[发明专利]径向反应器

说明书

技术领域

本发明涉及用于石化、日化、化工、化肥、轻工、碳一化学及表面活性剂等行业的气固两项流减/增焓化学反应的固定床径向式催化反应器，具体是一种包括多个催化剂床层的径向催化反应器。

背景技术

固定床催化反应器是上述化学反应的核心设备。反应器的大小、结构、型式和工况决定了上述化学反应的工业程度、投资规模、装置能耗和生产成本。现有的固定床反应器类型多为轴向反应器、径向反应器和轴径向反应器三大类。

径向反应器是反应物流沿反应器直径或半径方向穿过催化剂床层的高效节能的气固相固定床反应器。与轴向反应器相比，径向反应器的内部结构较为复杂，制造难度较高，投资也较大，但它具有流通面积大，流速低，流程短，床层压降小，温度分布均匀，副反应少，反应器单位体积加工能力高的特点。径向反应器工艺技术的优化、改进是上述三类固定床反应器的发展和改造方向。

径向反应器的性能主要取决于反应物流沿催化剂床层的轴向分布。它直接影响催化剂床层的物流分布、浓度分布、温度分布，影响催化剂转化率、选择性、稳定性和效率。反应器内构件设计不当会造成催化剂床层局部结焦、失活、中毒，或造成床层局部堵塞或局部穿透、短路。因此，反应器内构件的流体力学特性和结构型式是反应器设计、制造的关键。

参阅图1，该图示出了现有的Z型流径向反应器的竖向截面图。如图所示，该反应器主要包括外壳体、中心筒以及设置在外壳体与中心筒之间的环形构件。中心筒与环形构件之间形成环形催化剂装载通道，该环形催化剂装载通道的顶部和底部分别设置有催化剂进料管和催化剂卸料管－即图1中的两根基本沿竖向设置的导管。环形构件与外壳体之间形成反应物流入通道，而中心筒的内部空间用作反应产物流出通道。在工作时，反应物从环形构件与外壳体之间进入，穿过中心筒与环形构件之间的催化剂床层并发生催化反应，反应产物最终从中心筒的内部空间向下流出。

上述径向反应器中仅设置有一个催化剂床层，并且反应物仅沿一个方向流动，导致反应物与催化剂床层的接触面积较小，在保证催化剂装填量的情况下又会导致床层厚度较大，从而在转化率、选择性以及副反应发生率等方面对相关催化反应产生不利影响。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，即通过对现有径向反应器的内部结构进行改进，从而在同等体积的反应器内增加催化剂装填量、增大催化剂床层表面积，增大流道面积、降低流速、同时减小催化剂床层的厚度，缩短流程、缩短反应物停留时间，并因此减少副反应、提高转化率和选择性。

为了达到上述目的，本发明提供一种径向反应器，该径向反应器包括：反应器壳体，该反应器壳体上设置有反应物入口和反应产物出口；支撑架，其固定地设置在所述反应器壳体内并位于其底部；中心筒，其同轴地设置在所述反应器壳体内并且位于所述支撑架的上方；以及外环构件，其同轴地设置在所述中心筒与所述反应器壳体之间并且也位于所述支撑架的上方，所述径向反应器的特征在于还包括同轴地设置在所述中心筒与所述外环构件之间的多个内环构件，所述内环构件之间以及所述内环构件与所述中心筒和所述外环构件之间彼此间隔设置，从而在所述内环构件之间、以及所述内环构件与所述中心筒或所述外环构件之间形成多个催化剂装载室和/或反应物或反应产物流动通道。

应当指出的是，如上文所使用的，术语“中心筒、内环构件以及外环构件”并非意指这些构件必须具有圆形横截面形状，而是仅仅表示所述构件总体上为环状或筒状，本领域技术人员容易理解的是，根据实际应用的需要，其可以设置成具有任何适当的横截面形状，例如矩形、正方形、八边形以及其他任何适当的多边形形状。并且，在同一实施方案中，所述中心筒、内环构件以及外环构件也可具有彼此不同的横截面形状。