[发明专利]用于催化转化反应的反应器

说明书

本申请是2007年6月18日提交的、名称为“用于催化转化反应的反应器”、申请号为200580043458.4的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种催化反应器，其被构造成减小反应器内部的变形和破裂。特别地，本发明涉及一种带有改进了的催化剂壳体的催化反应器。

背景技术

多相化学反应中常常需要固体催化剂粒子进行催化。这些催化剂粒子通常位于催化剂床上，并且在反应流体通过催化剂床的过程中，发生化学反应，由此将反应流体转化为想要的产物或化学成分不同于反应流体的产物的混合物。

反应器内部的零件通常称为反应器内部部件。催化剂床通过反应器内部部件被保持在反应器中的位置上，该内部部件允许流体来回通过催化剂粒子。这通常通过将与催化剂粒子接触的反应器内部部件穿孔而实现。穿孔的特性决定了流体在催化剂床内部的流动模式。

用于将催化剂床保持在适当位置的反应器内部部件通常是催化剂支承板，其中催化剂支承板沿其边受到支承，并且/或者在与催化剂侧相反的自由侧受到支承。在某些情况下，在该自由侧支承催化剂支承板是不可行的，例如，在催化剂粒子和催化剂支承板由于内部部件的热膨胀而经受大的移动的情况下。

催化剂床通常具有自由上表面和由水平的穿孔的催化剂支承板支承的下表面。催化剂床通过催化剂壳体的竖直的未穿孔的壁和穿孔的催化剂支承板保持在位置上。气体从自由上表面侧进入催化剂床，并通过位于催化剂床下面的穿孔的催化剂支承板离开催化剂床。催化剂支承板沿其边固定到竖直的催化剂壳体壁上，并且通常不在其自由侧从下方得到支承。当反应器被加热时，催化剂床和竖直的催化剂壳体壁或其他反应器内部部件的热膨胀会导致催化剂床和反应器内部部件沿轴向向下变形。

在反应流体通过催化剂床和催化剂支承板的过程中，反应流体经历压降，这与催化剂粒子施加在催化剂支承板上的重力结合，将会导致催化剂支承板的变形。当催化剂支承板仅沿其边受到支承时，将使得催化剂支承板的表面面积存在一上限。若超出该上限，则需要对催化剂支承板进行不切实际或不经济的加强，例如使用非常厚的催化剂支承板。

一种可选的支承催化剂支承板的方法，是使用各种位于催化剂床中并固定在催化剂支承板上的支承构件。与将支承板固定在催化剂壳体壁上相比，这种方法允许使用较大的催化剂支承板。可使用固定在催化剂支承板上的支柱等支承构件。支柱为这样的支承元件，其在一端固定在第一构件上，在其另一端固定在第二构件上，为构件中的一个或两个提供支承。

然而，支柱或类似的支承构件会由于反应器内部温度分布不均而具有不同的热膨胀。这将沿轴向方向在催化剂支承板内和支柱内引起高的应力影响，导致催化剂支承板和支柱的变形或破裂。这些特定的反应器内部部件所承受的径向力，与轴向方向的力相比可以忽略不计。

日本专利申请 No.49010172 的英文摘要公开了一种催化反应装置，其对于在高温催化反应中避免催化剂支承板破裂是有用的。催化剂支承板具有孔，并被划分成为一个或多个区域，还具有用于支承催化剂支承板的支承器。它们都用竖直螺栓固定。可通过松动位于支承板与其支承器之间的螺栓，使得它们彼此可相对滑动，来吸收催化剂支承板的热膨胀。

该申请描述了一种催化反应装置，其中催化剂支承板中的应力仅在径向上被减小了。其中并没有介绍如何减小轴向的应力。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种催化反应器，其中反应器内部部件上的热应力在轴向上被减小。这将相应减小反应器内部部件的变形和破裂。

本发明包括催化反应器，其具有反应器内部部件，该反应器内部部件包括由长型支承元件支承的分割式催化剂支承板，其中反应器内部部件在高温下承受的应力在轴向上被减小。

本发明包括一种催化反应器，其具有技术方案1所描述的特征。

附图说明

图 1，2，3 为示意图，表示本发明的三个不同实施例中的分割式催化剂支承板的横截面。

图 4 为带有支柱的催化剂壳体的纵向剖面图，其中支柱在下端固定到分割式催化剂支承板上。

图 5 为带有管的催化剂壳体的纵向剖面图，其中管在下端固定到分割式催化剂支承板上。

图 6 为带有双层管的催化剂壳体的纵向剖面图，其中双层管在下端固定到分割式催化剂支承板上。

图 7 为分割式支承板的横截面图，其中断片装接到催化剂壳体壁上，或者装接到长型支承元件上。

具体实施方式