CN2759585Y

CN2759585Y - 反应器段间气体混和装置

Info

Publication number: CN2759585Y
Application number: CN 200420107895
Authority: CN
Inventors: 钟思青; 杨为民; 刘俊涛; 王华文
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2006-02-22
Anticipated expiration: 2014-10-29

Abstract

本实用新型涉及一种反应器的段间气体混和装置，主要解决目前工业多段绝热固定床反应器内段间管式进料分布器气体混和功能较差的缺陷。本实用新型通过采用包括第一种物料的入口1，第二种物料的入口2，反应器筒体3，倒锥形体4，直管5，侧向环隙6和筛板7的反应器段间气体混和装置的技术方案，较好的解决了该问题。该气体混和装置具有结构简单，压降小，能完成两股物料快速均匀混和和物料均匀分布的优点，可用于多段绝热固定床反应器的工业设计中。

Description

反应器段间气体混和装置

技术领域

本实用新型涉及一种反应器段间气体混和装置。特别是一种用于苯和乙烯分子筛气相烷基化制乙苯的六段绝热固定床反应器的段间气体混和装置。

背景技术

多段绝热式固定床反应器具有结构简单，操作方便，能适应大系统生产的特点，因此在石油化工中获得广泛的应用。对于多段绝热式固定床反应器一部分反应物料由反应器催化剂两段之间加入，这时就产生与上一段物料的均匀混和和混和后物料均匀分布的问题。段间混和的要求是在有限的时间和空间内实现两股反应物料的快速混和和均匀分布，使进入下一段催化剂床层的物料沿径向做到浓度均匀、温度均匀、速度均匀。

乙苯是重要的化工原料，主要用于脱氢生产苯乙烯。在苯和乙烯烷基化制乙苯的反应过程中，烷基化的反应速率主要由乙烯浓度控制，乙烯浓度较高反应速度较快，催化剂床层的绝热温升增大，结焦速度加快，催化剂寿命缩短，并增加副产物。为了降低进入催化剂床层的乙烯浓度，选择了从侧线进料的多段绝热式固定床反应器。但若从侧线进入反应器的物料(第二气体)与反应器内主物料(第一气体)混和不均匀，浓度过高处，反应速度快放出热量过多，对催化剂不利；而浓度过低处，反应速度低，催化剂没有充分利用，降低了催化剂的效率。因此多段绝热式固定床反应器的段间混和效果决定了反应器设计的优劣。

中国专利CN2218599Y中公开了一种气固相多段冷激式固定床反应器内的进料分布器，是目前工业多段绝热式固定床反应器中常采用的一种段间进料管式分布器。该分布器包括圆形总管与支管，各支管在反应器内同一截面等角度或等间距排列，在各支管上开有1到2排向上获向下的小孔，小孔沿管长均匀分布。但该分布器要求上层主物料必须均匀分布，才能保证两股物料混和均匀。这样的条件在工业装置中并非都能满足。中国专利CN1030284C中公开一种气气混和装置，其特点是利用射流与多孔板的撞击产生强烈的主体扩散及湍流扩散，从而实现气气物料的快速混和。该装置虽然能有效的进行两股物料的均匀混和，但确不能保证混和后物料的均匀分布。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是现有技术中存在于多段绝热式固定床反应器段间两股物料混和不均匀或分布不均匀，影响催化剂利用率及选择性和转化率的问题，提供一种新的反应器段间气体混和装置。该气体混和装置用于多段绝热固定床反应器两段催化剂床层中间，具有使反应器内主物料(第一气体)与侧线进入反应器的物料(第二气体)混和均匀和混合后物料均匀分布进入下一段催化剂床层的优点，同时该气体混和装置具有结构简单的特点。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：一种反应器段间气体混和装置，包括第一种物料入口1、第二种物料入口2、反应器筒体3、反应器内置倒锥形体4、直管5、侧向环隙6和筛板7，第一种物料入口1和第二种物料入口2分别位于倒锥形体4的上方，直管5的上端与内置倒锥形体4的下端相连接，直管5的下端与筛板7中间形成侧向环隙6，且通过垂直拉筋固定，其中直管5直径d₁与反应器直径D的比值为10～40％，倒锥形体4与水平位置的夹角α为15～75°，筛板7的直径d₂与反应器直径D的比值为10～45％，筛板7的开孔率为0～75％，筛板7的开孔面积与侧向环隙6的面积比值为0～35％，反应器筒体3、直管5和筛板7具有同心轴。

上述技术方案中，第二种物料入口2有2～10个，优选方案有两个，沿着圆的切线方向，且中心对称，两个第二种物料入口2间的垂直或水平距离为反应器直径D的50～95％，优选范围为70～90％；直管5直径d₁与反应器直径D的比值优选范围为15～30％；倒锥形体4与水平位置的夹角α优选范围为30～60°；筛板7的直径d₂与反应器直径D的比值优选范围为15～35％；筛板7的开孔率优选范围为15～50％；筛板7的开孔面积与侧向环隙6的面积比值优选范围为10～30％。

针对苯和乙烯分子筛气相烷基化制乙苯的六段绝热固定床反应器，本实用新型提出了段间气体混和装置，见附图1。此类新型气体混和装置由第一种物料的入口1，第二种物料的入口2，筒体3，锥形体4，直管5，侧向环隙6和筛板7组成。为了保证气体混和装置具有比较理想的气体混和效果，需要控制两个物料入口的距离和锥形体与水平位置的角度α，两个侧线物料入口2的垂直或水平距离，下部中心处直管5的直径，筛板7的开孔率，筛板7的开孔面积和侧向环隙6面积的比例。从而使两股气体能够在筒体3和锥形体4内混和均匀，并按合适的比例从筛板7和侧向环隙6中流入下段催化剂床层，在下段催化剂床层内形成比较均匀的气体分布。

本实用新型所说的段间气体混和装置经大型固定床冷模试验考察，结果表明具有如下优点：结构简单，安装方便；均流效果较好，能使多段固定床反应器段间气体混和均匀并达到理想的气体分布效果，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1是本实用新型多段绝热固定床反应器的段间气体混和装置结构图；

图2是本实用新型多段绝热固定床反应器的段间气体混和装置俯视结构图；

在图1中，1为第一种物料的入口；2为第二种物料的入口；3为反应器筒体；4为倒锥形体；5为直管；6为侧向环隙；7为筛板。D是反应器的直径，d₁为直管的直径，d₂为筛板的直径，Φ为筛板上筛孔的直径，h₁为直管的高度，h₂为侧向环隙通道的高度，α为锥形体与水平位置的角度。筛板的开孔率为筛板的开孔面积与筛板面积的比值。

在图2中，2为第二种物料的入口；3为筒体；7为筛板。1为两个第二种物料入口管的垂直或水平距离。

下面通过实施例对本实用新型作进一步的阐述。

具体实施方式

【实施例1】

采用如图1所示段间气体混和装置，反应器直径D＝600毫米，直管的直径d₁＝140毫米，筛板的直径d₂＝160毫米，筛板上筛孔的直径Φ＝6毫米，直管的高度h₁＝100毫米，侧向环隙通道的高度h₂＝65毫米，两个第二种物料入口管的垂直或水平距离1＝450毫米，锥形体与水平位置的角度α＝45°，两个第二种物料入口的垂直或水平距离与反应器直径的比为75％，直管直径与反应器直径的比为23.3％，筛板的直径与反应器直径的比为26.7％，筛板的开孔面积与侧向环隙面积的比为18.5％，筛板的开孔率为26.3％。

在以上条件和结构参数下，按本实用新型所述方法进行段间气体混和装置设计，就可得到比较理想的气体流动效果。

【实施例2】

采用如图1所示段间气体混和装置，反应器直径D＝1000毫米，直管的直径d₁＝168毫米，筛板的直径d₂＝168毫米，筛板上筛孔的直径Φ＝8毫米，直管的高度h₁＝160毫米，侧向环隙通道的高度h₂＝75毫米，两个第二种物料入口管的垂直或水平距离1＝850毫米，锥形体与水平位置的角度α＝60°，两个第二种物料入口的垂直或水平距离与反应器直径的比为85％，直管直径与反应器直径的比为16.8％，筛板的直径与反应器直径的比为16.8％，筛板的开孔面积与侧向环隙面积的比为25.3％，筛板的开孔率为45.1％。

【实施例3】

采用如图1所示段间气体混和装置，反应器直径D＝600毫米，直管的直径d₁＝165毫米，筛板的直径d₂＝165毫米，筛板上筛孔的直径Φ＝6毫米，直管的高度h₁＝120毫米，侧向环隙通道的高度h₂＝60毫米，两个第二种物料入口管的垂直或水平距离1＝420毫米，锥形体与水平位置的角度α＝30°，两个第二种物料入口的垂直或水平距离与反应器直径的比为70％，直管直径与反应器直径的比为27.5％，筛板的直径与反应器直径的比为27.5％，筛板的开孔面积与侧向环隙面积的比为12.6％，筛板的开孔率为18.4％。

【比较例1】

某苯和乙烯分子筛气相烷基化制乙苯的六段绝热固定床反应器的条件和结构参数均与实施例1相同，唯一不同之处是段间采用管式气体分布器。通过模拟计算，按本实用新型所述方法进行两股物料混和，其下段催化剂床层内同一截面均匀度最大偏差小于4.0％，采用简单管式气体分布器，其下段催化剂床层内同一截面均匀度最大偏差为7.2％。

【比较例2】

实施例2的苯和乙烯分子筛气相烷基化制乙苯的六段绝热固定床反应器的段间气体混和装置改成简单的管式气体分布器，所有条件均与实施例2的条件相同。实施例2的下段催化剂床层内同一截面均匀度最大偏差小于4.6％，本比较例同一截面均匀度最大偏差为8.8％。

【比较例3】

实施例3的苯和乙烯分子筛气相烷基化制乙苯的六段绝热固定床反应器的段间气体混和装置改成简单的管式气体分布器，所有条件均与实施例2的条件相同。实施例3的下段催化剂床层内同一截面均匀度最大偏差小于4.3％，本比较例同一截面均匀度最大偏差为8.0％。

Claims

1、一种反应器段间气体混和装置，其特征在于包括第一种物料入口(1)、第二种物料入口(2)、反应器筒体(3)、反应器内置倒锥形体(4)、直管(5)、侧向环隙(6)和筛板(7)，第一种物料入口(1)和第二种物料入口(2)分别位于倒锥形体(4)的上方，直管(5)的上端与内置倒锥形体(4)的下端相连接，直管(5)的下端与筛板(7)中间形成侧向环隙(6)，且通过垂直拉筋固定，其中直管(5)直径d₁与反应器直径D的比值为10～40％，倒锥形体(4)与水平位置的夹角α为15～75°，筛板(7)的直径d₂与反应器直径D的比值为10～45％，筛板(7)的开孔率为0～75％，筛板(7)的开孔面积与侧向环隙(6)的面积比值为0～35％，反应器筒体(3)、直管(5)和筛板(7)具有同心轴。

2、根据权利要求1所述反应器段间气体混和装置，其特征在于第二种物料入口(2)有2～10个。

3、根据权利要求2所述反应器段间气体混和装置，其特征在于第二种物料入口(2)有两个，沿着圆的切线方向，且中心对称，两个第二种物料入口(2)间的垂直或水平距离为反应器直径D的50～95％。

4、根据权利要求3所述反应器段间气体混和装置，其特征在于两个第二种物料入口(2)间的垂直或水平距离为反应器直径D的70～90％。

5、根据权利要求1所述反应器段间气体混和装置，其特征在于直管(5)直径d₁与反应器直径D的比值为15～30％。

6、根据权利要求1所述反应器段间气体混和装置，其特征在于倒锥形体(4)与水平位置的夹角α为30～60°。

7、根据权利要求1所述反应器段间气体混和装置，其特征在于筛板(7)的直径d₂与反应器直径D的比值为15～35％。

8、根据权利要求1所述反应器段间气体混和装置，其特征在于筛板(7)的开孔率为15～50％。

9、根据权利要求1所述反应器段间气体混和装置，其特征在于筛板(7)的开孔面积与侧向环隙(6)的面积比值为10～30％。