八月瓜首页 > 专利查询 > >正文

一种适于变换工段中净化和变换反应的反应器

基本信息

  • 申请号 CN00111341.0 
  • 公开号 CN1342513A 
  • 申请日 2000/09/14 
  • 公开日 2002/04/03 
  • 申请人 中国石化集团齐鲁石油化工公司  
  • 优先权日期  
  • 发明人 周红军 蔡亮 冯兵 王赞锋 杨彦伟 王毓秀  
  • 主分类号  
  • 申请人地址 255408山东省淄博市124信箱 
  • 分类号  
  • 专利代理机构 齐鲁石油化工公司专利事务所 
  • 当前专利状态 发明专利申请公布 
  • 代理人 戴建波 
  • 有效性 发明公开 
  • 法律状态
  •  

摘要

本发明涉及一种用于一氧化碳变换系统中的反应器。
该反应器在其中央处装有管壁上打有小孔的气体分布管(1)或气体收集管(2),并相应地在其内壁四周处装有气体收集管(2)或气体分布管(1)。
控制气体流动方向,使得只有从气体收集管(2)中出来的气体才能流出净化或催化床层,而从气体分布管(1)出来的气体经净化或催化床层沿径向方向流向气体收集管(2)。
由于径向流动,本发明反应器的床层阻力大大下降。
展开

权利要求书


1.一种用于一氧化碳变换系统中的反应器,该反应器既可用于原料 气体的净化处理,也可用于一氧化碳的变换反应,其特征是在反 应器壳体的中央处装有管壁上打有小孔的气体分布管(1)或气体收 集管(2),并相应地在反应器壳体的内壁四周处装有气体收集管 (2)或气体分布管(1);控制气体流动方向,使得从气体分布管(1) 出来的气体经净化或催化床层流向气体收集管(2),而只有从气 体收集管(2)中出来的气体才能流出净化或催化床层。

2.权利要求1所述的反应器,其特征在于反应器内除装有气体分布 管(1)和气体收集管(2)外,还装有蓖子板(7),蓖子板(7)的 作用是只让从气体收集管(2)中出来的气体流出净化或催化床层。

3.权利要求1或2所述的反应器,其特征在于反应器的中央装有1 个气体分布管(1),反应器内壁四周均匀地分布有3个或3个以上 气体收集管(2)。

4.权利要求1或2所述的反应器,其特征在于反应器的中央装有1 个气体分布管(1),反应器内壁四周均匀地分布有6~30个气体收 集管(2)。

5.权利要求1或2所述的反应器,其特征在于反应器的中央装有1 个气体收集管(2),反应器内壁四周均匀地分布有3个或3个以上 气体分布管(1)。

6.权利要求1或2所述的反应器,其特征在于反应器的中央装有1 个气体收集管(2),反应器内壁四周均匀地分布有6~30个气体分 布管(1)。

7.权利要求1或2所述的反应器,其特征在于气体分布管(1)的横截 面外形和气体收集管(2)的横截面外形为圆形、椭圆形、三角形、 矩形、多边形或半圆形。

8.权利要求1或2所述的反应器,其特征在于气体分布管(1)的外径 和气体收集管(2)的外径在100~450mm之间,气体分布管(1)的 外径和气体收集管(2)的外径可以相同,也可以不同。

9.权利要求1或2所述的反应器,其特征在于气体分布管(1)的长度 和气体收集管(2)的长度在400~2000mm之间。
展开

说明书

本发明涉及一种用于一氧化碳变换系统中对原料气进行净化或变换的 反应器,具体地讲,本发明涉及一种用于一氧化碳变换系统中对原料气进 行净化或变换的径向或轴径向反应器。
在中国广大的中小氮肥装置中,一般的操作压力为2.0MPa和0.8MPa 左右,随着操作周期的延长和催化剂的粉化,催化剂床层阻力有时高达 0.2MPa,直接影响着生产的正常进行和节能。
在中国特色的造气工艺所产生的半水煤气中,一般含有0.2~0.5%的 氧,有时含量甚至高达0.8%。
这对于铁铬系中变催化剂来说,易造成换催 化剂粉化,使得床层阻力逐年增加;对于Co-Mo系变换催化剂来说,由于 催化剂中含有大量的钾,在半水煤气中氧的作用下易形成K2SO4,导致催化 剂快速失活,极端的情况下7天就造成了整炉催化剂的报废。
而对于脱氧 反应           来讲,其Kp常数在1050数量级上,反应速率的主要控制因素为扩散控制。
减少净化剂的粒度,会显著提高净化剂脱氧反应速率,从而提高原料净化 过程中氧的转化率。
但是,如果使用轴向反应器,较小的净化剂颗粒,会 使床层压降急剧上升,影响正常生产过程。
无论是变换反应,还是净化反 应,降低床层的阻力,会显著改善工艺运行状况。
在中国专利申请CN89109776.7中公开了一种可以将轴向流动的反应 气体基本上变为径向流动的变换反应器。
该反应器可以由原反应器现场进 行改造,即在现有反应器内插入两个沿高度基本上穿孔的圆柱型壁。
但由 于反应器半径相对于人口要大得多,上述改造须从人口将两个圆柱型壁插 入,所以需要将圆柱型壁分割成能从人口穿过的多个部分,然后再在反应 器内装配(焊接)。
因而这种现场改造有许多不便之处。
本发明的目的就是提供一种便于现场改造的、可以降低床层阻力的轴 径向变换反应器或净化反应器。
本发明的目的可以通过如下方式实现: 在反应器的中央装有管壁上打有小孔的气体分布管1或气体收集管 2,而相应地在气体分布管1或气体收集管2的周围,最好在反应器壳体 的内壁处,装有气体收集管2或气体分布管1;气体进入气体分布管1或 气体收集管2的管内后基本上沿反应器的轴向方向流动;控制气体流动方 向,使得从气体分布管1处流出的气体经净化或催化床层流向气体收集管 2,而只有从气体收集管2出口出来的气体才能流出净化或催化床层,如 图1和图2所示。
这样,尽管反应气体在气体分布管1或气体收集管2之 内是轴向流动,但在气体分布管1和气体收集管2之间,气体通过气体分 布管1和气体收集管2管壁上的小孔,形成了径向流动,从而使整个反应 器变为径向反应器或轴径向反应器,大大降低了净化或催化床层所产生的 阻力降。
如果系统中所用的反应器不是单段的反应器,那么可以在反应器的壳 体内装有蓖子板7,利用蓖子板7控制气体流出净化或催化床层的位置, 即控制气体只能从气体收集管2的出口流出净化或催化床层,而不能从气 体分布管1处流出净化或催化床层,如图3、图4和图5所示。
这样,气 体在气体分布管1和气体收集管2之间仍然可以形成了径向流动,使得该 段反应器变为径向反应器或轴径向反应器。
在气体分布管1和气体收集管2的管壁上打有小孔,目的是利于反应 气体通过,从而实现反应气体在气体分布管1和气体收集管2之间形成径 向流动,因而小孔的形状、分布并无特别限制。
本发明的反应器可以有多种结构组合。
例如,可以在反应器的中央安 装一个气体分布管1,在反应器内壁四周均匀安装3个或3个以上的气体收 集管2,这样从气体分布管1的管壁小孔出来的气体,经过净化剂或催化 剂,向外沿径向方向流向气体收集管2,并通过气体收集管2流出净化或催 化床层;气体收集管2的个数最好在6~30个之间,气体收集管2的个数 太少,不利于气体收集,易造成反应不均匀和气体偏流,而气体收集管2 的个数太多,则会增加不必要现场改造工作量。
也可以在反应器的中央安装一个气体收集管2,而在反应器内壁四周均 匀安装3个或3个以上的气体分布管1,这样从气体分布管1的管壁小孔出 来的气体,经过净化剂或催化剂,向内沿径向方向流向气体收集管2,并通 过气体收集管2流出净化或催化床层;气体分布管1的个数最好在6~30 个之间,气体管分布的个数太少,不利于气体收集,易造成反应不均匀和 气体偏流,而气体分布管1的个数太多,则会增加不必要现场改造工作量。
当然,也可以在反应器的中央处安装一个以上的气体分布管1或气体 收集管2,不过这样做的优点并不明显,相反却增加了现场改造的工作量。
实际上,在反应器的中央处安装一个管径较大的气体分布管1或气体收集 管2,就可以很好地起到分布或收集气体的作用。
气体分布管1和气体收集管2的横截面外形无特别限制,只要便于施 工、节省材料即可。
例如,其横截面外形可以是圆形、椭圆形、三角形、 矩形、多边形或半圆形。
气体分布管1的横截面外形和气体收集管2的横 截面外形可以相同,也可以不同,例如反应器中央处的管子(气体分布管 1或气体收集管2)可以选用圆管,而反应器内壁四周处的管子(气体收 集管2或气体分布管1)可以选用三角形管,而且可以只用三角形的两边, 再借助反应器壳体的内壁一起构成三角形管。
变换系统中反应器的人孔一般为φ500mm。
现场改造时,气体分布管1 和气体收集管2的外径应当小于人孔直径,否则无法进入人孔;但气体分 布管1和气体收集管2的管径也不宜太小,管子太细,就必须增加数目, 反而增加了改造的工作量。
所以对于现场改造来说,气体分布管1和气体 收集管2的外径一般控制在100~450mm之间,而且气体分布管1的外径 可以和气体收集管2的外径相同,也可以不同。
气体分布管1和气体收集管2的长度随反应器规格的不同而不同。
大 的反应器可以安装较长的气体分布管1和气体收集管2,小的反应器只能 安装较短的气体分布管1和气体收集管2。
一般而言,气体分布管1和气 体收集管2的长度可以控制在400~2000mm之间,而且二者的长度可以相 同,也可以不同。
本发明的反应器中,气体在气体分布管1和气体收集管2之间形成径 向流动,显著降低了床层阻力,使得使用较小颗粒的净化剂或催化剂成为 可能,从而可以显著提高系统的净化效率或催化效率。
尽管本发明反应器 的结构可以作到基本上完全的径向流动,但并不排除反应器中的轴向流 动,即按照本发明的思路,可以使得反应器中既有径向流动,又有轴向流 动。
具体采用那种方式随具体情况而定。
同时,本发明的反应器特别适合于现场改造,即把现有的高阻力的轴 向流反应器改造成为低阻力的径向流反应器系统或轴径向流反应器系统。
本发明反应器的内件制作简单,安装方便,安装时可避开催化剂装料口和 卸料口,只需把气体分布管和气体收集管制作完毕,通过人孔进入反应器, 进行安装即可。
虽然本发明的反应器特别适合于现场改造,但新反应器制造时采用本 发明反应器的结构,完全可以达到现场改造的效果,多数情况下可能会超 过现场改造的效果。
另外,尽管在上面的论述中以及下面的实施方案中,本发明的反应器 结构只是用于变换系统的净化或催化反应中,实际上本领域的普通技术人 员,完全可以不经任何创造性劳动地将这种反应器结构用于变换系统的其 它反应过程,例如在K/γ-Al2O3上水解变换气中有机硫的过程以及采用 Fe2O3、ZnO、活性炭等脱硫剂干法脱硫的过程。
再进一步地讲,凡是床层 中装有催化剂或其它颗粒状物质时,均可以采用本发明的反应器结构,来 降低床层阻力,提高效率。
下面结合附图和具体实施方案来进一步说明本发明,但本发明的范围 决不是仅仅局限于下面的实施方案。
图中,1-气体分布管,2-气体收集管,3-进气口,4-出气口,5-净化 剂或催化剂进料口,6-净化剂或催化剂卸料口,7-蓖子板,8-净化剂或催 化剂。
其中,图1a和图1b所示的是无蓖子板时圆形气体收集管位于反应器 中央、圆形气体分布管位于反应器内壁四周的反应器结构,图1a是反应 器的垂直剖面图,图1b是反应器的水平剖面图; 图2a和图2b所示的是无蓖子板时圆形气体分布管位于反应器中央、 圆形气体收集管位于反应器内壁四周的反应器结构,图2a是反应器的垂 直剖面图,图2b是反应器的水平剖面图; 图3a和图3b所示的是有蓖子板时圆形气体收集管位于反应器中央、 圆形气体分布管位于反应器内壁四周的反应器结构,图3a是反应器的垂 直剖面图,图3b是反应器的水平剖面图; 图4a和图4b所示的是有蓖子板时圆形气体分布管位于反应器中央、 圆形气体收集管位于反应器内壁四周的反应器结构,图4a是反应器的垂 直剖面图,图4b是反应器的水平剖面图; 图5a和图5b所示的是有蓖子板时矩形气体收集管位于反应器中央、 三角形气体分布管位于反应器内壁四周的反应器结构,图5a是反应器的 垂直剖面图,图5b是反应器的水平剖面图。
实施方案1 反应器结构见图3a和图3b。
反应气体从进气口3进入反应器,沿气 体分布管1和床层上部进入净化剂或催化剂床层8,共有12个气体分布管。
然后从气体收集管2和蓖子板7流出床层,从出气口4离开反应器。
净化 剂或催化剂从进料口5中装入,从卸料口6卸出,气体收集管2离净化剂 或催化剂8的上表面有一定距离,以防气体偏流。
气体分布管1和气体收 集管2为圆柱形,并开有小孔。
实施方案2 反应器结构见图4a和图4b。
反应气体从进气口3进入反应器,沿气 体分布管1进入净化剂或催化剂床层8,然后进入气体收集管2,共有16 个气体收集管2,气体收集管2离净化剂或催化剂8的上表面有一定的距 离,气体分布管1的开孔部分离净化剂或催化剂8的上表面有一定距离, 以防气体偏流短路,反应后的气体经气体收集管2和蓖子板7后从出气口 4离开反应器,净化剂或催化剂8从进料口5装入,从卸料口6卸出,气 体收集管2安装时,避开进料口5和卸料口6,气体收集管2和气体分布 管1为圆柱形,并开有小孔。
实施方案3 反应器结构见图5a和图5b。
反应气体从进气口3进入反应器,沿气 体分布管1和床层上部进入净化剂或催化剂床层8,共有16个气体分布管 1,其横截面为三角形,底边为反应器壳体的内壁,三角形两个侧边上开 有条形孔,然后从气体收集管2和蓖子板7流出床层,气体收集管2为方 形管,上开有十字形孔。
反应气体从出气口4离开反应器,净化剂或催化 剂从进料口5中装入,从卸料口6卸出。
展开

查看更多专利详情信息请先登录或注册会员

相关专利类别推荐

获取手机验证码,即可注册成为会员

专利详情咨询

咨询内容

姓名

手机

验证码

用户登录

手机号

手机验证码

提示

不能再减了!!!

提交成功

八月瓜客服中心已经收到您的信息,正在为您派遣知识产权顾问。知识产权顾问会携带贴心的服务以闪电搬的速度与您联系。

扫一扫关注八月瓜微信 创业一手掌握