專(zhuān)利名稱(chēng)：一種荒煤氣變溫反應(yīng)過(guò)程用反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種荒煤氣變溫反應(yīng)過(guò)程用向心式徑向反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
本發(fā)明所述荒煤氣，通常是指來(lái)自煤熱解(干餾)過(guò)程或其它過(guò)程的由氫氣、一氧 化碳和其它組分(比如氧氣)組成的氣體，典型的荒煤氣組成見(jiàn)表1，其溫度通常為常溫、壓 力為微正壓。由于煤熱解(干餾)過(guò)程固有的進(jìn)料不穩(wěn)定特點(diǎn)，荒煤氣中氧含量和一氧化 碳含量均在一定范圍內(nèi)波動(dòng)。表1典型荒煤氣的體積含量，%y 在許多場(chǎng)合，根據(jù)荒煤氣組成，需要對(duì)其進(jìn)行處理以脫除荒煤氣中氧氣和或完成一氧化碳變換制氫，經(jīng)此過(guò)程得到的反應(yīng)流出物通常經(jīng)冷凝冷卻脫水后可用作變壓吸附 提純氫氣的原料氣或化工合成原料氣或燃料氣等，該過(guò)程通常發(fā)生放熱反應(yīng)且造成顯著溫 升，本發(fā)明所述反應(yīng)器即為該過(guò)程用反應(yīng)器，當(dāng)然也可以用于荒煤氣降溫反應(yīng)過(guò)程。已知的荒煤氣放熱反應(yīng)過(guò)程在加壓條件(通常壓力為0. 3 2. OMPa)下進(jìn)行，通 常氧組分轉(zhuǎn)化(氣相反應(yīng)氧與氫氣反應(yīng)生成氣體水)0. 1% (體積)可產(chǎn)生10 12°C甚 至更大的溫升，通常一氧化碳組分轉(zhuǎn)化(氣相反應(yīng)一氧化碳與水反應(yīng)生成二氧化碳和氫 氣(體積)可產(chǎn)生9 irC甚至更大的溫升，氧組分轉(zhuǎn)化(氣相反應(yīng)氧與氫氣反應(yīng) 生成氣體水)0.8% (體積)可產(chǎn)生80 96°C甚至更大的溫升，一氧化碳組分轉(zhuǎn)化(氣相 反應(yīng)一氧化碳與水反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣)12% (體積)可產(chǎn)生108 132°C甚至更大 的溫升，也就是說(shuō)荒煤氣反應(yīng)過(guò)程的熱效應(yīng)引起的溫升是顯著的，且溫升相對(duì)集中在催化 劑床層中的前部(因?yàn)樾迈r原料中可反應(yīng)物的濃度最高)。已知的荒煤氣放熱反應(yīng)過(guò)程反 應(yīng)器為軸向固定床反應(yīng)器，反應(yīng)物料沿軸向通過(guò)催化劑床層，該結(jié)構(gòu)形式存在的問(wèn)題是荒 煤氣反應(yīng)過(guò)程的熱效應(yīng)引起的溫升直接影響反應(yīng)器器壁，在催化劑床層中的前部形成劇烈 的溫度分布，如果采用稀釋催化劑活性方法，則增加催化劑體積、增大設(shè)備體積、增大床層 壓力降。又由于荒煤氣中氧含量和一氧化碳含量均在一定范圍內(nèi)波，反應(yīng)器器壁溫度處于 波動(dòng)，通常氧含量波動(dòng)可達(dá)0.4% (體積)、一氧化碳含量波動(dòng)可達(dá)5% (體積)，溫升波動(dòng) 幅度可達(dá)40 50°C甚至更大)，全部反應(yīng)過(guò)程溫升波動(dòng)幅度可達(dá)80 IOCTC甚至更大，溫 度交變過(guò)程降低了反應(yīng)器壽命。又由于該反應(yīng)器催化劑床層的高徑比(催化劑床層直徑 催化劑床層高度)通常較小，反應(yīng)物料通過(guò)催化劑床層的均勻度很難得到保證。因此，要求 設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)合適的反應(yīng)器，解決反應(yīng)器器壁溫度波動(dòng)問(wèn)題。徑向反應(yīng)器由于其高通量、低壓降等特性廣泛應(yīng)用于石油化工、化學(xué)合成、能源、 環(huán)境等領(lǐng)域(比如是汽油催化重整過(guò)程)，徑向反應(yīng)器追求反應(yīng)物流沿反應(yīng)器軸向分布的 均勻度，以求得最佳的反應(yīng)效果。
圖1是一種用于固定床催化重整反應(yīng)過(guò)程的徑向反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖，它包括 進(jìn)料口 (101)、進(jìn)料內(nèi)管端頭分配器(102)、扇形筒(103)、催化劑床(104)、中心管(105)、膨 脹圈(106)、活動(dòng)帽罩(107)、出料口(108)、催化劑卸料口 (109)和瓷球?qū)?110)等。催化 劑裝填在中心管(105)和扇形筒(103)之間的環(huán)形空間，催化劑床層上面裝填瓷球或廢催 化劑，床層下面裝填瓷球，油氣從上部入口經(jīng)進(jìn)料分配器進(jìn)入，通過(guò)四周扇形筒后徑向流經(jīng) 催化劑床層，與催化劑發(fā)生反應(yīng)后進(jìn)入中心管，最后從中心管下部流出。反應(yīng)器中心設(shè)置了 一根中心管，在器壁設(shè)置若干根扇形筒(或一個(gè)大型外篩網(wǎng))以及它們的連接件，實(shí)現(xiàn)油氣 徑向均勻流動(dòng)。圖2是一種徑向反應(yīng)器用中心管，它由開(kāi)孔圓筒(201)、外網(wǎng)(203)(外包金屬絲 網(wǎng)或焊接條縫篩網(wǎng))和上下連接件支承座(202)、蓋板(204)、吊耳(205)等組成。內(nèi)部開(kāi) 孔圓筒(201)通常用6mm厚的不銹鋼板卷焊而成，承受催化劑床層壓差和催化劑的堆積質(zhì) 量產(chǎn)生的靜壓頭。內(nèi)部圓筒根據(jù)工藝要求開(kāi)設(shè)一定面積的小孔，氣流通過(guò)小孔時(shí)產(chǎn)生一定 的壓降，孔的大小、數(shù)量和布置是實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物流在催化劑床層中流動(dòng)是否均勻、反應(yīng)效果好 壞的關(guān)鍵。對(duì)固定床徑向重整反應(yīng)器，中心管開(kāi)孔圓筒外可以包金屬絲網(wǎng)，也可以包焊接條 縫篩網(wǎng)，主要目的是防止催化劑從中心管中流失。早期的中心管都是外包金屬絲網(wǎng)，它制作 簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，但強(qiáng)度低、易堵塞、易損壞、催化劑易流失。目前中心管開(kāi)孔圓筒外已基本
5不再包金屬絲網(wǎng)，而是用一層焊接條縫篩網(wǎng)來(lái)代替。采用外包焊接條縫篩網(wǎng)時(shí)，需注意焊接 條縫篩網(wǎng)的縫隙(或開(kāi)孔)方向必須與催化劑的流動(dòng)方向一致，以減少催化劑的堵塞和磨 損。另外，焊接條縫篩網(wǎng)的支撐桿必須與內(nèi)部開(kāi)孔圓筒上的小孔相互錯(cuò)開(kāi)，不得擋住內(nèi)筒上 的小孔。使用扇形筒(103)的徑向反應(yīng)器，徑向反應(yīng)器的周邊有均勻布置若干扇形筒或安 裝一個(gè)大直徑外篩網(wǎng)兩種形式。扇形筒可從反應(yīng)器頂部人孔放入或取出，便于維修和更換， 但兩個(gè)相鄰扇形筒之間有一個(gè)小小的死角，不利于油氣和催化劑的流動(dòng)。大直徑外篩網(wǎng)不 能從反應(yīng)器內(nèi)取出，在焊接反應(yīng)器頂封頭與筒體最后一道焊縫前就要裝入反應(yīng)器內(nèi)，給制 造帶來(lái)不便，使用中一旦損壞很難修理，這是一個(gè)較嚴(yán)重的缺陷，但它有利于床層中油氣和 催化劑的均勻流動(dòng)。在固定床和連續(xù)重整徑向反應(yīng)器中，普遍采用的是扇形筒，僅法國(guó)某 公司在過(guò)去的連續(xù)重整反應(yīng)器中采用過(guò)大直徑外篩網(wǎng)，現(xiàn)也改用扇形筒。扇形筒有兩種結(jié) 構(gòu)形式，一是用1.2m(或1.5mm)厚的鋼板沖制而成，一是用焊接條縫篩網(wǎng)制成。沖孔板制 造較容易，用得較普遍，焊接條縫篩網(wǎng)制造稍難，使用較少，但剛性好、開(kāi)孔率大，可減少催 化劑磨損和流動(dòng)阻力。用不銹鋼板制造的扇形筒，在開(kāi)孔區(qū)內(nèi)需沖若干排，每排為16個(gè)長(zhǎng) 13mm、寬1. Ommm的長(zhǎng)條孔(各排孔心距為3. 2mm)，沖孔數(shù)量很大，沖孔公差要求較嚴(yán)。為 防止催化劑流入扇形筒背后，要求扇形筒背部和器壁之間要貼合好。為此，對(duì)扇形筒的直 線度、扭曲度和背部形狀均有嚴(yán)格的要求，特別是連續(xù)重整反應(yīng)器用扇形筒，頂部還帶有D 字形的升氣管和密封板或?qū)Ｓ妹芊饨Y(jié)構(gòu)，前者的升氣管和密封板的配合間隙和公差要求嚴(yán) 格，是一項(xiàng)制造難度大的特殊結(jié)構(gòu)。使用大直徑外篩網(wǎng)的徑向反應(yīng)器，其大直徑外篩網(wǎng)的基本構(gòu)件是焊接條縫篩網(wǎng)， 外篩網(wǎng)縫隙均勻，與催化劑接觸面光潔平整，篩網(wǎng)縫隙方向與催化劑流動(dòng)方向一致，有利于 催化劑流動(dòng)，可減少催化劑磨損。大直徑外篩網(wǎng)由于直徑大，剛度相對(duì)較小，成形組裝困難， 尺寸公差不好控制，制造難度大。焊接條縫篩網(wǎng)是由支撐桿和V形篩條在一臺(tái)專(zhuān)用的篩網(wǎng) 焊接機(jī)上通過(guò)接觸焊焊制而成。它具有表面光潔平整、縫隙均勻、開(kāi)孔率大、接頭牢固、機(jī)械 強(qiáng)度高、剛性好、不易堵塞、不易變形等特點(diǎn)。一種連續(xù)重整反應(yīng)器為重疊式反應(yīng)器，每一臺(tái)反應(yīng)器內(nèi)件均由一根中心管、8 15根催化劑輸送管、布置在器壁的若干扇形筒和連接中心管與扇形筒的蓋板組成，油氣從 反應(yīng)器入口進(jìn)入，通過(guò)布置在器壁的扇形筒頂部D字形升氣管均勻地流入扇形筒中，然后 徑向流過(guò)催化劑床層，進(jìn)入中心管，從反應(yīng)器上部出口流出。此外，在中心管上部膨脹節(jié)外 面還設(shè)有一夾套，在夾套上部周?chē)较蜷_(kāi)設(shè)若干通氣孔，夾套下部(位于蓋板之下)是用焊 接條縫篩網(wǎng)制作的圓筒，一小部分油氣進(jìn)入夾套上的通氣孔，再?gòu)纳w板下部的焊接條縫篩 網(wǎng)進(jìn)入催化劑床層，防止催化劑向中心管聚集，形成死區(qū)。在重疊式連續(xù)重整反應(yīng)器最末一 臺(tái)反應(yīng)器的中心管上，焊接條縫篩網(wǎng)與內(nèi)部開(kāi)孔圓筒之間還增加了一層1.2mm厚的沖滿長(zhǎng) 條形孔的沖孔板，以防止一旦焊接條縫篩網(wǎng)損壞時(shí)，避免催化劑從最末一臺(tái)反應(yīng)器的中心 管經(jīng)油氣出口流進(jìn)壓縮機(jī)或產(chǎn)品中。此時(shí)，在確定中心管內(nèi)部開(kāi)孔圓筒上的開(kāi)孔面積時(shí)，應(yīng) 考慮由于被中間沖孔板和焊接條縫篩網(wǎng)的雙層遮擋而要相應(yīng)加大。本發(fā)明一種荒煤氣變溫反應(yīng)過(guò)程用徑向反應(yīng)器，其目的之一在于提高反應(yīng)器器壁 溫度分布的均勻度、特別是原料荒煤氣中反應(yīng)組分(比如氧和或一氧化碳)含量在一定范 圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)反應(yīng)器器壁溫度分布仍具有高的均勻度和穩(wěn)定性，從而保證設(shè)備操作過(guò)程的穩(wěn)
6定性和安全性。本發(fā)明一種荒煤氣變溫反應(yīng)過(guò)程用徑向反應(yīng)器，其目的之二在于提高反應(yīng)物流沿 催化劑床層分布的均勻度，從而提高反應(yīng)過(guò)程轉(zhuǎn)化率?；拿簹庠现形⒘拷褂?、萘等在操作過(guò)程中會(huì)結(jié)焦導(dǎo)致催化劑逐漸傷失活性，而 本發(fā)明沿著物料流動(dòng)方向(徑向向心方向)，等厚度催化劑床層的裝填量由大向小變化，本 發(fā)明一種荒煤氣變溫反應(yīng)過(guò)程用徑向反應(yīng)器，其目的之三在于充分發(fā)揮催化劑容臟能力， 延長(zhǎng)運(yùn)行周期。與本發(fā)明相似的方法未見(jiàn)報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一種荒煤氣變溫反應(yīng)過(guò)程用反應(yīng)器，由帶有催化劑床的圓筒形容器構(gòu)成， 圓筒形容器的器壁上設(shè)有進(jìn)料口和出料口，進(jìn)料口與分流流道相連通，出料口與集流流道 相連通，其特征在于圓筒形容器的器壁和催化劑床離心側(cè)壁之間為分流流道，催化劑床向 心側(cè)壁內(nèi)為集流流道，反應(yīng)物流在催化劑床層中沿半徑方向作向心流動(dòng)，徑向通過(guò)催化劑 床。本發(fā)明的特征進(jìn)一步在于從反應(yīng)器軸向看，催化劑床截面為環(huán)形；圓筒形容器 的器壁上設(shè)有催化劑卸料管；與進(jìn)料口相連的進(jìn)料內(nèi)管的端部布置有進(jìn)料分布器。本發(fā)明的特征進(jìn)一步在于反應(yīng)器正常工作時(shí)，與出料口相連的出料內(nèi)管帶有一 段套管，套管與出料內(nèi)管之間的空間為出料內(nèi)管恒溫物流流道，出料內(nèi)管上布置有出料內(nèi) 管恒溫物流入口。本發(fā)明的特征進(jìn)一步在于
本發(fā)明的特征進(jìn)一步在于本發(fā)明的特征進(jìn)一步在于 下部。本發(fā)明的特征進(jìn)一步在于 催化劑床層中部。本發(fā)明的特征進(jìn)一步在于 管和扇形筒之間的環(huán)形空間。本發(fā)明的特征進(jìn)一步在于 支承座等)組成。本發(fā)明的特征進(jìn)一步在于本發(fā)明的特征進(jìn)一步在于本發(fā)明的特征進(jìn)一步在于本發(fā)明的特征進(jìn)一步在于 錯(cuò)開(kāi)。本發(fā)明的特征進(jìn)一步在于 孔的沖孔板。 本發(fā)明的特征進(jìn)一步在于
本發(fā)明的特征進(jìn)一步在于
7進(jìn)料口和出料口均在反應(yīng)器上部。 進(jìn)料口和出料口均在反應(yīng)器下部。 進(jìn)料口和出料口，一個(gè)在反應(yīng)器上部，另一個(gè)在反應(yīng)器相對(duì)于催化劑床層高度方向，進(jìn)料口中心位置對(duì)應(yīng)于反應(yīng)器內(nèi)件包括中心管和扇形筒，催化劑裝填在中心中心管由開(kāi)孔圓筒、外網(wǎng)和上下連接件(吊耳、蓋板、內(nèi)部圓筒開(kāi)孔。外網(wǎng)部件包括金屬絲網(wǎng)。外網(wǎng)部件包括焊接條縫篩網(wǎng)。焊接條縫篩網(wǎng)的支撐桿與內(nèi)部開(kāi)孔圓筒上的小孔相互焊接條縫篩網(wǎng)與內(nèi)部開(kāi)孔圓筒之間有一層沖滿長(zhǎng)條形扇形筒由開(kāi)孔鋼板構(gòu)成。 扇形筒由焊接條縫篩網(wǎng)構(gòu)成。
本發(fā)明的特征進(jìn)一步在于反應(yīng)器內(nèi)件包括中心管和外篩網(wǎng)，催化劑裝填在中心 管和外篩網(wǎng)之間的環(huán)形空間。本發(fā)明的特征進(jìn)一步在于外篩網(wǎng)的構(gòu)件包括焊接條縫篩網(wǎng)。本發(fā)明的特征進(jìn)一步在于反應(yīng)器內(nèi)件包括中心管和多孔外筒，催化劑裝填在中 心管和開(kāi)孔外筒之間的環(huán)形空間。本發(fā)明的特征進(jìn)一步在于多孔外筒為多孔壁外筒。本發(fā)明的特征進(jìn)一步在于多孔結(jié)構(gòu)外筒由多個(gè)扇形、中空元件沿圓形容器內(nèi)近 壁處作相鄰圓周排列組合構(gòu)成，多孔外筒靠催化劑一側(cè)開(kāi)設(shè)分布孔，多孔外筒靠圓筒形容 器一側(cè)不開(kāi)孔。本發(fā)明的特征進(jìn)一步在于反應(yīng)器設(shè)置兩個(gè)催化劑床層。本發(fā)明的特征進(jìn)一步在于流出第一床層中心管的混合氣體離開(kāi)反應(yīng)器殼體后， 經(jīng)反應(yīng)器殼體外部的通道進(jìn)入第二床層進(jìn)料空間。本發(fā)明的特征進(jìn)一步在于反應(yīng)器設(shè)置兩個(gè)催化劑床層，第一床層中心管與混合 器連通，混合器與第二進(jìn)料通道連通，圓筒形容器的器壁上設(shè)有第二進(jìn)料口，混合器出口與 第二床層進(jìn)料空間相連。本發(fā)明的特征進(jìn)一步在于反應(yīng)器設(shè)置多個(gè)催化劑床層。本發(fā)明的特征進(jìn)一步在于反應(yīng)器設(shè)置多個(gè)催化劑床層，流出上級(jí)催化劑床層中 心管的混合氣體離開(kāi)反應(yīng)器殼體后，經(jīng)反應(yīng)器殼體外部的通道進(jìn)入相鄰下級(jí)催化劑床層進(jìn) 料空間。本發(fā)明的特征進(jìn)一步在于反應(yīng)器設(shè)置多個(gè)催化劑床層，上級(jí)催化劑層中心管與 混合器連通，混合器與相鄰下級(jí)進(jìn)料通道連通，圓筒形容器的器壁上設(shè)有相鄰下級(jí)進(jìn)料口， 混合器出口與相鄰下級(jí)催化劑床層進(jìn)料空間相連。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所述荒煤氣，指的是適合于制造氫氣的荒煤氣，通常是指來(lái)自煤熱解(干 餾)過(guò)程或其它過(guò)程的由氫氣、一氧化碳和其它組分(比如氧氣)組成的氣體物流。由于產(chǎn)生荒煤氣的煤熱解(干餾)等過(guò)程工藝條件在一定范圍內(nèi)變化，荒煤氣的 性質(zhì)也在一定范圍內(nèi)變化。本發(fā)明所述荒煤氣的氣體組成通常含有氧氣和或一氧化碳，氧 氣含量一般為0 1. 5% (體積)、通常為0. 2 0. 9% (體積)、特別地為0. 3 0. 7% (體 積)，一氧化碳含量一般為7 25% (體積)、通常為10 20% (體積)、特別地為10 17% (體積)。根據(jù)荒煤氣組成、溫度、壓力條件，荒煤氣成為管道1輸送的原料氣之前，可能經(jīng) 過(guò)脫除雜質(zhì)(可能存在的焦油、萘、塵)、增加水蒸汽濃度(滿足變換反應(yīng)需要的水碳分子 比)、壓縮升壓、升溫等步驟的某一步驟或全部步驟。本發(fā)明所述變溫反應(yīng)過(guò)程，指的是發(fā)生放熱和或吸熱的反應(yīng)過(guò)程，包括脫除荒煤 氣中氧氣和或完成一氧化碳變換制氫的反應(yīng)過(guò)程。所述反應(yīng)過(guò)程通常使用催化劑，可能使 用脫氧催化劑和或一氧化碳變換催化劑。荒煤氣按照本發(fā)明脫除荒煤氣中氧氣和或完成一氧化碳變換，得到的最終反應(yīng)流 出物通常經(jīng)冷凝冷卻脫水后用作變壓吸附提純氫氣的原料氣或化工合成原料氣或燃料氣
8等。徑向反應(yīng)器由于其高通量、低壓降等特性廣泛應(yīng)用于石油化工、化學(xué)合成、能源、 環(huán)境等領(lǐng)域(比如是汽油催化重整過(guò)程)，徑向反應(yīng)器追求反應(yīng)物流沿反應(yīng)器軸向分布的 均勻度，以求得最佳的反應(yīng)效果。通常，徑向反應(yīng)器根據(jù)氣體反應(yīng)物流沿軸向主流道的流動(dòng)情況可分為Z型和Π型 兩種，而反應(yīng)物流在床層中沿半徑方向的流動(dòng)又有向心和離心之分，所以徑向反應(yīng)器反應(yīng) 物流的流動(dòng)結(jié)構(gòu)共有向心Π型、向心Z型、離心Π型和離心Z型四種形式。根據(jù)本發(fā)明目的， 選擇向心流動(dòng)形式。眾所周知，對(duì)徑向反應(yīng)器此軸向均勻布?xì)舛?，向心II型流動(dòng)(圖4所示流動(dòng))優(yōu) 于向心Z型流動(dòng)(圖3所示流動(dòng))，因此在其它條件相同時(shí)，優(yōu)先選用向心II型流動(dòng)結(jié)構(gòu)。 但Z型流動(dòng)所需要的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以仍為廣泛使用本發(fā)明向心式徑向固定床反應(yīng)器可以采用任何適用的已公開(kāi)的徑向反應(yīng)器技術(shù) (比如有大量工業(yè)成功應(yīng)用業(yè)績(jī)的汽油催化重整過(guò)程用向心徑向反應(yīng)器技術(shù)方案)。以下結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。附圖是為說(shuō)明本發(fā)明而繪制的，并不限制本發(fā)明 的權(quán)利范圍。如圖3和圖4所示，本發(fā)明一種荒煤氣放熱反應(yīng)過(guò)程用反應(yīng)器，由帶有催化劑床 (4)的圓筒形容器(1)構(gòu)成，圓筒形容器(1)的器壁上設(shè)有進(jìn)料口(2)和出料口(6)，進(jìn)料 口(2)與分流流道(3)相連通，出料口(6)與集流流道(5)相連通，其特征在于圓筒形容 器(1)的器壁和催化劑床離心側(cè)壁(41)之間為分流流道(3)，催化劑床向心側(cè)壁(42)內(nèi)為 集流流道(5)，反應(yīng)物流在催化劑床層(4)中沿半徑方向作向心流動(dòng)，徑向通過(guò)催化劑床。為了提高和保證反應(yīng)物料在催化劑床層中流動(dòng)的均勻度、降低設(shè)備制造難度，本 發(fā)明反應(yīng)器，從反應(yīng)器軸向看，催化劑床(4)截面宜為環(huán)形。本發(fā)明反應(yīng)器的圓筒形容器(1)的器壁上，可以設(shè)有催化劑卸料管(43)，可用于 反應(yīng)器停工時(shí)卸出催化劑。本發(fā)明反應(yīng)器，與進(jìn)料口(2)相連的進(jìn)料內(nèi)管的端部布置有進(jìn)料分布器，以提高 進(jìn)料分布的均勻度，可以使用各種合適的方案比如多孔分布板、金屬鍥型網(wǎng)封口柱、多條窄 縫分布板等。本發(fā)明反應(yīng)器，反應(yīng)器正常工作時(shí)，與出料口(6)相連的出料內(nèi)管(66)帶有一段 套管(62)，套管(62)與出料內(nèi)管(66)之間的空間為出料內(nèi)管恒溫物流流道(63)，出料內(nèi) 管(66)上布置有恒溫物流入口(61)。構(gòu)成出料內(nèi)管恒溫物流流道(63)的方式，可以是套管(62)與出料內(nèi)管(66)為一 整體結(jié)構(gòu)，也可以是利用出料口(6)的法蘭與外部配對(duì)法蘭夾一個(gè)帶有整體實(shí)體底座的套 管形成可拆卸結(jié)構(gòu)，當(dāng)然還可以是外部整體部件(含有套管(62)和布置有恒溫物流入口 (61)部分出料內(nèi)管(66))。所述恒溫物流指的是一路操作溫度比較穩(wěn)定的壓力合適的對(duì)工藝操作無(wú)害的物 流，比如從進(jìn)料主流管路中分出一路小流量物流即可做恒溫物流，恒溫物流管路上最好設(shè) 置單向閥和或截止閥。本發(fā)明反應(yīng)器，進(jìn)料口(2)和出料口(6)的布置位置可以均在反應(yīng)器上部，也可 以均在反應(yīng)器下部，還可以一個(gè)在上部、另一個(gè)在下部。
本發(fā)明反應(yīng)器，進(jìn)料口(2)的相對(duì)位置可以是，相對(duì)于催化劑床層高度方向，進(jìn)料 口(2)中心位置對(duì)應(yīng)于催化劑床層中部。本發(fā)明反應(yīng)器，可以使用中心管和扇形筒，催化劑床布置在中心管和扇形筒之間 的環(huán)形空間。中心管由開(kāi)孔圓筒、外網(wǎng)和上下連接件(吊耳、蓋板、支承座等)組成。內(nèi)部 圓筒開(kāi)孔，外網(wǎng)部件用金屬絲網(wǎng)或用焊接條縫篩網(wǎng)組成，焊接條縫篩網(wǎng)的支撐桿與內(nèi)部開(kāi) 孔圓筒上的小孔相互錯(cuò)開(kāi)，焊接條縫篩網(wǎng)與內(nèi)部開(kāi)孔圓筒之間可以布置一層沖滿長(zhǎng)條形孔 的沖孔板。扇形筒由開(kāi)孔鋼板構(gòu)成或由焊接條縫篩網(wǎng)構(gòu)成。本發(fā)明反應(yīng)器，可以使用中心管和外篩網(wǎng)，催化劑床布置在中心管和外篩網(wǎng)之間 的環(huán)形空間。外篩網(wǎng)喲由焊接條縫篩網(wǎng)組成。本發(fā)明反應(yīng)器，可以使用中心管和多孔外筒，催化劑床布置在中心管和開(kāi)孔外筒 之間的環(huán)形空間。多孔外筒為多孔壁外筒。多孔結(jié)構(gòu)外筒由多個(gè)扇形、中空元件沿圓形容 器內(nèi)近壁處作相鄰圓周排列組合構(gòu)成，多孔外筒靠催化劑一側(cè)開(kāi)設(shè)分布孔，多孔外筒靠圓 筒形容器一側(cè)不開(kāi)孔。本發(fā)明反應(yīng)器，反應(yīng)器可以設(shè)置兩個(gè)催化劑床層。流出第一床層中心管的混合氣 體離開(kāi)反應(yīng)器殼體后，經(jīng)反應(yīng)器殼體外部的通道進(jìn)入第二床層進(jìn)料空間。本發(fā)明反應(yīng)器，反應(yīng)器可以設(shè)置兩個(gè)催化劑床層，第一床層中心管與混合器連通， 混合器與第二進(jìn)料通道連通，圓筒形容器(1)的器壁上設(shè)有第二進(jìn)料口，混合器出口與第 二床層進(jìn)料空間相連。本發(fā)明反應(yīng)器，反應(yīng)器可以設(shè)置多個(gè)催化劑床層。流出上級(jí)催化劑床層中心管的 混合氣體離開(kāi)反應(yīng)器殼體后，經(jīng)反應(yīng)器殼體外部的通道進(jìn)入相鄰下級(jí)催化劑床層進(jìn)料空 間。本發(fā)明反應(yīng)器，反應(yīng)器可以設(shè)置多個(gè)催化劑床層，上級(jí)催化劑層中心管與混合器 連通，混合器與相鄰下級(jí)進(jìn)料通道連通，圓筒形容器(1)的器壁上設(shè)有相鄰下級(jí)進(jìn)料口，混 合器出口與相鄰下級(jí)催化劑床層進(jìn)料空間相連。為了最大程度發(fā)揮本發(fā)明效果，可以使用或借鑒已知的可靠技術(shù)。與軸向固定床反應(yīng)器相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于在于①使與反應(yīng)器器壁接觸的氣體物料控制為溫度穩(wěn)定的進(jìn)料物流，提高了反應(yīng)器器 壁溫度分布的均勻度，特別是當(dāng)原料荒煤氣中反應(yīng)組分(比如氧和或一氧化碳)含量在一 定范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)反應(yīng)器器壁溫度分布仍具有高的均勻度和穩(wěn)定性，從而保證設(shè)備操作過(guò)程 的穩(wěn)定性和安全性；②提高反應(yīng)物流沿催化劑床層分布的均勻度，從而提高了反應(yīng)效率；③原料中微量焦油、萘等在操作過(guò)程中會(huì)結(jié)焦導(dǎo)致催化劑逐漸傷失活性，而本發(fā) 明沿著物料流動(dòng)方向(徑向向心方向)，等厚度催化劑床層的裝填量由大向小變化，利于發(fā) 揮催化劑容臟能力，可延長(zhǎng)運(yùn)行周期。設(shè)置出料內(nèi)管恒溫物流流道(63)的目的是控制圓筒形容器(1)上與出料內(nèi)管 (66)相連部分的溫度分布，因此，套管(62)必須深入圓筒形容器(1)器壁輪廓線的內(nèi)部一 定深度。
權(quán)利要求
一種荒煤氣變溫反應(yīng)過(guò)程用反應(yīng)器，由帶有催化劑床(4)的圓筒形容器(1)構(gòu)成，圓筒形容器(1)的器壁上設(shè)有進(jìn)料口(2)和出料口(6)，進(jìn)料口(2)與分流流道(3)相連通，出料口(6)與集流流道(5)相連通，其特征在于圓筒形容器(1)的器壁和催化劑床離心側(cè)壁(41)之間為分流流道(3)，催化劑床向心側(cè)壁(42)內(nèi)為集流流道(5)，反應(yīng)物流在催化劑床層(4)中沿半徑方向作向心流動(dòng)，徑向通過(guò)催化劑床。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述反應(yīng)器，其特征在于從反應(yīng)器軸向看，催化劑床(4)截面為環(huán)形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述反應(yīng)器，其特征在于圓筒形容器(1)的器壁上設(shè)有催化劑卸 料管(43)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述反應(yīng)器，其特征在于與進(jìn)料口(2)相連的進(jìn)料內(nèi)管的端部布 置有進(jìn)料分布器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述反應(yīng)器，其特征在于反應(yīng)器正常工作時(shí)，與出料口(6)相連的 出料內(nèi)管(66)帶有一段套管(62)，套管(62)與出料內(nèi)管(66)之間的空間為出料內(nèi)管恒溫 物流流道(63)，出料內(nèi)管(66)上布置有出料內(nèi)管恒溫物流入口(61)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所述反應(yīng)器，其特征在于進(jìn)料口(2)和出料口 (6)均在反應(yīng)器上部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所述反應(yīng)器，其特征在于進(jìn)料口(2)和出料口 (6)均在反應(yīng)器下部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所述反應(yīng)器，其特征在于進(jìn)料口(2)和出料口 (6)，一個(gè)在上部，另一個(gè)在下部。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所述反應(yīng)器，其特征在于相對(duì)于催化劑床層高 度方向，進(jìn)料口(2)中心位置對(duì)應(yīng)于催化劑床層中部。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所述反應(yīng)器，其特征在于反應(yīng)器內(nèi)件包括中心 管和扇形筒，催化劑裝填在中心管和扇形筒之間的環(huán)形空間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述反應(yīng)器，其特征在于中心管由開(kāi)孔圓筒、外網(wǎng)和上下連接件 (吊耳、蓋板、支承座等)組成。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述反應(yīng)器，其特征在于內(nèi)部圓筒開(kāi)孔。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述反應(yīng)器，其特征在于外網(wǎng)部件包括金屬絲網(wǎng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述反應(yīng)器，其特征在于外網(wǎng)部件包括焊接條縫篩網(wǎng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述反應(yīng)器，其特征在于焊接條縫篩網(wǎng)的支撐桿與內(nèi)部開(kāi)孔圓 筒上的小孔相互錯(cuò)開(kāi)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述反應(yīng)器，其特征在于焊接條縫篩網(wǎng)與內(nèi)部開(kāi)孔圓筒之間有 一層沖滿長(zhǎng)條形孔的沖孔板。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述反應(yīng)器，其特征在于扇形筒由開(kāi)孔鋼板構(gòu)成。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述反應(yīng)器，其特征在于扇形筒由焊接條縫篩網(wǎng)構(gòu)成。
19.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所述反應(yīng)器，其特征在于反應(yīng)器內(nèi)件包括中心 管和外篩網(wǎng)，催化劑裝填在中心管和外篩網(wǎng)之間的環(huán)形空間。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述反應(yīng)器，其特征在于外篩網(wǎng)的構(gòu)件包括焊接條縫篩網(wǎng)。
21.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所述反應(yīng)器，其特征在于反應(yīng)器內(nèi)件包括中心管和多孔外筒，催化劑裝填在中心管和開(kāi)孔外筒之間的環(huán)形空間。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述反應(yīng)器，其特征在于多孔外筒為多孔壁外筒。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述反應(yīng)器，其特征在于多孔結(jié)構(gòu)外筒由多個(gè)扇形、中空元件沿 圓形容器內(nèi)近壁處作相鄰圓周排列組合構(gòu)成，多孔外筒靠催化劑一側(cè)開(kāi)設(shè)分布孔，多孔外 筒靠圓筒形容器一側(cè)不開(kāi)孔。
24.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所述方法，其特征在于反應(yīng)器設(shè)置兩個(gè)催化劑 床層。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述方法，其特征在于流出第一床層中心管的混合氣體離開(kāi)反 應(yīng)器殼體后，經(jīng)反應(yīng)器殼體外部的通道進(jìn)入第二床層進(jìn)料空間。
26.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述方法，其特征在于反應(yīng)器設(shè)置兩個(gè)催化劑床 層，第一床層中心管與混合器連通，混合器與第二進(jìn)料通道連通，圓筒形容器(1)的器壁上 設(shè)有第二進(jìn)料口，混合器出口與第二床層進(jìn)料空間相連。
27.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所述方法，其特征在于反應(yīng)器設(shè)置多個(gè)催化劑 床層。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述方法，其特征在于反應(yīng)器設(shè)置多個(gè)催化劑床層，流出上級(jí)催 化劑床層中心管的混合氣體離開(kāi)反應(yīng)器殼體后，經(jīng)反應(yīng)器殼體外部的通道進(jìn)入相鄰下級(jí)催 化劑床層進(jìn)料空間。
29.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述方法，其特征在于反應(yīng)器設(shè)置多個(gè)催化劑床層， 上級(jí)催化劑層中心管與混合器連通，混合器與相鄰下級(jí)進(jìn)料通道連通，圓筒形容器(1)的 器壁上設(shè)有相鄰下級(jí)進(jìn)料口，混合器出口與相鄰下級(jí)催化劑床層進(jìn)料空間相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種荒煤氣變溫反應(yīng)過(guò)程用反應(yīng)器，采用向心式徑向反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，并使用出料內(nèi)管恒溫物流通道，當(dāng)原料荒煤氣中反應(yīng)組分含量在一定范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，反應(yīng)器器壁溫度分布仍具有高的均勻度和穩(wěn)定性，可顯著提高設(shè)備安全性；可提高反應(yīng)物流在催化劑床層中分布的均勻度，可提高反應(yīng)效率；利用向心方向等厚度催化劑床層的裝填量由大向小變化特點(diǎn)，充分發(fā)揮催化劑容臟能力，可延長(zhǎng)運(yùn)行周期。特別適合于脫除氧氣和或完成一氧化碳變換制氫的荒煤氣加工過(guò)程。
文檔編號(hào)B01J8/02GK101890324SQ201010004090
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月19日
發(fā)明者何巨堂 申請(qǐng)人:何巨堂