一種百葉窗式反應器內構件的制作方法
【專利摘要】本發明提公開的百葉窗式反應器內構件包括內筒和外筒，所述的內筒同軸放置在外套中，所述的內筒主要由內筒上連接管（2）、內百葉窗板（3）和內筒下連接管（5）組成，內筒上連接管和內筒下連接管分別位于內筒的上、下端，在內筒的外圓周上均布有多層內百葉窗板；所述外筒主要由外筒上連接管（7）、外百葉窗板（9）和外筒下連接管（10）組成，外筒上連接管和外筒下連接管分別位于外筒的上、下端，在外筒的內圓周上均布有多層外百葉窗板。本發明有效地解決了徑向流反應器催化劑顆粒跑損和床層死體積問題。且流通面積大，床層壓降低，有利于增加反應器的處理能力，對非球形的異徑催化劑顆粒具有很強的適應性。
【專利說明】
一種百葉窗式反應器內構件
技術領域
[0001]本發明屬于徑向流反應器技術領域，主要涉及的是一種流體與固體接觸的反應器內構件，尤其是百葉窗式反應器內構件，特別適合于百葉窗式徑向移動床反應器。
【背景技術】
[0002]徑向流反應器是一種高效節能的反應器形式，具有流體流通截面積大、氣/固接觸均勻、床層阻力小等優點。而內構件的形式和布局是徑向流反應器的核心。徑向流反應器最基本的內部結構是由兩個多孔的同軸套筒組成，兩個套筒之間的空間作為固體催化劑床層，流體沿徑向穿過催化劑床層流動。按其流體流動形式可分為進料流體與出料流體同向的Z型流動和反向的Π型流動，每一種流型又可分為向心流和離心流兩種形式。若流體呈離心流動，內筒的內套筒(中心管)作為分流流道，外筒與器壁間的環隙作為集流流道;若流體呈向心流動，外筒與器壁間的環隙作為分流流道，內筒的內套筒(中心管)作為集流流道。傳統徑向流反應器的內筒和外筒一般為圓形或正多邊形的金屬網狀結構或沖孔(槽)板，其孔徑(槽隙)應小于催化劑的粒徑，既可將固體催化劑約束在內、外筒間的環形空間內，又可使流體能夠穿過催化劑床層按設計的流型流動。但是隨著內、外筒被介質腐蝕、催化劑顆粒磨損或破損等情況發生，部分催化劑會穿過內、外筒或卡在筒壁的小孔(槽)上，使部分催化劑床層成為死區，降低床層的流通面積，造成流體分布不均，致使床層壓降上升，嚴重時會堵塞物料的流動通道，造成反應器不能正常工作。
[0003]為了解決此問題，中國專利CN101298031A公開了一種具有百葉窗式正面的進口導管，該進口導管為豎直伸長的進口導管，包括:正面、兩個側面以及背面，其中正面包括百葉窗式結構，該百葉窗式結構包括在其中限定有孔的板塊和從所述進口導管向外延伸的百葉窗板，其中該百葉窗板具有前緣和后緣，并且該百葉窗板的前緣在至少一個孔上方的位置處固定至所述板塊上，該百葉窗板的后緣沿向下的方向延伸遠離所述板塊。該專利所述的百葉窗板是為了遮擋進料孔，與單純的金屬網狀結構或沖孔(槽)板結構相比，可以較好地解決因腐蝕造成的催化劑顆粒跑損問題，但該進口導管結構復雜，制造成本高，只能作為徑向反應器的外筒使用，且僅適應于向心流形式，限制了流體的流型及反應器結構，故其使用范圍受到了較大地限制。
[0004]中國專利CN101605597A公開的一種無篩移動床反應器，該反應器包括限定有孔并以同心方式設置內外筒形隔板，催化劑從內外筒形隔板間的環形空間流過，其中還包括多對具有固定在內、外筒形隔板的前緣的環形形狀的外部百葉窗板，內外部百葉窗板向下延伸進入反應器的粒子保留容積的后緣。該反應器所述的內外百葉窗板實際上呈漏斗形，相互之間沒有重疊結構，而是與垂直成10°和60°之間角度延伸入粒子保留容積的板一起來限定催化劑粒子的駐留區域的，內百葉窗板和外百葉窗板并沒有形成完整的徑向流反應器的內筒和外筒，與通常的百葉窗結構有很大的區別。
[0005]綜上所述，現有的帶有百葉窗結構內構件或徑向流移動床反應器，主要目的是為了解決金屬網或沖孔(槽)板結構內、外筒因腐蝕等因素造成的催化劑顆粒跑損問題，其結構較為復雜，流體流通面積小，適應性受到了一定的限制。
【發明內容】
[0006]本發明針對現有技術的不足，提供一種百葉窗式反應器內構件。該內構件可以較好地解決徑向流反應器因內、外筒腐蝕及催化劑卡死等原因造成的催化劑顆粒跑損或床層死體積問題。不僅結構簡單，易于加工，而且氣體流通面積大，分布均勻，床層壓降低，有利于提高物料空速，增加反應器的處理能力，適應的固體顆粒粒徑范圍廣。
[0007]本發明實現上述目的采取的技術方案如下:一種百葉窗式反應器內構件包括內筒和外筒，所述的內筒同軸放置在外筒中，所述的內筒主要由內筒上連接管、內百葉窗板和內筒下連接管組成，內筒上連接管和內筒下連接管分別位于內筒的上、下端，在內筒的外圓周上均布有多層內百葉窗板;所述外筒主要由外筒上連接管、外百葉窗板和外筒下連接管組成，外筒上連接管和外筒下連接管分別位于外筒的上、下端，在外筒的內圓周上均布有多層外百葉窗板。
[0008]本發明在所述的內筒的外圓周上均布有多塊內筋條，所述多層內百葉窗板的上緣依次平行地固定連接在內筋條的外側;所述內筒上部的上連接管和內筒下部的下連接管分別固定連接在內筋條的上下兩端。
[0009]本發明在所述外筒的外圓周上均布多塊外筋條，所述均布在外筒內圓周上的多層外百葉窗板的上緣依次平行地連接在外筋條的內側，所述外筒上部的外筒上連接管和外筒下部的外筒下連接管分別固定連接在外筒的上下兩端。
[0010]本發明所述內百葉窗板或外百葉窗板為中空的圓形或正多邊形，且內百葉窗板上端面的圓形或正多邊形的面積小于下端面的圓形或正多邊形的面積，外形整體呈上小下大的梯臺形;外百葉窗板上端面的圓形或正多邊形的面積大于下端面的圓形或正多邊形的面積，外形整體呈上大下小的梯臺形;且所有內百葉窗板或外百葉窗板的寬度均相等。
[0011 ]本發明所述內百葉窗板的上緣朝向內筒的中心、下緣遠離內筒的中心；上層百葉窗板在下層百葉窗板上的水平方向投影為百葉窗板長度的1/2?1/4。
[0012]本發明所述外百葉窗板的固定方向為上緣遠離外筒的中心、下緣朝向外筒的中心;上層百葉窗板在下層百葉窗板上的水平方向投影為百葉窗板長度的1/2?1/4。
[0013]本發明所述的內百葉窗板與內筋條的夾角α為10°?60°，所有內百葉窗板與內筋條的夾角均相等。
[0014]本發明所述的外百葉窗板與外筋條的夾角α為10°?60°，所有外百葉窗板與外筋條的夾角相等。
[0015]本發明所述內筒最上端的內百葉窗板密封連接在內筒上端的上連接管和內筋條外側；內筒最下端的內百葉窗板的裝配位置在水平方向的投影完全遮蓋內筒下連接管的上端面。
[0016]本發明所述外筒最上端的外百葉窗板的上沿密封連接在外筒上連接管的下端面和外筋條的內側;外筒最下端的外百葉窗板的裝配位置在水平方向的投影完全遮蓋外筒下連接管的上端面。
[0017]本發明的反應器內構件采用百葉窗式結構，其結構簡單，易于加工。固體顆粒在百葉窗式內筒和外筒所形成的環形空間內向下移動，由于百葉窗板向下傾斜的角度大于一般固體顆粒的休止角，且這種百葉窗板表面光滑，沒有孔、槽或其它形式的開孔，故固體顆粒可以順利地沿百葉窗板向下流動，不會形成卡阻現象，這樣就消除了現有的徑向流反應器的金屬網狀結構或沖孔(槽)板結構內構件的缺陷，解決固體顆粒的跑損或床層死體積問題。同時，本發明的反應器內構件不但適用于球形顆粒，對于不規整的非球形的異形催化劑顆粒也具有很強的適應性。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明的裝配結構示意圖。
[0019]圖2為本發明內筒的結構示意圖。
[0020]圖3是圖2的剖視圖。
[0021 ]圖4為本發明外筒的結構示意圖。
[0022]圖5是圖4的剖視圖。
[0023]圖6為本發明第一實施例的裝配結構示意圖。
[0024]圖7為本發明第二實施例的裝配結構示意圖。
[0025]圖中，1，內筒；2，內筒上連接管；3，內百葉窗板；4，內筋條;5，內筒下連接管；6，外筒；7，外筒上連接管;8，外筋條;9，外百葉窗板；10，外筒下連接管；11、27，反應器殼體；12、25，中心筒；13、22，流體進料管；14、30，流體出料管；15、21，固體顆粒進料管；16、上部過渡段;17、下部過渡段；18、24，固體顆粒出料管；19、28，固體顆粒床層;20、26，流體通道;23、下支承定位板;29、上支承定位板;A，原料；B，產品；C，固體顆粒進料；D，固體顆粒出料。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖對本發明作進一步說明，所給出的附圖只是幫助理解本發明，其并不限制本發明的保護范圍。
[0027]如圖1所示，本發明所述的百葉窗式反應器內構件包括內筒和外筒，內筒和外筒外形一致，內筒同軸放置在外筒中，兩者之間無接觸且保持等間距，其定位主要依靠反應器的其他內構件來完成。由于定位問題不是本發明的內容，這里不再贅述。所述的內筒和外筒可以同為圓形或同為外形相似的正多邊形，本發明內筒和外筒的外形均為圓形;若內、外筒外形同為正多邊形，正多邊形的邊數應大于等于五。內、外筒之間所形成的環形空間為固體顆粒(包括催化劑)的流通通道；內筒I的中心筒以及外筒6與反應器內壁之間所形成的環形空間為流體的出、入通道;所述的內筒I的中心筒是指內筒I中間的圓形空間。
[0028]所述的內筒I主要由內筒上連接管2、內百葉窗板3、內筋條4和內筒下連接管5組成(如圖2-3所示)。所述內筒上連接管2位于內筒I的上端，根據徑向移動床的形式不同，內筒上連接管2可以作為流體的入口或出口，即當徑向移動床為離心流時，內筒上連接管2為流體的入口，當徑向移動床為向心流時，內筒上連接管2為流體的出口。所述內筒下連接管5位于內筒I的下端，作為進入內筒的固體顆粒的下排通道。所述的內筋條4的數量與內筒I的形狀有關，如果內筒I的形狀為圓形，其至少有三塊或三塊以上(本實施例為四塊)；如果內筒I的形狀為正多邊形，其數量至少應與正多邊形的邊數相等。內筋條4沿內筒上連接管2下部和內筒下連接管5上部的圓周方向均布，并分別與內筒上連接管2的下端面和內筒下連接管5的上端面焊接在一起。內筋條4的作用是對內百葉窗板3進行支承和固定;它可以由表面光滑的扁鋼條、角鋼或槽鋼制成，但不限于此。所述內百葉窗板3由表面光滑的扁鋼條或其它材質制成中空的圓形或正多邊形，上端面的圓形或正多邊形的面積小于下端面的圓形或正多邊形的面積，外形整體呈上小下大的呈梯臺形;本發明實施例中內百葉窗板3的上、下端面均為圓形，外形呈中空的圓環形梯臺形。內百葉窗板3的數量至少為三層或三層以上(本實施例一和實施例二分別為九層和十層)。所有內百葉窗板3的寬度均相等，依次平行地將其上緣焊接在呈圓周均勻分布的內筋條4的外側。所有內百葉窗板3的上緣均朝向內筒I的中心、下緣均遠離內筒I的中心。所有內百葉窗板3與內筋條4的夾角α為10°?60°，優選20?45°。在上下兩層相鄰的內百葉窗板之間，上層內百葉窗板在下層內百葉窗板上的水平方向上的投影長度為內百葉窗板長度的1/2?1/4。為防止固體顆粒從內筒上連接管2和內筋條4之間的間隙進入內筒I的中心筒，內筒I最上層的內百葉窗板3密封焊接在內筒上連接管2下端面和內筋條4的外側，使內筒上連接管2與最上層的內百葉窗板3之間沒有間隙；為防止固體顆粒從內筋條4和內筒下連接管5之間的間隙進入內筒I的中心筒，內筒I最下端的百葉窗板3的裝配位置應滿足在水平方向的投影完全遮蓋內筒下連接管5的上端面。
[0029]所述的外筒6由外筒上連接管7、外筋條8、外百葉窗板9和外筒下連接管10組成(如圖4-5所示)。所述外筒上連接管7和外筒下連接管10分別位于外筒6的上端和下端。所述的外筋條8的數量與外筒6的形狀有關，如果外筒6的形狀為圓形，其至少有三塊或三塊以上(本實施例為六塊)；如果外筒6的形狀為正多邊形，其數量至少應與正多邊形的邊數相等。外筋條8沿外筒上連接管7下部和外筒下連接管10上部的圓周方向均布，并分別焊接在外筒上連接管7的下端面外側和外筒下連接管10的上端面外側。外筋條8是對外百葉窗板9起支承和固定作用。外筋條8可以由光滑的扁鋼條、角鋼或槽鋼制成，但不限于此。所述外百葉窗板9由表面光滑的扁鋼條或其它材質制成中空的圓形或正多邊形，上端面的圓形或正多邊形的面積大于下端面的圓形或正多邊形的面積，整體外形呈上大下小的梯臺形。本發明實施例中外百葉窗板9的上、下端面均為圓形，外形呈為中空的圓環形梯臺形。外百葉窗板9至少為三層或三層以上(本實施例一和實施例二分為九層和十層)。所有外百葉窗板9的寬度均相等，依次平行地將其上緣焊接固定在呈圓周狀分布的外筋條8的內側，即外百葉窗板9呈圓環狀分布在外筒6的內壁圓周上。所有外百葉窗板9的上緣遠離外筒6的中心、下緣朝向外筒6的中心。夕卜百葉窗板9與外筋條8的夾角α為10°?60°，優選20°?45° ;在兩塊相鄰的百葉窗板之間，上層百葉窗板在下層百葉窗板上的水平方向投影為百葉窗板長度的1/2?I/4;這兩個條件同時也限定了相鄰的外百葉窗板的相對固定位置。為了有利于固體顆粒(催化劑)流動，內百葉窗板3與內筋條4以及外百葉窗板9與外筋條8的夾角是相等的。為防止固體顆粒從外筒上連接管7和內筋條8之間的間隙漏出，所述外筒6最上端的外百葉窗板9的上沿密封焊接在外筒上連接管7下端面和外筋條8的內側。外筒最下端的外百葉窗板9的裝配位置應滿足在水平方向的投影完全遮蓋外筒下連接管10的上端面，以防止固體顆粒從外筋條8和外筒下連接管10之間的間隙漏出。
[0030]上述外筒上連接管7和內筒上連接管2之間所形成的環形空間作用是:一是作為固體顆粒進入床層的入口；二是和固體顆粒一起對反應器的流體起到隔離作用，防止流體沿固體顆粒的入口逸出或造成分、集流道之間形成短路;外筒下連接管10與內筒下連接管5之間所形成的環形空間作用是:一是作為固體顆粒離開床層的出口；二是和固體顆粒一起對反應器的流體起到隔離作用，防止流體沿固體顆粒的出口逸出或造成分、集流道之間形成短路。
[0031 ]以下通過實施例的方式對本發明進一步詳細說明。
[0032]實施例1
如圖6所示:本實施實施例中，百葉窗式反應器內構件安裝在中間為圓筒、兩端為碟形封頭的反應器殼體內；內筒I和外筒6的內筒上連接管2和外筒上連接管7與呈正錐形結構的上過渡段16密封連接，再通過上過渡段16的頂部與固體顆粒進料管15密封相連，固體顆粒進料管15穿過反應器殼體11的上封頭引出器外，固體顆粒進料管15的外壁與反應器殼體11的上封頭密封焊接在一起；內筒I和外筒6的內筒下連接管5和外筒下連接管10與呈倒錐形結構的下過渡段17密封連接，再通過下過渡段17的底部與固體顆粒出料管18密封相連，固體顆粒出料管18穿過反應器殼體11的下封頭引出器外，固體顆粒出料管18的外壁與反應器殼體11的下封頭密封焊接在一起。在反應器的上封頭外部分別設置了流體進料管13和流體出料管14，流體進料管13和14均與反應器的內腔相通;流體出料管14伸入反應器內部并一直延伸到內筒上連接管2的頂部，并與之密封相連。
[0033]在使用過程中，固體顆粒進料C沿固體顆粒進料管15進入反應器內，充滿上、下過渡段16、17及內筒I和外筒6所形成的環形空間，即固體顆粒床層19，在控制速度的情況下沿固體顆粒出料管18流出反應器外。氣體或液體原料A從流體進料管13進入反應器，沿外筒與反應器內壁形成的環形空間(即液體通道20)—邊向下流動，一邊通過百葉窗板之間的間隙并穿過固體顆粒床層19，在與固體顆粒接觸過程中發生化學反應或物料理吸附，穿過固體顆粒床層19的流體成為產品，沿中心筒12向上流動，并從流體出料管14流出反應器，得到產品C。
[0034]本實施例中，流體進料管13和流體出料管14可以互換，這樣反應器就會從向心流反應器變為離心流反應器。同樣，液體出料管14的位置也可以從反應器的頂部移至反應器的底部，這樣反應器就從Π型徑向流反應器變為Z型徑向流反應器。
[0035]實施例2
如圖7所示:本實施實施例中，反應器的外形變為上部為平面法蘭，中段為圓形筒體，下部為倒錐體，平面法蘭與圓形筒體的上部依靠螺栓連接并密封，圓形筒體的下部與倒錐體密封對焊在一起，這三個部分組成的結構作為反應器殼體27。由內筒I和外筒6組成的百葉窗式反應器內構件安裝在反應器殼體27的內部，內筒I的上部連接管2與流體出料管30的下端密封相連，流體出料管30穿過反應器上部的平面法蘭伸出反應器外，其外壁與該法蘭密封相連;外筒6的上部連接管7與上支承定位板29密封相連，支承定位板29能夠實現外筒6上連接管7以上部分與流體通道26之間的隔離；內筒I和外筒6的下連接管5和10與下支承定位板23密封連接，內筒下連接管5穿過下支承定位板23與反應器下部的倒錐體相通。穿過反應器殼體上部平面法蘭設置固體顆粒進料管21，其位置介于上支承定位板29與流體出料管之間；在反應器下部倒錐體的底部設置固體顆粒出料管24;在反應器圓形筒體的上部設置流體進料管22。在內筒I和外筒6與下支承板29所形成的環形范圍內開若干供固體顆粒下流的孔。
[0036]在使用過程中，固體顆粒進料從固體顆粒進料管21進入反應器內，充滿上支承定位板29和流體出料管30以及內筒I和外筒6所形成的環形空間(即固體顆粒床層28)，并從下支承定位板23上的開孔充滿反應器下部倒錐體的內部空間，在控制速度的情況下沿固體顆粒出料管21流出反應器外。氣體或液體原料從流體進料管22進入反應器，沿外筒與反應器內壁形成的環形空間(即液體通道26 )—邊向下流動，一邊通過百葉窗板之間的間隙并穿過固體顆粒床層28，在與固體顆粒接觸過程中發生化學反應或物料理吸附，穿過固體顆粒床層28的流體成為產品，沿中心筒25向上流動，并從流體出料管30流出反應器。
【主權項】
1.一種百葉窗式反應器內構件，包括內筒和外筒，所述的內筒同軸放置在外筒中，其特征在于:所述的內筒(I)主要由內筒上連接管(2)、內百葉窗板(3)和內筒下連接管(5)組成，內筒上連接管和內筒下連接管分別位于內筒的上、下端，在內筒的外圓周上均布有多層內百葉窗板;所述外筒(6)主要由外筒上連接管(7)、外百葉窗板(9)和外筒下連接管(10)組成，外筒上連接管和外筒下連接管分別位于外筒的上、下端，在外筒的內圓周上均布有多層外百葉窗板。2.根據權利要求1所述的百葉窗式反應器內構件，其特征在于:在所述的內筒(I)的外圓周上均布有多塊內筋條(4)，所述多層內百葉窗板(3)的上緣依次平行地固定連接在內筋條(4)的外側;所述內筒(I)上部的上連接管(2)和內筒下部的下連接管(5)分別固定連接在內筋條(4)的上下兩端。3.根據權利要求1所述的百葉窗式反應器內構件，其特征在于:在所述外筒(6)的外圓周上均布多塊外筋條(8)，所述均布在外筒內圓周上的多層外百葉窗板(9)的上緣依次平行地連接外筋條(8)的內側，所述外筒(6)上部的外筒上連接管(7)和外筒(6)下部的外筒下連接管(10)分別固定連接在外筒(6)的上下兩端。4.根據權利要求1所述的百葉窗式反應器內構件，其特征在于:所述內百葉窗板(3)或外百葉窗板(9)為中空的圓形或正多邊形，且內百葉窗板上端面的圓形或正多邊形的面積小于下端面的圓形或正多邊形的面積，外形整體呈上小下大的梯臺形；外百葉窗板上端面的圓形或正多邊形的面積大于下端面的圓形或正多邊形的面積，外形整體呈上大下小的梯臺形;且所有內百葉窗板(3)或外百葉窗板(9)的寬度均相等。5.根據權利要求1所述的百葉窗式反應器內構件，其特征在于:所述內百葉窗板(3)的上緣朝向內筒(I)的中心、下緣遠離內筒的中心;上層百葉窗板在下層百葉窗板上的水平方向投影為百葉窗板長度的1/2?1/4。6.根據權利要求1所述的百葉窗式反應器內構件，其特征在于:所述外百葉窗板(9)的固定方向為上緣遠離外筒(6)的中心、下緣朝向外筒的中心;上層百葉窗板在下層百葉窗板上的水平方向投影為百葉窗板長度的1/2?1/4。7.根據權利要求1或2所述的百葉窗式反應器內構件，其特征在于:所述的內百葉窗板(3)與內筋條(4)的夾角α為10°?60°，所有內百葉窗板(3)與內筋條(4)的夾角均相等。8.根據權利要求1或3所述的百葉窗式反應器內構件，其特征在于:所述的外百葉窗板(9)與外筋條(8)的夾角α為10°?60°，所有外百葉窗板(9)與外筋條(8)的夾角相等。9.根據權利要求1或2所述的百葉窗式反應器內構件，其特征在于:所述內筒(I)最上端的內百葉窗板(3)密封連接在內筒(I)上端的上連接管(2)和內筋條(4)外側；內筒(I)最下端的內百葉窗板(3)的裝配位置在水平方向的投影完全遮蓋內筒下連接管(5)的上端面。10.根據權利要求1或3所述的百葉窗式反應器內構件，其特征在于:所述外筒(6)最上端的外百葉窗板(9)的上沿密封連接在外筒(6)上連接管(7)的下端面和外筋條(8)的內側；外筒最下端的外百葉窗板(9)的裝配位置在水平方向的投影完全遮蓋外筒下連接管(10)的上端面。
【文檔編號】B01J8/02GK105944628SQ201610572373
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年7月20日
【發明人】李昕, 王曉麗, 梁琦
【申請人】洛陽融惠化工科技有限公司