CN211562890U - 一种径向反应器 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种径向反应器，该反应器的进料口设置在反应器筒体上且位于进料口处的反应器内壁上设置有环形导流罩，能够引导进料流向，缩短了进料口距催化剂装填区外侧壁(扇形筒或外筛网)的路径，使得进料分配更为均匀，并减少进料对内构件的冲击，提高了反应器性能。

Description

一种径向反应器

技术领域

本公开涉及石油化工领域，具体地，涉及一种径向反应器。

背景技术

径向反应器的介质流动方向由内构件的型式来实现，一般在中心设有中心管，在靠近器壁处沿圆周方向设有若干个扇形筒或者一个大型外筛网，两者之间为催化剂床层，油气径向穿过催化剂床层。径向反应器进料结构，一般有以下几种方式组合：①进料口设置在反应器顶部，与顶部拆卸内件用人孔合二为一，介质经入口分配器进入扇形筒(或外筛网)，然后沿反应器径向穿过催化剂床层，再经中心管流出反应器，出料口可位于反应器底部(出料口轴线沿反应器中心线)或反应器筒体(出料口轴线垂直于反应器中心线)；②进料口为反应器筒体侧向开口(进料口轴线垂直于反应器中心线)，介质由进料口进入扇形筒(或外筛网)，然后沿反应器径向穿过催化剂床层，再经中心管流出反应器，出料口可位于反应器底部(出料口轴线沿反应器中心线)、反应器筒体(出料口轴线垂直于反应器中心线)也可位于反应器顶部(出料口轴线沿反应器中心线)；③进料口设置在反应器底部，油气由进料口进入中心管后，沿反应器径向穿过催化剂床层，再经过扇形筒(或外筛网)后，经出料口流出反应器，出料口可设置在反应器筒体侧向(垂直于反应器中心线)或反应器顶部。在炼化领域的连续重整装置、丙烷脱氢装置等径向反应器中多采用上述结构组合。上述进料组合结构，存在进料分配不均匀，进料对内构件的冲击大等问题，影响反应器性能。

实用新型内容

本公开的目的是提供一种径向移动床反应器，该反应器能够使得反应器进料分布均匀且减少进料对内构件的冲击。

为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种径向反应器，包括反应器筒体、进料口和出料口；所述反应器筒体内设有沿反应器轴向延伸的催化剂装填区，所述催化剂装填区的径向截面为环形；所述催化剂装填区将所述反应器筒体内分隔为第一流道和第二流道，所述第一流道和所述第二流道仅通过所述催化剂装填区流体连通；所述催化剂装填区的外侧壁与一部分所述反应器筒体内壁之间形成为所述第一流道，所述催化剂装填区的内侧壁与另一部分所述反应器筒体内壁之间形成为所述第二流道；所述进料口与所述第一流道流体连通，所述出料口与所述第二流道流体连通；

所述进料口设置于所述反应器筒体的侧壁上，所述反应器筒体内设有环形导流罩，所述环形导流罩与所述反应器筒体内壁间隔设置且围成环形导流空间，所述环形导流罩从所述反应器内部覆盖所述进料口，所述进料口、所述环形导流空间与所述第一流道流体连通。

可选地，还包括中心管，所述中心管在所述反应器筒体内沿轴向设置，以形成为所述催化剂装填区的内侧壁，所述中心管顶端开口、底端封闭；所述中心管的外侧设有外筛网或扇形筒模块，以形成为所述催化剂装填区的外侧壁。

可选地，所述中心管的外侧设有所述扇形筒模块，所述环形导流罩的轴向高度大于所述扇形筒模块的轴向高度；所述环形导流罩包括依次连接围成罩体的环形顶板、环形挡板和环形底板，所述环形顶板和所述环形底板的边缘分别与所述反应器筒体内壁密封连接，以形成所述环形导流空间；所述环形底板上开设有环形孔道以使所述环形导流空间与所述第一流道流体连通；或者，

所述中心管的外侧设有外筛网，所述环形导流罩包括环形挡板和可选的环形顶板，所述环形挡板与所述进料口间隔设置、且与所述反应器筒体的内壁固定连接。

可选地，所述扇形筒模块包括多个径向截面为扇形的扇形筒，所述扇形筒上下贯通且径向截面为扇形，所述扇形筒的弧形壁设有开孔；所述扇形筒绕反应器轴向中心均匀分布，所述第一流道包括所述扇形筒的筒内空间。

可选地，所述环形挡板与所述反应器筒体内壁平行间隔设置。

可选地，所述环形挡板与所述反应器筒体内壁的间距为0.1Di～1Di，Di为所述进料口的内直径。

可选地，所述反应器筒体包括扩径段，所述进料口设置于所述扩径段。

可选地，所述中心管的顶端与所述反应器筒体的顶端留有间隔，所述反应器筒体的顶端开设有内件安装口，所述内件安装口形成为所述出料口；或者，所述出料口设置于所述内件安装口与所述中心管顶端之间的反应器筒体上。

可选地，所述径向反应器的顶部和底部分别设有催化剂入口和催化剂出口；所述催化剂入口通过催化剂进料管与所述催化剂装填区连通；所述催化剂装填区与所述反应器筒体同轴设置；所述催化剂装填区的顶端设有环形盖板；所述催化剂进料管的底端开口穿过所述环形盖板以与所述催化剂装填区连通。

可选地，所述外筛网的顶端与所述反应器筒体固定连接、底端为自由端；所述中心管的底端通过加强筋连接在所述反应器筒体上、顶端为自由端。

本公开的径向反应器，进料口设置在反应器筒体上且位于进料口出的反应器内壁上设置有环形导流罩，能够引导进料流向，缩短了进料口距催化剂装填区外侧壁(扇形筒或外筛网)的路径，使得进料分配更为均匀，并减少进料对内构件的冲击，提高了反应器性能。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开的径向反应器的一种具体实施方式的结构示意图。

图2是本公开的径向反应器的另一种具体实施方式的结构示意图。

图3是本公开的径向反应器的第三种具体实施方式的结构示意图。

图4是本公开的径向反应器的第四种具体实施方式的结构示意图。

附图标记说明

1-1环形挡板 1-2环形顶板

1-3环形底板 2催化剂入口

3进料口 4出料口

5中心管 6扇形筒模块

7内件安装孔 8催化剂进料管

9外筛网

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指装置在正常使用状态下的上和下，具体可参考图1的图面方向。“内、外”是针对装置本身的轮廓而言的。催化剂装填区内流动的物料不限于固体催化剂，还可以或替换为固体吸附剂、固体吸收剂等与反应器内的流体物料反应和/或接触的固体物料，下文所述的“催化剂”或“固体催化剂”可指代上述的固体物料。

如图1所示，本公开第一方面提供一种径向反应器，该反应器包括反应器筒体、进料口和出料口；反应器筒体内设有沿反应器轴向延伸的催化剂装填区，催化剂装填区的径向截面为环形；催化剂装填区将反应器筒体内分隔为第一流道和第二流道，第一流道和第二流道仅通过所述催化剂装填区流体连通；催化剂装填区的外侧壁与一部分反应器筒体内壁之间形成为第一流道，催化剂装填区的内侧壁与另一部分反应器筒体内壁之间形成为第二流道；进料口与第一流道流体连通，出料口与第二流道流体连通；进料口设置于反应器筒体的侧壁上，反应器筒体内设有环形导流罩，环形导流罩与反应器筒体内壁间隔设置且围成环形导流空间，环形导流罩从所述反应器内部覆盖所述进料口，进料口、环形导流空间与第一流道流体连通。

本公开的径向反应器具有设置在反应器筒体上的进料口，且位于进料口出的反应器内壁上设置有环形导流罩，能够引导进料流向，缩短了进料口距催化剂装填区外侧壁(扇形筒或外筛网)的路径，使得进料分配更为均匀，并减少进料对内构件的冲击，提高了反应器性能。

根据本公开，为了使反应物料在反应器筒体内径向流过催化剂装填区以形成错流，催化剂装填区的内侧壁和外侧壁可以分别具有开孔，例如一种实施方式，反应器内可以沿轴向设置中心管，中心管5的管壁形成为催化剂装填区的内侧壁，进一步地，中心管5的顶端可以开口、底端可以封闭，例如中心管5的底端可以设有密封板，中心管5的管壁可以具有开孔。

根据本公开，一种实施方式中，中心管5外可以套设有多孔套筒，以形成催化剂装填区的外侧壁；多孔套筒可以为筛网围成的套筒例如为外筛网9，或者为分布有开孔的刚性筒；另一种实施方式中，中心管5外可以套设有扇形筒模块6，以形成催化剂装填区的外侧壁；其中扇形筒模块6可以为本领域常规种类，优选地，扇形筒模块6可以包括10～100个、优选16～60个扇形筒，扇形筒可以上下贯通且径向截面为扇形，以在扇形筒内形成上述的第一流道，在这一实施方式中，为了使反应物料在反应器筒体内径向流动，扇形筒的弧形壁可以设有开孔，扇形筒可以绕反应器的中心轴均匀分布，进一步地，多个扇形筒可以绕催化剂装填区的外侧壁紧密排列，以使催化剂装填区的外侧壁与反应器筒体内壁之间的环形空隙被扇形筒模块填满，所有扇形筒的弧形壁形成为催化剂装填区的外侧壁。

在中心管5外套设扇形筒模块6的实施方式中，环形导流罩的轴向高度优选大于扇形筒模块的轴向高度，即环形导流罩设置于扇形筒模块上方；进一步的一种实施方式，如图1所示，环形导流罩可以包括依次连接围成罩体的环形顶板1-2、环形挡板1-1和环形底板1-3，环形顶板1-2和环形底板1-3的边缘可以分别与反应器筒体内壁密封连接，以形成环形导流空间，该环形导流空间的轴向截面可以为矩形；环形底板1-3上开设有环形孔道以使环形导流空间与第一流道流体连通。进一步地，环形挡板1-1可以与反应器筒体内壁平行间隔设置，环形挡板1-1与反应器筒体内壁的间距可以为0.1Di～1Di，Di为反应器的进料口的内直径。

在中心管5外套设有外筛网9的实施方式中，如图3所示，环形导流罩可以仅包括环形挡板1-1，进一步可选地还可以包括环形顶板，环形挡板1-1可以与进料口3间隔设置，且环形挡板1-1可以与反应器筒体的内壁固定连接；这一实施方式中，环形挡板1-1与反应器筒体内壁的间距可以为0.1Di～1Di，Di为反应器的进料口的内直径。

在本公开的其他实施方式中，环形导流罩可以形成为轴向截面为半圆形。梯形或不规则形状的导流罩，该导流罩扣设在反应器内壁上，且覆盖住进料口。

进一步地，为了保证环形挡板与反应器筒体内壁的间距适宜，一种实施方式中，如图4所示，反应器筒体可以包括扩径段，进料口可以设置于该扩径段上，以避免反应器筒体内壁与催化剂装填区的外侧壁间距过小、无法确保环形挡板与反应器筒体内壁的间距在上述适宜的范围内。这一实施方式中，环形挡板1-1与反应器筒体内壁的间距可以为0.1Di～1Di(Di为反应器的进料口内直径)，扩径段的内直径与反应器筒体非扩径部分的内直径之比可以为1.05～1.35。

根据本公开，中心管的顶端与反应器筒体的顶端可以留有间隔，反应器筒体的顶端可以开设有内件安装口，用于检查和安装、维修反应器内部件，一种实施方式中，如图2所示，上述的出料口4可以与该内件安装口7连接，用于引出反应产物物料；另一种实施方式中，如图1所示，出料口4可以设置于内件安装口7与中心管5顶端之间的反应器筒体上，即出料口4的位置高于中心管的顶端。进一步地，催化剂装填区的顶端与中心管顶端的高度可以大致相近。

在本公开中，反应物料可以经进料口3进入反应器筒体，经过第一流道进行分流，然后沿径向穿过催化剂装填区，以与轴向向下流动的催化剂错流接触，以使反应物料在装填区内分布均匀，从催化剂装填区流出的物料可以进入第二流道进行集流，再经出料口4流出，以在反应器内形成向心流动形式。进一步地，为了充分利用反应器筒体内空间、使反应物料与催化剂装填区充分接触反应，优选地，一种实施方式，如图3所示，进料口3可以高于催化剂装填区。

进一步的一种实施方式，出料口4可以高于催化剂装填区，这一实施方式中，从出料口4流出之前，反应产物物料可以与催化剂进料管内的催化剂换热，以使催化剂得到预热，有利于催化剂装填区内反应的进行。

为了使反应原料在轴向上均匀分布，在一种具体实施方式中，如图1所示，催化剂装填区与反应器筒体可以同轴设置；进一步地，催化剂装填区的顶端可以设有环形盖板，催化剂装填区的内侧壁和外侧壁的顶端可以分别与该环形盖板密封连接，以使催化剂装填区顶端封闭；位于催化剂装填区外侧的第一流道顶端封闭；催化剂进料器的底端开口可以穿过环形盖板以与催化剂装填区连通。

在根据本公开的系统中，一种实施方式，径向反应器的顶部和底部可以分别设有催化剂入口和催化剂出口；如图1所示，催化剂入口2可以通过催化剂进料管8与催化剂装填区连通；这一实施方式中，催化剂自催化剂入口2进入催化剂进料管8，向下移动，进入催化剂装填区，并在装填区继续向下移动，与径向穿过催化剂装填区的反应物料错流接触。

根据本公开，为了促进催化剂从料斗中向下流动至催化剂装填区，在一种具体实施方式中，该反应器可以包括一个或多个催化剂进料管，例如包括4～32个催化剂进料管，多个催化剂进料管的出口端可以在催化剂装填区的顶端周向间隔分布；在上述的实施方式中，催化剂可以顺畅地在催化剂进料管内向下移动并流入催化剂装填区，并且能够保证催化剂装填区的催化剂在径向上分布均匀。进一步地，为了使催化剂顺利地向下移动，一种实施方式中，催化剂装填区的内侧壁和外侧壁可以分别沿轴向设置，即中心管和多孔套筒(外筛网和/或扇形筒模块)分别沿轴向设置。

在一种具体实施方式中，反应器筒体可以由上至下依次包括柱形筒段和倒锥形筒段，柱形筒段上方可选地设置锥形筒段或椭圆形上封头，这一实施方式中，优选地，催化剂装填区的顶端与柱形筒段的顶端高度大致相同，即柱形筒段的整个轴向长度方向都分布有催化剂装填区，并且催化剂装填区的底端可以延伸至倒锥形筒段的底端。

进一步地，为了使催化剂顺利地向下移动，可以在催化剂装填区底部设置锥形的催化剂下料区，催化剂下料区的径向截面形成由上至下直径渐缩的环形。

在本公开的其他实施方式中，反应器筒体的上下两端可以分别包括上封头和下封头，下封头可以为椭圆封头或碟形封头，催化剂出口可以设置于下封头上，催化剂出口的个数没有特别限制，例如为2～16个，多个催化剂出口可以间隔分布，例如绕反应器轴呈中心对称分布。

在根据本公开的系统中，催化剂装填区的内侧壁和外侧壁可以固定于反应器内，例如一种实施方式中，内侧壁的上端和下端其中之一固定、另一端为自由端；外侧壁的上端和下端其中之一固定，另一端为自由端；外侧壁和内侧壁均不设置膨胀节；进一步地，一种具体实施方式中，中心管的底端可以与反应器筒体固定连接、顶端为自由端；在催化剂装填区的外侧壁形成为外筛网的实施方式中，外筛网的顶端可以与反应器筒体固定连接、底端可以为自由端；在催化剂装填区的外侧设有扇形筒模块的实施方式中，扇形筒模块的底端可以与反应器筒体固定连接、顶端可以为自由端。在上述实施方式中，催化剂装填区的内侧壁和外侧壁的上下两端分别只有一端固定、另一端为自由端，既能够保证催化剂装填区形态稳定，又可以免于安装膨胀节，降低了加工、安装和检修的难度，节约了设备投资。

本公开的反应器可以用于固体物料参与的流体物料的反应，固体物料可以包括固体催化剂、固体吸附剂和固体吸收剂中的至少一种，其中固体物料可以在上述系统的催化剂装填区内从上至下流动；采用本公开的上述反应器进行流-固反应的方法可以包括：使料斗内的固体物料连续进入催化剂装填区；使反应物料经进料口3进入反应器，并在催化剂装填区与固体物料进行接触，从出料口4得到含有反应产物的混合物。另一种实施方式中，可以使反应物料经出料口4进入反应器筒体，并在催化剂装填区内与固体物料进行接触，从进料口3得到含有反应产物的混合物。

实施例

采用图1所示的本公开的反应器进行烷烃脱氢反应。反应原料为轻烃气体，催化剂为负载型球形固体颗粒，进料流量为145m³/s，固体催化剂循环量为1.1kg/h。操作压力0.20MPa，反应温度525℃条件下进行气-固反应。烷烃气体经过进料口3进入反应器内，经环形导流罩后流动至第一流道，接着通过扇形筒模块9后沿径向均匀流入催化剂床层，经中心管5进入第二流道，再通过出料口4排出反应器。催化剂通过催化剂进料管8进入反应器，在反应器中靠重力缓慢相下移动，经催化剂装填区至催化剂出料口排出。

与现有的径向移动床反应器相比，采用本实施例的设置有环形导流罩径向移动床反应系统进行烷烃脱氢反应时，气体分布均匀度可由89％提高至95％，反应转化率可以由22％提高至26％，产品选择性由90％提高至93％。由此说明本公开的径向移动床反应器，可显著提高气体流动均匀性、避免催化剂流动死区，能够有效提高产品收率。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种径向反应器，其特征在于，包括反应器筒体、进料口和出料口；所述反应器筒体内设有沿反应器轴向延伸的催化剂装填区，所述催化剂装填区的径向截面为环形；所述催化剂装填区将所述反应器筒体内分隔为第一流道和第二流道，所述第一流道和所述第二流道仅通过所述催化剂装填区流体连通；所述催化剂装填区的外侧壁与一部分所述反应器筒体内壁之间形成为所述第一流道，所述催化剂装填区的内侧壁与另一部分所述反应器筒体内壁之间形成为所述第二流道；所述进料口与所述第一流道流体连通，所述出料口与所述第二流道流体连通；

所述进料口设置于所述反应器筒体的侧壁上，所述反应器筒体内设有环形导流罩，所述环形导流罩与所述反应器筒体内壁间隔设置且围成环形导流空间，所述环形导流罩从所述反应器内部覆盖所述进料口，所述进料口、所述环形导流空间与所述第一流道流体连通。

2.根据权利要求1所述的径向反应器，其特征在于，还包括中心管，所述中心管在所述反应器筒体内沿轴向设置，以形成为所述催化剂装填区的内侧壁；所述中心管顶端开口、底端封闭；所述中心管的外侧设有外筛网或扇形筒模块，以形成为所述催化剂装填区的外侧壁。

3.根据权利要求2所述的径向反应器，其特征在于，所述中心管的外侧设有所述扇形筒模块，所述环形导流罩的轴向高度大于所述扇形筒模块的轴向高度；所述环形导流罩包括依次连接围成罩体的环形顶板、环形挡板和环形底板，所述环形顶板和所述环形底板的边缘分别与所述反应器筒体内壁密封连接，以形成所述环形导流空间；所述环形底板上开设有环形孔道以使所述环形导流空间与所述第一流道流体连通；或者，

所述中心管的外侧设有外筛网，所述环形导流罩包括环形挡板和可选的环形顶板，所述环形挡板与所述进料口间隔设置、且与所述反应器筒体的内壁固定连接。

4.根据权利要求2或3所述的径向反应器，其特征在于，所述扇形筒模块包括多个径向截面为扇形的扇形筒，所述扇形筒上下贯通且径向截面为扇形，所述扇形筒的弧形壁设有开孔；所述扇形筒绕反应器轴向中心均匀分布，所述第一流道包括所述扇形筒的筒内空间。

5.根据权利要求3所述的径向反应器，其特征在于，所述环形挡板与所述反应器筒体内壁平行间隔设置。

6.根据权利要求5所述的径向反应器，其特征在于，所述环形挡板与所述反应器筒体内壁的间距为0.1Di～1Di，Di为所述进料口的内直径。

7.根据权利要求1或5所述的径向反应器，其特征在于，所述反应器筒体包括扩径段，所述进料口设置于所述扩径段。

8.根据权利要求5所述的径向反应器，其特征在于，所述中心管的顶端与所述反应器筒体的顶端留有间隔，所述反应器筒体的顶端开设有内件安装口，所述内件安装口形成为所述出料口；或者，所述出料口设置于所述内件安装口与所述中心管顶端之间的反应器筒体上。

9.根据权利要求1所述的径向反应器，其特征在于，所述径向反应器的顶部和底部分别设有催化剂入口和催化剂出口；所述催化剂入口通过催化剂进料管与所述催化剂装填区连通；所述催化剂装填区与所述反应器筒体同轴设置；所述催化剂装填区的顶端设有环形盖板；所述催化剂进料管的底端开口穿过所述环形盖板以与所述催化剂装填区连通。

10.根据权利要求2或3所述的径向反应器，其特征在于，所述外筛网的顶端与所述反应器筒体固定连接、底端为自由端；所述中心管的底端通过加强筋连接在所述反应器筒体上、顶端为自由端。

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