CN2865844Y

CN2865844Y - 轴向流绝热固定床反应器的分布器

Info

Publication number: CN2865844Y
Application number: CN 200520044295
Authority: CN
Inventors: 钟思青; 谢在库; 孙凤侠; 袁艳辉
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; China Petrochemical Corp
Priority date: 2005-08-15
Filing date: 2005-08-15
Publication date: 2007-02-07
Anticipated expiration: 2015-08-15

Abstract

本实用新型涉及一种用于轴向流绝热固定床反应器的分布器，主要解决以往采用单级挡板型进口气体分布器的轴向流固定床反应器中，进口气体经单级挡板型气体分布器后的流型欠佳，形成回流，必须通过相对较厚的上部惰性填充层来消除因气体回流而形成的气体不均匀分布，造成压降损失较大的问题。本实用新型通过采用包括上部分布器圆筒形筒体(1)和下部梯形挡板，圆筒形筒体与梯形挡板间通过分布于圆筒形筒体内侧的垂直拉筋连接，且形成侧向环隙(2)，梯形挡板的侧壁和底部均可有筛孔的技术方案较好地解决了该问题，可用于碳四及以上烯烃催化裂解制丙烯的工业生产中。

Description

轴向流绝热固定床反应器的分布器

技术领域

本实用新型涉及一种用于轴向流绝热固定床反应器的分布器。特别是关于用于碳四及以上烯烃催化裂解制丙烯的轴向流绝热固定床反应器的分布器。

背景技术

轴向流固定床反应器的主要优点是床层内流体的流动接近活塞流，化学反应速度较快；可用较少量的催化剂和较小的反应器容积获得较大的生产能力；流体的停留时间可以严格控制，温度分布可以适当调节，有利于提高化学反应的转化率和选择性。此外，轴向固定床反应器结构简单、操作方便，投资费用低，床中催化剂机械磨损小，可在高温高压下操作，因此在石油化工中获得广泛的应用。

近年来随着石油化学工业的发展和规模的扩大，轴向固定床反应器的直径不断增大，反应器内流体的均布问题就成为工程开发的关键问题之一，特别是对于要求压力低或负压的薄催化剂床层的反应系统，其反应器内的流体均布问题就更困难。床层内的流体分布直接影响床层中的传热传质以及化学反应等过程，影响催化剂及反应器的利用效率，影响催化剂的选择性和转化率。因此，固定床反应器内的流体均布技术越来越为人们所重视。现在出现的流体分布结构可分为两大类：一类是增加流体流动阻力，如在催化剂床层前设置填料层或一块开孔率较小的多孔板。此种方法的实质是使气体由进口管道进入反应器时，形成的射流撞击在填料层或多孔板上，造成径向压力梯度，迫使气流改变流向，分散至整个反应器截面。由于气流中有相当一部分能量耗散在与均布作用无关的摩擦及旋涡损失中，效率较低；并且不适用于薄层反应器。另一类是在固定床反应器的流体进口处设置流体分布器，如CN2075277U、US4938422、US368597，其优点是即能使流体较均匀地分布于反应器截面上，又不导致过大的能量损耗。但对大直径薄层反应器，其反应器进口处设置的流体分布器要求比较高，分布器结构比较复杂。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是以往技术中存在由于反应物流在轴向固定床反应器中分布不均匀，影响反应器利用率及催化剂选择性和转化率及床层压降的问题，提供一种新的用于轴向流绝热固定床反应器的分布器。该分布器用于轴向流绝热固定床反应器中时具有使流体在轴向流反应器中较均匀地分布于反应器截面，从而使催化剂能发挥出其良好选择性和转化率以及床层压降小的优点，同时该分布器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：一种用于轴向流绝热固定床反应器的分布器，包括上部分布器圆筒形筒体1和下部梯形挡板，圆筒形筒体与梯形挡板间通过分布于圆筒形筒体内侧的垂直拉筋连接，且形成侧向环隙2，其中梯形挡板的侧壁和底部均可有筛孔。

上述技术方案中，梯形挡板优选方案包括侧壁筛板4和底部筛板5，底部筛板5呈水平放置，侧壁筛板4在底部筛板5外部，且与底部筛板5紧密相连，侧壁筛板4和底部筛板5间的夹角α为大于0°小于90°，优选范围为30～60°；侧壁筛板4的开孔率为10～60％，优选范围为20～40％；底部筛板5的开孔率为20～65％，优选范围为30～48％；底部筛板5的面积为侧向环隙2面积的5～35％，优选范围为10～20％；底部筛板5的直径为分布器圆筒形筒体1直径的20～80％，优选范围为30～50％；底部筛板5上筛孔的直径为分布器圆筒形筒体1直径的1～13％，优选范围为2～6％；侧壁筛板4上筛孔的直径为分布器圆筒形筒体1直径的1～10％，优选范围为2～6％；侧壁筛板4之上还连接有一个与底部筛板5垂直的圆环形垂直挡板3，圆环形垂直挡板3的高度为分布器圆筒形筒体1直径的5～40％，优选范围为10～20％。

轴向流绝热固定床反应器是碳四及以上烯烃催化裂解生产丙烯方法中的主要设备，它由气体进料口、气体预分布器、反应器壳体、上部惰性填料层、催化剂床层、下部惰性填料层、支撑格栅和出料口等构成，见附图1。如采用简单的单级圆形挡板分布器，见附图2，此类分布器在消除气体射流形成的气体不均匀分布的同时，又形成了新的气体不均匀分布，即气体在单级圆形挡板下部形成两个很大的回流区。必须通过相对较厚的上部惰性填充层(通常惰性填充层高度为300～450毫米)来消除因气体回流而形成的气体不均匀分布，能量损耗较大。特别是对大直径反应器，上部惰性填充层的作用就更加重要。

针对碳四及以上烯烃催化裂解制丙烯轴向流绝热固定床反应器，本实用新型提出了底部和侧壁带筛孔的梯形挡板型气体分布器，见附图3。此类新型气体分布器由圆筒形筒体1，侧向环隙2，圆环形垂直挡板3，侧壁筛板4和底部筛板5组成。为了保证气体分布器具有比较理想的气体分布效果，需要控制底部筛板5的面积与侧向环隙2面积的比例，侧壁筛板4的开孔率，底部筛板5的开孔率，底部筛板5的直径，圆环形垂直挡板3的高度，侧壁筛板4和底部筛板5间的角度等参数。从而使气体能够按合适的比例从侧向环隙2和侧壁筛板4及底部筛板5中流入反应器，在反应器内形成比较均匀的气体分布，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1是典型的碳四及以上烯烃催化裂解制丙烯轴向流固定床反应器示意图；

图2是现有单级挡板型分布器结构图；

图3是本实用新型底部和侧壁带筛孔的梯形挡板型气体分布器结构图；

在图1中，14为气体进口管道；6为进口气体分布器；7为上部惰性填料层；8为催化剂床层；9为下部惰性填料层；10为支撑格栅；11为气体出口管道。

在图2中，1为分布器筒体；13为气体环形通道；12为底部单级挡板。D是气体分布器筒体的直径，h是侧向环隙的高度。

在图3中，1为分布器筒体；2为侧向环隙；3为圆环形垂直挡板；4为局侧壁筛板；5为底部筛板。D是气体分布器筒体的直径，h是侧向环隙的高度，h₁是圆环形垂直挡板的高度，d是底部筛板的直径，Φ₁是底部筛板上筛孔的直径，Φ₂是底部筛板上筛孔的直径，α是侧壁筛板和底部筛板间的角度。

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】

轴向流固定床反应器内径为4.0米，进口管内径为700毫米，采用如图3所示带筛孔的梯形挡板型气体分布器，分布器筒体直径D＝660毫米，侧向环隙高度h＝300毫米，圆环形挡板高度h₁＝90毫米，底部筛板直径d＝330毫米，底部筛板上筛孔的直径Φ₁＝14毫米，侧壁筛板上筛孔的直径Φx＝16毫米，侧壁筛板角度α＝45°，底部筛板的面积与侧向环隙面积的比为13.8％，底部筛板的直径与分布器圆筒形筒体的直径之比为50.0％，底部筛板上筛孔的开孔率34.7％，侧壁筛板上筛孔的开孔率35.1％，底部筛板上筛孔的直径与气体分布器筒体的直径之比2.1％，侧壁筛板上筛孔的直径与气体分布器筒体的直径之比2.4％，圆环形垂直挡板的高度与分布器圆筒形筒体直径的比为13.6％。

在以上条件和结构参数下，按本实用新型所述方法进行碳四及以上烯烃催化裂解制丙烯轴向流绝热固定床反应器的分布器设计，就可得到比较理想的气体流动效果。

【实施例2】

轴向流固定床反应器内径为2.0米，进口管内径为400毫米，采用如图3所示带筛孔的梯形挡板型气体分布器，分布器筒体直径D＝360毫米，侧向环隙高度h＝120毫米，圆环形挡板高度h₁＝60毫米，底部筛板直径d＝150毫米，底部筛板上筛孔的直径Φ₁＝12毫米，侧壁筛板上筛孔的直径Φ₂＝10毫米，侧壁筛板角度α＝60°，底部筛板的面积与侧向环隙面积的比为13.0％，底部筛板的直径与分布器圆筒形筒体的直径之比为41.7％，底部筛板上筛孔的开孔率44.2％，侧壁筛板上筛孔的开孔率25.6％，底部筛板上筛孔的直径与气体分布器筒体的直径之比3.3％，侧壁筛板上筛孔的直径与气体分布器筒体的直径之比2.8％，圆环形垂直挡板的高度与分布器圆筒形筒体直径的比为16.7％。

【实施例3】

轴向流固定床反应器内径为2.0米，进口管内径为400毫米，采用如图3所示带筛孔的梯形挡板型气体分布器，分布器筒体直径D＝360毫米，侧向环隙高度h＝100毫米，圆环形挡板高度h₁＝50毫米，底部筛板直径d＝120毫米，底部筛板上筛孔的直径Φ₁＝8毫米，侧壁筛板上筛孔的直径Φ₂＝12毫米，侧壁筛板角度α＝30°，底部筛板的面积与侧向环隙面积的比为10.0％，底部筛板的直径与分布器圆筒形筒体的直径之比为33.3％，底部筛板上筛孔的开孔率30.7％，侧壁筛板上筛孔的开孔率27.1％，底部筛板上筛孔的直径与气体分布器筒体的直径之比2.2％，侧壁筛板上筛孔的直径与气体分布器筒体的直径之比3.3％，圆环形垂直挡板的高度与分布器圆筒形筒体直径的比为13.9％。

【实施例4】

轴向流固定床反应器内径为1.0米，进口管内径为170毫米，采用如图3所示带筛孔的梯形挡板型气体分布器，分布器筒体直径D＝158毫米，侧向环隙高度h＝50毫米，圆环形挡板高度h₁＝25毫米，底部筛板直径d＝60毫米，底部筛板上筛孔的直径Φ₁＝8毫米，侧壁筛板上筛孔的直径Φ₂＝8毫米，侧壁筛板角度α＝60°，底部筛板的面积与侧向环隙面积的比为11.4％，底部筛板的直径与分布器圆筒形筒体的直径之比为31.9％，底部筛板上筛孔的开孔率37.3％，侧壁筛板上筛孔的开孔率22.1％，底部筛板上筛孔的直径与气体分布器筒体的直径之比5.1％，侧壁筛板上筛孔的直径与气体分布器筒体的直径之比5.1％，圆环形垂直挡板的高度与分布器圆筒形筒体直径的比为15.8％。

【比较例1】

某碳四及以上烯烃催化裂解制丙烯轴向流绝热固定床反应器的条件与实施例1相同，不同之处是采用单级挡板型分布器。通过模拟计算，按本实用新型所述方法设计的轴向流反应器，其催化剂截面均匀度最大偏差小于5.6％，采用单级挡板型分布器的反应器，其催化剂截面均匀度最大偏差为8.8％。

【比较例2】

某碳四及以上烯烃催化裂解制丙烯轴向流绝热固定床反应器的条件与实施例1相同，不同之处是采用单级挡板型分布器。通过模拟计算，按本实用新型所述方法设计的轴向流反应器，其催化剂截面均匀度最大偏差小于4.0％，采用单级挡板型分布器的反应器，其催化剂截面均匀度最大偏差为7.2％。

【比较例3】

某碳四及以上烯烃催化裂解制丙烯轴向流绝热固定床反应器的条件与实施例1相同，不同之处是采用单级挡板型分布器。通过模拟计算，按本实用新型所述方法设计的轴向流反应器，其催化剂截面均匀度最大偏差小于3.7％，采用单级挡板型分布器的反应器，其催化剂截面均匀度最大偏差为7.2％。

【比较例4】

某碳四及以上烯烃催化裂解制丙烯轴向流绝热固定床反应器的条件与实施例1相同，不同之处是采用单级挡板型分布器。通过模拟计算，按本实用新型所述方法设计的轴向流反应器，其催化剂截面均匀度最大偏差小于3.5％，采用单级挡板型分布器的反应器，其催化剂截面均匀度最大偏差为5.1％。

Claims

1、一种用于轴向流绝热固定床反应器的分布器，包括上部分布器圆筒形筒体(1)和下部梯形挡板，圆筒形筒体与梯形挡板间通过分布于圆筒形筒体内侧的垂直拉筋连接，且形成侧向环隙(2)，其特征在于梯形挡板的侧壁和底部均可有筛孔。

2、根据权利要求1所述用于轴向流绝热固定床反应器的分布器，其特征在于梯形挡板包括侧壁筛板(4)和底部筛板(5)，底部筛板(5)呈水平放置，侧壁筛板(4)在底部筛板(5)外部，且与底部筛板(5)紧密相连，侧壁筛板(4)和底部筛板(5)间的夹角α为大于0°小于90°，侧壁筛板(4)的开孔率为10～60％，底部筛板(5)的开孔率为20～65％。

3、根据权利要求2所述用于轴向流绝热固定床反应器的分布器，其特征在于侧壁筛板(4)和底部筛板(5)间的夹角α为30～60°，侧壁筛板(4)的开孔率为20～40％，底部筛板(5)的开孔率为30～48％，底部筛板(5)的面积为侧向环隙(2)面积的5～35％，底部筛板(5)的直径为分布器圆筒形筒体(1)直径的20～80％，底部筛板(5)上筛孔的直径为分布器圆筒形筒体(1)直径的1～13％，侧壁筛板(4)上筛孔的直径为分布器圆筒形筒体(1)直径的1～10％。

4、根据权利要求3所述用于轴向流绝热固定床反应器的分布器，其特征在于底部筛板(5)的面积为侧向环隙(2)面积的10～20％，底部筛板(5)的直径为分布器圆筒形筒体(1)直径的30～50％，底部筛板(5)上筛孔的直径为分布器圆筒形筒体(1)直径的2～6％，侧壁筛板(4)上筛孔的直径为分布器圆筒形筒体(1)直径的2～6％。

5、根据权利要求1所述用于轴向流绝热固定床反应器的分布器，其特征在于分布器内，侧壁筛板(4)之上还连接有一个与底部筛板(5)垂直的圆环形垂直挡板(3)，圆环形垂直挡板(3)的高度为分布器圆筒形筒体(1)直径的5～40％。

6、根据权利要求5所用于轴向流绝热固定床反应器的分布器，其特征在于圆环形垂直挡板(3)的高度为分布器圆筒形筒体(1)直径的10～20％。