CN2471401Y - 一种用于催化反应的反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于催化反应的反应器,主要解决以往反应器存在由于径向和轴向沉降造成反应气体短路,反应转化率降低的缺点。本实用新型通过采用反应器包括壳体、进料管、出料管、内分布筒和外分布筒,催化剂床层分为轴向段和径向段,径向段床层位于轴向段床层的下方,在内分布筒的轴向段壁上连接有一深入催化剂床层的环形凸缘的技术方案,较好地解决了该问题。本实用新型的反应器具有催化剂利用率高、反应气体不会形成短路的优点,可用于工业生产。
Description
本实用新型涉及一种用于催化反应的反应器，特别是关于一种催化反应的轴径向固定床反应器。
工业上进行可逆放热或吸热催化反应，如合成氨、合成甲醇和乙苯脱氢制苯乙烯等，为使反应过程能在最佳温度条件下进行，必须在反应时不断地移去反应热或补充热量，以便获得最高的转化率。为达到上述要求，人们设计了许多型式的反应器，以满足上述条件。具体可归纳如下：
(1)连续换热式反应器，即边反应边以冷却管换热，如中小型合成氨厂中的反应器，其内件采用轴向冷管型催化剂筐，但这类反应器存在严重的冷壁效应，催化剂还原不彻底，床层阻力过大等缺点，因此将逐渐被淘汰。
(2)多段段间间接换热式反应器，即催化剂层中为绝热反应，而段间设置换热器，如蒙特卡蒂尼段间副产蒸汽式换热器、托鲁索S一200段间间接换热式反应器。这类反应器由于内件结构复杂，不适合在中小型反应器中使用。
(3)多段轴向冷激式反应器，即催化剂层中为绝热反应，段间进行激冷，如凯洛格多段冷激式反应器、美国专利US3475136、中国专利87100963中所公开的反应器。这类反应器的内件(主要是催化剂筐)虽有结构比较简单、安装方便、催化剂还原好等优点，但由于反应物流系轴向流动，整个反应器压降较大，因此不能采用高活性的小颗粒催化剂，从而限制了生产能力的发挥。
(4)径向流动式反应器，即合成气在催化剂床层中为径向流动，如欧洲专利EP007743、美国专利US3918913、US4181701、US4372920和US4405562中所公开的径向流动式反应器。这类反应器具有阻力小、允许采用小颗粒催化剂、反应转化率高等优点，但其内件组装、催化剂的装填均需人进入反应器内进行。由于流体流动存在死区，催化剂利用率不高。
为解决上述轴向型和径向型两种反应器存在的不足，尽可能发挥两种反应器各自的优点，文献CN86200368U公开了一种轴径向冷管型氨合成塔催化剂筐，它是将催化剂床层分为轴向段和径向段，其中轴向段位于径向段的上面。这种反应器由于上部有一个轴向段既保留了径向反应器生产能力大、净值高的优点，又提高了催化剂的利用率。在实际的工业生产中，随着反应的不断进行，催化剂床层会发生轴向和径向沉降，因此随着反应时间的推移，原有轴向段催化剂的优势会逐渐消失，而由于径向和轴向沉降造成反应气短路现象的加剧，导致反应转化率下降。
本实用新型的目的是为了克服上述轴径向反应器存在轴向段反应气短路而使反应转化率降低的缺点，提供一种用于催化反应的新型催化反应器。该反应器具有催化剂利用率高，不会形成反应气短路的特点。
本实用新型的目的是通过以下的技术方案来实现的：一种用于催化反应的反应器，包括筒体、进料管、出料管、内分布筒和外分布筒，内分布筒和外分布筒形成一个催化剂筐，内分布筒和外分布筒在催化剂筐相应部分开有小孔，催化剂筐分为径向段和轴向段两部分，轴向段在催化剂筐上段，径向段在催化剂筐下段，在内分布筒的轴向段壁上连接有一深入催化剂床层的环形凸缘，其中环形凸缘深入催化剂床层的顶部，与内分布筒圆周面的直线间距为5毫米～催化剂床层厚度的50％，环形凸缘的下端点与内分布筒径向段和轴向段的交接处相连，内分布筒的轴向段部分不开小孔。
上述技术方案中，环形凸缘的截面形状优选方案为抛物线型、三角形尖头、园头或直线，环形凸缘截面的对称线与内分布筒垂直或与垂直线成小于正负70度的角度，轴向段高度为40～1500毫米，轴向段顶部采用无盖或开有许多小孔的封盖。
这种改进后的轴径向反应器，集中了轴向型反应器和径向型反应器的优点，克服了它们的缺点。由于催化剂筐分为径向段和轴向段两部分，使得轴向段的催化剂能得到充分的利用，同时由于环形凸缘的存在，随着反应装置的不断运转，即使发生催化剂床层径向和轴向自然沉降或由于催化剂磨损造成的沉降，也不会造成以往反应气体短路，从而避免了反应转化率的降低问题，取得了较好的技术效果。
附图1为本实用新型反应器的结构示意图。
附图1中1为轴径向反应器，2为径向段，3为轴向段，4为反应气进料口，5为外分布筒，6为为反应物出料口，7为内分布筒，8为环形凸缘。
为取得更好的气体分布效果，在图1中内分布筒内还可以安装有倒锥形的气体分布器。
下面通过实施例对本实用新型作进一步的阐述。【实施例1】
乙苯/蒸汽混合物的催化脱氢在附图1的反应器中进行，使用的催化剂采用铁一钾一铈一钼体系。反应器内分布筒直径为1150毫米，床层径向厚度为600毫米，静态总高度为5500毫米。反应器轴向段3与径向段2在内分布筒7的交接处的凸缘8形状为三角形，深入催化剂床层的三角形顶角α为40度，顶角的对称线垂直于内分布筒(即β角为0)，凸缘顶部与内分布筒的垂直高度为100毫米。反应物料进第一反应器的温度为620℃，压力为58KPa，流量为32257.2千克/小时，反应结果见表1。【比较例1】
反应器几何尺寸同实施例1，催化剂与反应工艺条件同实施例1，只是图1中反应器轴向段3与径向段2在内分布筒7的交接处无凸缘。经反应一段时间后，催化剂床层径向沉降为20毫米。反应结果见表1。【比较例2】
只是催化剂床层径向沉降40毫米，其它条件同比较例1，反应结果见表1。【比较例3】
只是催化剂床层径向沉降60毫米，其它条件同比较例1，反应结果见表1。
从表1可以看出，以往的轴径向反应器，由于径向沉降，致使反应气体短路现象严重造成乙苯转化率下降，从而会影响苯乙烯的单程收率。
表1
| 组分 | 反应器进料 | 实施例1 | 比较例1 | 比较例2 | 比较例3 | |||||
| 流量千克/小时 | 组成％重量 | 流量千克/小时 | 组成％重量 | 流量千克/小时 | 组成％重量 | 流量千克/小时 | 组成％重量 | 流量千克/小时 | 组成％重量 | |
| 乙苯 | 13138 | 40.73 | 7854.1 | 24.34 | 7924.6 | 24.56 | 8040.1 | 24.92 | 8226.5 | 25.50 |
| 苯乙烯 | 98.7 | 0.31 | 5157.4 | 15.98 | 5089.9 | 15.77 | 4979.3 | 15.43 | 4800.9 | 14.88 |
| 温度，℃ | 620 | 540.9 | 542.0 | 543.8 | 546.6 | |||||
| 压力，kPaA | 58 | 52 | 52 | 52 | 52 | |||||
| 径向沉降，毫米 | 0 | 20 | 40 | 60 | ||||||
| 旁路流量，千克/小时 | 0 | 430.5 | 1135.5 | 2273.6. | ||||||
| 乙苯转化率 | 40.22 | 39.68 | 38.8 | 37.38 | ||||||
Claims (4)
1、一种用于催化反应的反应器，包括筒体、进料管、出料管、内分布筒和外分布筒，内分布筒和外分布筒形成一个催化剂筐，内分布筒和外分布筒在催化剂筐相应部分开有小孔，催化剂筐分为径向段和轴向段两部分，轴向段在催化剂筐上段，径向段在催化剂筐下段，其特征在于在内分布筒的轴向段壁上连接有一深入催化剂床层的环形凸缘，其中环形凸缘深入催化剂床层的顶部，与内分布筒圆周面的直线间距为5毫米～催化剂床层厚度的50％，环形凸缘的下端点与内分布筒径向段和轴向段的交接处相连，内分布筒的轴向段部分不开小孔。
2、根据权利要求1所述用于催化反应的反应器，其特征在于环形凸缘的截面形状为抛物线型、三角形尖头、园头或直线。
3、根据权利要求1所述用于催化反应的反应器，其特征在于轴向段高度为40～1500毫米。
4、根据权利要求1所述用于催化反应的反应器，其特征在于轴向段顶部采用无盖或开有许多小孔的封盖。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 01238666 CN2471401Y (zh) | 2001-04-04 | 2001-04-04 | 一种用于催化反应的反应器 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN 01238666 CN2471401Y (zh) | 2001-04-04 | 2001-04-04 | 一种用于催化反应的反应器 |
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| CN2471401Y true CN2471401Y (zh) | 2002-01-16 |
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| CN 01238666 Expired - Lifetime CN2471401Y (zh) | 2001-04-04 | 2001-04-04 | 一种用于催化反应的反应器 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100413829C (zh) * | 2005-08-15 | 2008-08-27 | 中国石油化工股份有限公司 | 甲苯歧化与烷基转移生产二甲苯和苯的方法 |
| CN102755863A (zh) * | 2012-07-20 | 2012-10-31 | 上海国际化建工程咨询公司 | 一种带有排管壁式内外筒的固定床轴径向反应器 |
| CN105013408A (zh) * | 2015-08-25 | 2015-11-04 | 南京聚拓化工科技有限公司 | 准全径向固定床反应器 |
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2001
- 2001-04-04 CN CN 01238666 patent/CN2471401Y/zh not_active Expired - Lifetime
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| CN105013408A (zh) * | 2015-08-25 | 2015-11-04 | 南京聚拓化工科技有限公司 | 准全径向固定床反应器 |
| CN105013408B (zh) * | 2015-08-25 | 2017-05-17 | 南京聚拓化工科技有限公司 | 准全径向固定床反应器 |
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