒1和外筒6所形成的环形空间（即固体颗粒床层28），并从下支承定位板23上的开孔充满反应器下部倒锥体的内部空间，在控制速度的情况下沿固体颗粒出料管21流出反应器外。气体或液体原料从流体进料管22进入反应器，沿外筒与反应器内壁形成的环形空间（即液体通道26）一边向下流动，一边通过百叶窗板之间的间隙并穿过固体颗粒床层28，在与固体颗粒接触过程中发生化学反应或物料理吸附，穿过固体颗粒床层28的流体成为产品，沿中心筒25向上流动，并从流体出料管30流出反应器。

Claims (10)

1.一种百叶窗式反应器内构件，包括内筒和外筒，所述的内筒同轴放置在外套中，其特征在于：所述的内筒（1）主要由内筒上连接管（2）、内百叶窗板（3）和内筒下连接管（5）组成，内筒上连接管和内筒下连接管分别位于内筒的上、下端，在内筒的外圆周上均布有多层内百叶窗板；所述外筒（6）主要由外筒上连接管（7）、外百叶窗板（9）和外筒下连接管（10）组成，外筒上连接管和外筒下连接管分别位于外筒的上、下端，在外筒的内圆周上均布有多层外百叶窗板。

2.根据权利要求1所述的百叶窗式反应器内构件，其特征在于：在所述的内筒（1）的外圆周上均布有多块内筋条（4），所述多层内百叶窗板（3）的上缘依次平行地固定连接在内筋条（4）的外侧；所述内筒（1）上部的上连接管（2）和内筒下部的下连接管（5）分别固定连接在内筋条（4）的上下两端。

3.根据权利要求1所述的百叶窗式反应器内构件，其特征在于：在所述外筒（6）的外圆周上均布多块外筋条（8），所述均布在外筒内圆周上的多层外百叶窗板（9）的上缘依次平行地连接外筋条（8）的内侧，所述外筒（6）上部的外筒上连接管（7）和外筒（6）下部的外筒下连接管（10）分别固定连接在外筒（6）的上下两端。

4.根据权利要求1所述的百叶窗式反应器内构件，其特征在于：所述内百叶窗板（3）或外百叶窗板（9）为中空的圆形或正多边形，且内百叶窗板上端面的圆形或正多边形的面积小于下端面的圆形或正多边形的面积，外形整体呈上小下大的梯台形；外百叶窗板上端面的圆形或正多边形的面积大于下端面的圆形或正多边形的面积，外形整体呈上大下小的梯台形；且所有内百叶窗板（3）或外百叶窗板（9）的宽度均相等。

5.根据权利要求1所述的百叶窗式反应器内构件，其特征在于：所述内百叶窗板（3）的上缘朝向内筒（1）的中心、下缘远离内筒的中心；上层百叶窗板在下层百叶窗板上的水平方向投影为百叶窗板长度的1/2～1/4。

6.根据权利要求1所述的百叶窗式反应器内构件，其特征在于：所述外百叶窗板（9）的固定方向为上缘远离外筒（6）的中心、下缘朝向外筒的中心；上层百叶窗板在下层百叶窗板上的水平方向投影为百叶窗板长度的1/2～1/4。

7.根据权利要求1或2所述的百叶窗式反应器内构件，其特征在于：所述的内百叶窗板（3）与内筋条（4）的夹角α为10°～60°，所有内百叶窗板（3）与内筋条（4）的夹角均相等。

8.根据权利要求1或3所述的百叶窗式反应器内构件，其特征在于：所述的外百叶窗板（9）与外筋条（8）的夹角α为10°～60°，所有外百叶窗板（9）与外筋条（8）的夹角相等。

9.根据权利要求1或2所述的百叶窗式反应器内构件，其特征在于：所述内筒（1）最上端的内百叶窗板（3）密封连接在内筒（1）上端的上连接管（2）和内筋条（4）外侧；内筒（1）最下端的内百叶窗板（3）的装配位置在水平方向的投影完全遮盖内筒下连接管（5）的上端面。

10.根据权利要求1或3所述的百叶窗式反应器内构件，其特征在于：所述外筒（6）最上端的外百叶窗板（9）的上沿密封连接在外筒（6）上连接管（7）的下端面和外筋条（8）的内侧；外筒最下端的外百叶窗板（9）的装配位置在水平方向的投影完全遮盖外筒下连接管（10）的上端面。