CN216935947U - 移动床反应器和移动床反应系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及移动床反应器技术领域，公开了一种移动床反应器和移动床反应系统。移动床反应器(1)包括反应器壳体(11)、至少一个导流板(12)和多个支耳(13)，所述导流板(12)上设置有通孔，所述导流板(12)包括圆锥形板(121)和设置在所述圆锥形板(121)下方的圆台形板(122)；所述圆锥形板(121)的下端通过支耳(13)连接在所述反应器壳体(11)上；所述圆台形板(122)两端开口，圆台形板(122)的上端端面直径比下端端面直径大，圆台形板(122)的上端密封连接在所述反应器壳体(11)。本实用新型提供的一种移动床反应器，可以改善气固相的接触效果，提高反应的稳定性和催化剂转化率的稳定性。

Description

移动床反应器和移动床反应系统

技术领域

本实用新型涉及移动床反应器技术领域，具体涉及一种移动床反应器和移动床反应系统。

背景技术

高炉煤气是高炉生产过程中副产的可燃气体，其主要成分是CO、CO₂、N₂，还含有一定量的COS、H₂S、氯化物、粉尘等，对其进行脱硫处理后，可作为电厂高炉、轧钢厂热风炉、炼铁厂加热炉的燃料。

高炉煤气脱硫一般在流化床反应器、固定床反应器和移动床反应器中进行。与流化床反应器相比，移动床具有床层空间固体相含率大、颗粒返混小、气固易分离、气体处理量大的特点；与固定床反应器相比，移动床反应器的固体床层可以沿轴向移动，实现在线再生，更适用于催化剂单程寿命为数天至数个月的反应过程。因而在移动床反应器中进行高炉煤气脱硫越来越受到人们的重视。但是，现有移动床反应器一般存在气体易短路、反应不稳定、催化剂运行不畅、操作弹性差的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术存在的移动床反应器气体易短路、反应不稳定、催化剂运行不畅、操作弹性差的问题，提供一种移动床反应器和移动床反应系统。

为了实现上述目的，本实用新型的第一方面提供了一种移动床反应器1，所述移动床反应器1包括：反应器壳体11、至少一个导流板12和多个支耳13，所述导流板12上设置有通孔，所述导流板12包括圆锥形板121和设置在所述圆锥形板121下方的圆台形板122；

其中，所述圆锥形板121的下端端面直径比所述反应器壳体11的内径小，所述圆锥形板121的下端通过支耳13连接在所述反应器壳体11上；

所述圆台形板122两端开口，所述圆台形板122的上端端面直径比下端端面直径大，所述圆台形板122的上端密封连接在所述反应器壳体11上。

本实用新型的第二方面提供了一种移动床反应系统，所述系统包括依次相连的催化剂进料储罐2、本发明第一方面所述的移动床反应器1和催化剂出料储罐3。

通过上述技术方案，本实用新型所取得的有益技术效果如下：

1)本实用新型提供的一种移动床反应系统，通过在移动床反应器中设置导流板，使得催化剂颗粒可以在移动床反应器内自上而下折流移动，改善了气固相的接触效果，提高了反应的稳定性和催化剂转化率的稳定性；

2)本实用新型提供的一种移动床反应系统，利用重力输送催化剂颗粒，并借助催化剂颗粒输送管路上的吹气口对管路进行吹扫，可以方便催化剂的装卸，降低操作难度。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种移动床反应系统的结构图；

图2是本实用新型提供的一种移动床反应器横向剖面俯视图图；

图3为圆锥形板、圆台形板侧面与下端端面所成夹角的示意图；

图4是本实用新型提供的一种移动床反应系统的结构图。

附图标记说明

1，移动床反应器 11，反应器壳体 12，导流板

121，圆锥形板 122，圆台形板 13，支耳

2，催化剂进料储罐 3，催化剂出料储罐 4，压缩机

5，原料气缓冲罐

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本实用新型的第一方面提供了一种移动床反应器1，所述移动床反应器1包括反应器壳体11、至少一个导流板12和多个支耳13，所述导流板12上设置有通孔，所述导流板12包括圆锥形板121和设置在所述圆锥形板121下方的圆台形板122；

其中，所述圆锥形板121的下端端面直径比所述反应器壳体11的内径小，所述圆锥形板121的下端通过支耳13连接在所述反应器壳体11上；

所述圆台形板122两端开口，所述圆台形板122的上端端面直径比下端端面直径大，所述圆台形板122的上端密封连接在所述反应器壳体11上，如图1和图2所示。

在本实用新型中，通过设置导流板可以使得进入移动床反应器的催化剂颗粒在移动床反应器中自上而下折流移动。具体地：催化剂颗粒从移动床反应器的正上方进入，进入移动床反应器的催化剂颗粒先落在圆锥形板上，在圆锥形板上沿中心向四周方向斜向下流动，然后穿过圆锥形板与反应器壳体之间的缝隙落在圆台形板上，再在圆台形板上沿四周向中心方向继续斜向下流动，从而使得催化剂颗粒在导流板的引导下完成一次折流。完成一次折流后的催化剂颗粒从圆台形板的下端穿过圆台形板，落入下一块导流板上，继续重复折流，直至到达移动床反应器的底部。

在本实用新型的一种实施方式中，所述导流板12上的开孔率为5-30％，优选为10-20％。

其中，在本实用新型中，催化剂颗粒在移动床反应器内沿导流板自上而下流动，原料气在移动床反应器内穿过导流板自下而上流动。导流板上的通孔只允许气体通过不允许催化剂颗粒通过。原料气穿过通孔时，会对催化剂颗粒产生扰动，可改善催化剂在导流板上的流动性。

本实用新型对导流板上通孔的形状(例如，可以是圆形孔，三角形孔，多边形孔等)、大小和具体排布(环形排布，放射性排布，均匀排布等)不做特殊限定，可根据待处理的催化剂颗粒进行具体调整。在一个优选的实施方式中，所述通孔为圆孔，圆孔直径为1mm-20mm。

在本实用新型的一种实施方式中，所述圆锥形板121的下端端面直径与所述反应器壳体11的内径比为0.85-0.95：1，优选为0.9-0.95：1；所述圆锥形板121的侧面与下端端面之间的夹角α为5-45°，优选为5-15°，如图3所示。

在本实用新型的一种实施方式中，所述圆台形板122的下端端面直径与所述反应器壳体11的内径比为0.05-0.3：1，优选为0.1-0.2：1；所述圆台形板122的侧面与下端端面之间的夹角β为5-45°，优选为5-15°。

其中，在本实用新型中，圆锥形板的侧面与下端端面之间的夹角，与圆台形板的侧面与下端端面之间的夹角，可以相同，也可以不同，优选为相同。

在本实用新型的一种实施方式中，在所述移动床反应器1的顶部设置有催化剂进料口，在所述移动床反应器1的底部设置有催化剂出料管；其中，催化剂出料管与最后一块导流板12的下端端面相连，在所述催化剂出料管上设置有吹气口。

其中，在本实用新型中，从最后一块导流板上流下来的催化剂颗粒直接由圆台形板的下端端面开口进入到催化剂出料管，由催化剂出料管将催化剂颗粒移除移动床反应器。

在本实用新型的一种实施方式中，所述催化剂出料管为“L”形弯管，包括立管和水平管，在所述立管的下端设置有吹气口。通过吹气口向催化剂出料管中吹入少量原料气，可以避免管内催化剂压实，造成管路堵塞。

在本实用新型的一种实施方式中，在所述移动床反应器1的底部还设置有气体分布器。

在本实用新型的一种实施方式中，所述气体分布器设置在最后一块导流板12的下方。

在本实用新型的一种实施方式中，所述分布器包括原料气进料管和环形分布管，所述环形分布管上均匀设置有进气孔。

其中，在本实用新型中，原料气由进料管进入环形分布管，可以提高原料气在移动床反应器内分布的均匀性。

在本实用新型的一种实施方式中，在所述移动床反应器1外设置有保温层。其中，在本实用新型中，通过设置保温层，可以减少移动床反应器的热损失，降低能耗。

本实用新型的第二方面提供了一种移动床反应系统，所述系统包括依次相连的催化剂进料储罐2、本发明第一方面所述的移动床反应器1和催化剂出料储罐3；其中，所述催化剂进料储罐2设置在移动床反应器1的上方，所述催化剂出料储罐3设置在移动床反应器1的下方，如图4所示。

其中，在本实用新型中，催化剂进料储罐、移动床反应器和催化剂出料储罐之间通过催化剂颗粒管线连接。催化剂进料储罐中的催化剂颗粒在重力作用下输送到移动床反应器中，进入移动床反应器中的催化剂颗粒在完成反应后可以再在重力作用下离开移动床反应器进入到催化剂出料罐中。

为避免催化剂颗粒堵塞管路，可以在催化剂颗粒输送管路上设置吹气口。其中，在本实用新型中，在催化剂颗粒运输管路堵塞时，可以利用吹气口对管路进行吹扫，也可以在催化剂颗粒运输时一直对管路进行吹扫，以避免管路堵塞。为调节吹扫粒度，可对应设置阀门进行调节。

在本实用新型的一种实施方式中，在所述催化剂进料储罐2和催化剂出料储罐3上，分别设置有料位计。

其中，所述料位计能够测量催化剂进料储罐和催化剂出料储罐内的物料变化，依据物料变化可计算移动床反应器内的催化剂藏量和催化剂在反应的停留时间。

在本实用新型的一种实施方式中，在所述催化剂进料储罐2和所述移动床反应器1之间，在所述移动床反应器1和所述催化剂出料储罐3之间，分别设置有呼吸管线。

其中，在本实用新型中，催化剂进料储罐和催化剂出料储罐为密闭的容器，移动床反应器为带压装置，设置呼吸管线可用于维持述催化剂进料储罐、移动床反应器和催化剂出料储罐之间的压力平衡，避免因为压力波动影响催化剂颗粒流动。

在本实用新型的一种实施方式中，为了避免催化剂颗粒进入将呼吸管线造成堵塞，在所述呼吸管线的入口处设置有过滤器，所述过滤器优选为滤网。

在本实用新型的一种实施方式中，在所述吸管线的入口和出口端，分别设置有吹气口，通过吹气口可以定期对呼吸管线进行正向吹扫和反向吹扫，避免呼吸管线堵塞。

在本实用新型的一种实施方式中，在所述吸管线上设置有截止阀。其中，当向催化剂进料关补料或者对催化剂出料罐进行卸料时，可以关闭截止阀，防止移动床反应器内的气体外泄。

在本实用新型的一种实施方式中，所述系统还包括压缩机4，所述压缩机4与所述移动床反应器1相连，用于向所述移动床反应器1供应原料气。

在本实用新型的一种实施方式中，在所述压缩机4与所述移动床反应器1之间，还设置有原料气缓冲罐5。

在本实用新型中，为避免压缩机长时间运行，可以先将原料气储存在原料气缓冲罐中，由原料气缓冲罐向移动床反应器供应原料气。在本实用新型中，还可以将原料气缓冲罐与整个系统中的催化剂颗粒管线上设置的吹扫口相连，用原料气对催化剂颗粒管线进行吹扫。

以下将通过实施例对本实用新型进行详细描述。

实施例1

在图1所示的移动床反应系统中进行高炉煤气的催化反应。其中，移动床反应系统包括催化剂进料储罐、移动床反应器、催化剂出料储罐、压缩机和原料气缓冲罐。

移动床反应器的反应器壳体内径为5m，高6m，壳外设置有保温层；反应器壳体内设置有5个导流板，导流板上均匀设置有直径为1mm的通孔，开孔率为10％；圆锥形板的下端端面直径为4.5m，圆锥形板的侧面与下端端面之间的夹角为10°；圆台形板的下端端面直径为0.8m，圆台形板的侧面与下端端面之间的夹角为10°；

第五块导流板的下端端面开口与“L”形弯管相连，在“L”形弯管的立管下端，设置有吹气口；第五块导流板的下方，“L”形弯管的立管外，设置有气体分布器；气体分布器依次与原料气缓冲罐和压缩机相连，原料气缓冲罐还与吹气口相连；

催化剂进料储罐和催化剂出料储罐上分别设置有料位计，催化剂进料储罐与移动床反应器相连，设置在移动床反应器的上方，移动床反应器与催化剂出料储罐相连，催化剂出料储罐设置在移动床反应器的下方；

在催化剂进料储罐和所述移动床反应器之间，移动床反应器和催化剂出料储罐之间，分别设置有呼吸管线；在呼吸管线的入口处设置有滤网，在呼吸管线的入口和出口端，分别设置有吹气口；在呼吸管线上中部设置有截止阀。

有机硫质量含量为160mg/m³的高炉煤气经压缩机压缩后进入原料气缓冲罐，由原料气缓冲罐进入移动床反应器的气体分布器，以每小时20万标准立方米的进料量从气体分布器喷出，穿过导流板上的通孔自下而上流动；来自催化剂颗粒出料罐的催化剂颗粒(PURASPEC^TM2312)在重力作用下从移动床反应器的正上方以50kg/h的进料量进入，进入移动床反应器的催化剂颗粒先落在圆锥形板上，沿圆锥形板沿中心向四周方向斜向下流动，然后穿过圆锥形板与反应器壳体体之间的缝隙落在圆台形板上，再在圆台形板上沿四周向中心方向继续斜向下流动，从而使得催化剂颗粒在导流板的引导下完成一次折流；完成一次折流后的催化剂颗粒穿过圆台形板，落入下一块导流板上，继续重复折流，直至到达移动床反应器的底部；在此过程中，催化剂颗粒与高炉煤气在110℃，0.12MPa下接触，发生化学反应，完成反应后的催化剂颗粒从最后一个圆台形板的下端端面开口进入到催化剂出料管，由催化剂出料管将催化剂颗粒移出移动床反应器，再在重力作用下以50kg/h的出料量进入催化剂出料罐。

其中，高炉煤气可在本实用新型提供的移动床反应系统中连续运行80天，运行过程中有机硫化物的转化率始终维持在76％以上。由此可知，本实用新型提供的移动床反应系统，可以提高反应的稳定性和催化剂转化率的稳定性。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种移动床反应器，其特征在于，所述移动床反应器(1)包括：反应器壳体(11)、至少一个导流板(12)和多个支耳(13)；所述导流板(12)上设置有通孔，所述导流板(12)包括圆锥形板(121)和设置在所述圆锥形板(121)下方的圆台形板(122)；

其中，所述圆锥形板(121)的下端端面直径比所述反应器壳体(11)的内径小，所述圆锥形板(121)的下端通过支耳(13)连接在所述反应器壳体(11)上；

所述圆台形板(122)两端开口，所述圆台形板(122)的上端端面直径比下端端面直径大，所述圆台形板(122)的上端密封连接在所述反应器壳体(11)上。

2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述导流板(12)上的开孔率为5-30％。

3.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述圆锥形板(121)的下端端面直径与所述反应器壳体(11)的内径比为0.85-0.95：1，所述圆锥形板(121)的侧面与下端端面之间的夹角α为5-45°。

4.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述圆台形板(122)的下端端面直径与所述反应器壳体(11)的内径比为0.05-0.3：1，所述圆台形板(122)的侧面与下端端面之间的夹角β为5-45°。

5.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，在所述移动床反应器(1)的顶部设置有催化剂进料口，在所述移动床反应器(1)的底部设置有催化剂出料管；其中，催化剂出料管与最后一块导流板(12)的下端端面相连，在所述催化剂出料管上设置有吹气口。

6.根据权利要求5所述的反应器，其特征在于，在所述移动床反应器(1)的底部还设置有气体分布器，所述分布器包括原料气进料管和环形分布管，所述环形分布管上均匀设置有进气孔。

7.一种移动床反应系统，其特征在于，所述系统包括依次相连的催化剂进料储罐(2)、权利要求1-6中任意一项所述的移动床反应器(1)和催化剂出料储罐(3)；其中，所述催化剂进料储罐(2)设置在移动床反应器(1)的上方，所述催化剂出料储罐(3)设置在移动床反应器(1)的下方。

8.根据权利要求7所述的反应系统，其特征在于，在所述催化剂进料储罐(2)和所述移动床反应器(1)之间，在所述移动床反应器(1)和所述催化剂出料储罐(3)之间，分别设置有呼吸管线。

9.根据权利要求7所述的反应系统，其特征在于，所述系统还包括压缩机(4)，所述压缩机(4)与所述移动床反应器(1)相连，用于向所述移动床反应器(1)供应原料气。

10.根据权利要求9所述的反应系统，其特征在于，在所述压缩机(4)与所述移动床反应器(1)之间，还设置有原料气缓冲罐(5)。

Images