CN2865850Y - 气固离心式移动床径向反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了石油炼制及石油化工领域的一种气固离心式移动床径向反应器，用于解决现有反应器所存在的气体反应物入口管、气体产物出口管和催化剂入口管的布置空间较为狭小、布置比较困难的问题。本实用新型反应器的气体反应物入口管(101)由垂直段和水平段组成，垂直段与中心筒(5)的顶部相连通，水平段连接于反应器圆筒形筒体(302)的侧壁上，垂直段与水平段之间设有虾米腰弯头(8)；气体产物出口管(102)设于反应器的底部封头(303)上，由扇形筒(701)的空腔或外网与圆筒形筒体之间的空间构成的气体产物集流流道(13)的出气口均位于气体产物集流流道的底部。本实用新型可用于气固相连续移动床催化重整等过程。

Description

气固离心式移动床径向反应器

技术领域

本实用新型涉及石油炼制及石油化工领域的一种气固离心式移动床径向反应器。

背景技术

气固离心式移动床径向反应器可用于石油炼制及石油化工领域的许多气固相反应操作过程，例如用作气固相连续移动床催化重整径向反应器。中国专利CN 1454972A所公开的连续催化重整反应器，是一种Π型气固离心式移动床径向反应器。该种反应器的结构，主要包括由顶部封头、圆筒形筒体、底部封头组成的反应器壳体，反应器壳体内与其同轴设置有中心筒、扇形筒或圆筒形的外网，反应器壳体上设有气体反应物入口管、气体产物出口管、催化剂入口管、催化剂出口管。所述气体反应物入口管与中心筒的顶部相连通。中心筒与扇形筒或外网之间构成环形空间，在环形空间的顶部设有盖板。扇形筒的空腔或外网与圆筒形筒体之间的空间构成气体产物集流流道。操作过程中，环形空间内装填有催化剂，形成移动的催化剂床层(催化剂在重力作用下沿反应器的轴向向下移动)。气体反应物在反应器内的流动为离心流动，即其流动方向是由中心筒流向扇形筒或外网；在反应器内气固两相的接触为错流接触。该种反应器的优点是流通面积大而床层流程短，具有处理能力大、气流压降小、床层阻力比较均匀、使用固体颗粒(催化剂)的粒径较小等优点。连续催化重整反应为体积增加的反应，即气体产物的体积大于气体反应物的体积，沿反应器的径向气体的体积逐渐增大；采用气固离心式移动床径向反应器时，其气体流通的截面也逐渐增大，可使气体在径向流动过程中线速不致增大，更有利于重整反应；同时，由于气体在催化剂床层中的平均线速较低，床层压降也较低，气体分布比较均匀。但专利CN 1454972A所述反应器存在的一个缺点是，气体反应物入口管、气体产物出口管以及催化剂入口管均设于反应器的顶部封头上，布置空间较为狭小，在某些操作工况下会使上述管子的布置比较周难。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：现有的气固离心式移动床径向反应器所存在的气体反应物入口管、气体产物出口管和催化剂入口管布置空间较为狭小、造成其布置比较困难的问题。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：一种气固离心式移动床径向反应器，包括由顶部封头、圆筒形筒体、底部封头组成的反应器壳体，反应器壳体内与其同轴设置有中心筒、扇形筒或外网，中心筒与扇形筒或外网之间构成环形空间，环形空间的顶部设有盖板，扇形筒的空腔或外网与圆筒形筒体之间的空间构成气体产物集流流道，反应器壳体上设有气体反应物入口管、气体产物出口管、催化剂入口管、催化剂出口管，催化剂入口管设于顶部封头上，催化剂出口管设于底部封头上，气体反应物入口管与中心筒的顶部相连通，其特征在于：气体反应物入口管由垂直段和水平段组成，垂直段与中心筒的顶部相连通，水平段连接于圆筒形筒体的侧壁上，垂直段与水平段之间设有虾米腰弯头，虾米腰弯头的两端同垂直段与水平段之间分别设有连接法兰，所述气体产物出口管设于底部封头上，中心筒的底部支承于套座上，所述气体产物集流流道的出气口位于气体产物集流流道的底部，在环形空间的底部设有底板，底板和套座与底部封头之间的空间构成集气室，气体产物集流流道的出气口和气体产物出口管均与集气室相连通。

采用本实用新型，具有如下的有益效果：由于本实用新型反应器的气体反应物入口管由垂直段和水平段组成，垂直段与中心筒的顶部相连通，水平段连接于反应器圆筒形筒体的侧壁上，并且气体产物出口管设于反应器的底部封头上，这样使反应器的顶部封头上仅设置催化剂入口管，布置空间较为宽松，不会造成布置困难的问题。同时，反应器的底部封头上仅设置气体产物出口管和催化剂出口管，布置空间同样比较宽松。

本实用新型的一种优选方案是，在气体反应物入口管的垂直段上设有膨胀圈，膨胀圈的外部设有保护罩。膨胀圈可以吸收反应器壳体与中心筒在垂直方向产生的热膨胀差量。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。附图和具体实施方式并不限制本实用新型要求保护的范围。

附图说明

图1是本实用新型的一种安装扇形筒的气固离心式移动床径向反应器沿轴向的剖视图。

图2是本实用新型的一种安装外网的气固离心式移动床径向反应器沿轴向的剖视图。

具体实施方式

如图1所示本实用新型的一种气固离心式移动床径向反应器(简称为反应器)，包括由顶部封头301、圆筒形简体302、底部封头303组成的反应器壳体，反应器壳体内与其同轴设置有中心筒5、扇形筒701。中心筒5与扇形筒701之间构成环形空间6，环形空间6的顶部设有盖板401。盖板401通常由若干块扇形板组成，扇形板之间采用紧固连接件(螺栓螺母、连接销等)连接。盖板401的外圆周与扇形筒701的顶部之间、盖板401的内圆周与中心筒5之间也均采用紧固连接件(螺栓螺母、连接销等)连接。扇形筒701沿反应器圆筒形筒体302的内壁均匀分布，其开孔面与催化剂接触，未开孔的背板紧靠圆筒形筒体302的内壁。扇形筒701的顶部设有顶板，底部设有底板，底部支承于支撑件11上。扇形筒701的空腔构成气体产物集流流道13。反应器壳体上设有气体反应物入口管101、气体产物出口管102、催化剂入口管201、催化剂出口管202。其中催化剂入口管201设于顶部封头301上，催化剂出口管202设于底部封头303上(均采用焊接连接)。气体反应物入口管101与中心筒5的顶部相连通。催化剂入口管201经盖板401上的开孔穿过盖板401，其出口伸入至环形空间6。催化剂出口管202也与环形空间6相连通。

参见图1，本实用新型反应器的气体反应物入口管101由垂直段和水平段组成，垂直段与中心筒5的顶部相连通，水平段连接于圆筒形筒体302的侧壁上，连接一般均采用焊接连接。垂直段与水平段之间设有虾米腰弯头8，虾米腰弯头8的两端同垂直段与水平段之间分别设有一对连接法兰801(未剖视)。虾米腰弯头8为常规结构，优点是其对气体的流动阻力较小。连接法兰801除起连接作用外，还可用于调节气体反应物入口管101垂直段和水平段的偏差，并便于气体反应物入口管101的安装；连接法兰801还可用于调节中心筒5的中心度，使其达到安装要求。连接法兰801为常规结构，每对连接法兰801中的两个法兰通过紧固连接件(螺栓螺母)连接；在每对连接法兰801中的两个法兰的密封面之间设有密封垫片，密封垫片的材料可根据具体操作工况按常规选取。

参见图1，气体产物出口管102设于底部封头303上，采用焊接连接。中心筒5的底部支承于套座10上，套座10通过数根支撑棒12支承于底部封头303上；支撑棒12与套座10和底部封头303之间均采用焊接连接。气体产物集流流道13的出气口位于气体产物集流流道13的底部；图1所示反应器，气体产物集流流道13由扇形筒701的空腔构成，气体产物集流流道13的出气口亦即扇形筒701的出气口。如图所示，扇形筒701的出气口位于扇形筒701的底部。在环形空间6的底部设有底板402；底板402通常由若干块锥形板组成，锥形板之间采用紧固连接件(螺栓螺母、连接销等)连接。底板402的外圆周与扇形筒701的底部之间、底板402的内圆周与套座10之间也均采用紧固连接件(螺栓螺母、连接销等)连接。设于底部封头303上的催化剂出口管202经底板402上的开孔穿过底板402，其顶部伸入至环形空间6。参见图1，底板402和套座10与底部封头303之间的空间构成集气室14，所述的气体产物集流流道13的出气口和气体产物出口管102均与集气室14相连通。

为便于安装、拆卸，将催化剂入口管201在盖板401的上方分为两段并采用常规的可拆卸连接件连接，如采用图1所示的活接头203连接。类似地，催化剂出口管202也在底板402的下方分为两段并采用活接头203连接。

采用本实用新型图1所示反应器的结构，使反应器的顶部封头301上仅设置催化剂入口管201，布置空间较为宽松。同时，反应器的底部封头303上仅设置气体产物出口管102和催化剂出口管202，布置空间同样比较宽松。

气固离心式移动床径向反应器的气体反应物入口管是与反应器壳体和中心筒相连的。由于反应器壳体与中心筒的材料不同以及受热情况的差异，在某些操作工况下二者会产生热膨胀不一致的问题，并作用于气体反应物入口管上，从而造成组成盖板的扇形板之间、盖板同与其相连的各部件之间的连接部位发生损坏，造成上述各处密封发生损坏，并造成中心筒变形、中心筒轴线偏移。参见图1，本实用新型反应器在气体反应物入口管101的垂直段上设有膨胀圈9，以解决这个问题。膨胀圈9可以吸收反应器壳体与中心筒5在垂直方向产生的热膨胀差量。膨胀圈9的波数一般为4～8个。为保护膨胀圈9，在膨胀圈9的外部设有保护罩901，参见图1。

图1所示的反应器，也可以不设置扇形筒701而设置圆筒形的外网702；这种反应器的整体结构示意图参见图2。外网702与反应器壳体以及中心筒5同轴设置，中心筒5与外网702之间构成环形空间6。在环形空间6的顶部设有盖板401，外网702的顶部设有顶盖板；环形空间6的底部设有底板402。盖板401的外圆周与外网702的顶部之间、盖板401的内圆周与中心筒5之间均采用紧固连接件(螺栓螺母、连接销等)连接。外网702的底部支承于底板402的外圆周上，底板402的外圆周通过数根支撑棒12支承于底部封头303上，支撑棒12与底板402的外圆周和底部封头303之间均采用焊接连接。底板402的外圆周与外网702的底部之间、底板402的内圆周与套座10之间均采用紧固连接件(螺栓螺母、连接销等)连接。外网702与圆筒形筒体302之间的空间构成气体产物集流流道13，气体产物集流流道13的出气口位于气体产物集流流道13的底部；该气体产物集流流道13的出气口为外网702的底部与圆筒形筒体302之间所构成的环形敞口。图2所示反应器不同于图1所示反应器的主要之处即在于其设置的是外网702，其余主要部件的结构及连接关系基本上均与图1所示的反应器相同，详细说明从略。

图1与图2所示的反应器，均属于上部进料、下部出料的Z型气固离心式移动床径向反应器。下面以图1所示反应器应用于连续移动床催化重整过程为例简述其操作过程。气相重整原料油与氢气混合后，在450～550℃的温度、0.2～0.9MPa的压力、2～6的氢油比(摩尔比)下，由气体反应物入口管101进入反应器的中心筒5，中心筒5的空腔构成气体反应物分流流道。之后气体反应物沿径向由中心筒5流向环形空间6内的催化剂床层，并在催化剂的作用下发生反应。所生成的气体产物则由催化剂床层流入扇形筒701内，扇形筒701的空腔构成气体产物集流流道13。气体产物再由气体产物集流流道13的出气口(亦即扇形筒701的出气口，位于气体产物集流流道13或者说是扇形筒701的底部)流出，进入集气室14，最后经设于底部封头303上的气体产物出口管102流出反应器。操作过程中，所用连续催化重整催化剂的颗粒形状为球形，颗粒直径一般为1～2mm。该催化剂由催化剂入口管201进入环形空间6，在重力作用下沿反应器的轴向由上向下移动通过反应器，形成向下移动的催化剂床层；反应后催化剂由设于底部封头303上的催化剂出口管202流出。在上述的操作过程中，气体反应物在反应器内的流动为离心流动，气固两相的接触为错流接触。

本实用新型反应器在不使用扇形筒701而使用圆筒形的外网702时(参见图2)，外网702与反应器圆筒形筒体302之间的空间构成气体产物集流流道13；图2所示反应器与图1所示反应器的操作过程基本相同，详细说明从略。图1与图2中，未注明附图标记的箭头表示气体反应物、气体产物或催化剂的流动方向；图2中所有未说明的附图标记所表示的技术特征均与图1中的相同。

本实用新型反应器特别适用于石油炼制及石油化工过程中的气固相连续移动床催化重整过程，也适用于其它一些气固相连续移动床催化反应过程，例如烃类脱氢反应过程(石蜡催化脱氢、丙烷脱氢、烷基芳烃的催化脱氢等)、芳构化反应过程、移动床脱硫过程等；可广泛用于旧装置的改造或新装置的设计中。

Claims (2)

1、一种气固离心式移动床径向反应器，包括由顶部封头(301)、圆筒形筒体(302)、底部封头(303)组成的反应器壳体，反应器壳体内与其同轴设置有中心筒(5)、扇形筒(701)或外网(702)，中心筒(5)与扇形筒(701)或外网(702)之间构成环形空间(6)，环形空间(6)的顶部设有盖板(401)，扇形筒(701)的空腔或外网(702)与圆筒形筒体(302)之间的空间构成气体产物集流流道(13)，反应器壳体上设有气体反应物入口管(101)、气体产物出口管(102)、催化剂入口管(201)、催化剂出口管(202)，催化剂入口管(201)设于顶部封头(301)上，催化剂出口管(202)设于底部封头(303)上，气体反应物入口管(101)与中心筒(5)的顶部相连通，其特征在于：气体反应物入口管(101)由垂直段和水平段组成，垂直段与中心筒(5)的顶部相连通，水平段连接于圆筒形筒体(302)的侧壁上，垂直段与水平段之间设有虾米腰弯头(8)，虾米腰弯头(8)的两端同垂直段与水平段之间分别设有连接法兰(801)，所述气体产物出口管(102)设于底部封头(303)上，中心筒(5)的底部支承于套座(10)上，所述气体产物集流流道(13)的出气口位于气体产物集流流道(13)的底部，在环形空间(6)的底部设有底板(402)，底板(402)和套座(10)与底部封头(303)之间的空间构成集气室(14)，气体产物集流流道(13)的出气口和气体产物出口管(102)均与集气室(14)相连通。

2、根据权利要求1所述的气固离心式移动床径向反应器，其特征在于：在气体反应物入口管(101)的垂直段上设有膨胀圈(9)，膨胀圈(9)的外部设有保护罩(901)。

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