[发明专利]反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种反应器，所述反应器包含催化剂、吸附剂或类似物的填充床，具体地涉及称作径向流反应器的反应器，所述反应器被构造成使得其反应容器为管状且流体在所述反应容器的径向方向上通过填充床。

背景技术

在典型的径向流反应器中，反应器为圆柱形并设置成竖立。在反应容器内，中心管、填充床和外篮在垂直于反应器的轴向方向的横截面中，即，在水平横截面中以此顺序从中心向外布置。中心管位于水平横截面的中心以形成在轴向方向上延伸的流体通道(内通道)。流体可以在内通道内沿轴向方向移动，并且在径向方向上可以通过中心管的壁。为连续的颗粒状填充床的填充床环绕中心管设置并在水平横截面中具有环形横截面。环绕填充床定位的流体通道(外通道)形成在反应容器的外篮与内表面之间。流体可以在外通道内沿轴向方向移动，并且在径向方向上可以通过外篮的壁。供应给反应容器的流体在中心管内沿轴向方向流动，接着在填充床内沿径向流动，并且然后沿轴向方向流出外篮，或者沿轴向方向流出外篮，接着在填充床内沿径向流动，然后在中心管内沿轴向方向流动。随后，流体被从反应容器中排出。当流体在填充床内沿径向流动时，可以发生催化反应或吸附反应。

与填充床内的流体沿轴向方向流动的轴流式反应器相比，在径向流反应器的情况下，容易增加流体的通道面积(通道的横截面面积)以及减小填充床的通道厚度(通道的长度)。因此，容易降低反应器的入口与出口之间的压力降。对于这种优点，在使大量流体起反应时同时防止反应器中的压力降增加时适于使用径向流反应器。

近年来，由于经济或社会需求已经需要反应器的尺寸更大。在这种情况下，由于经济或技术原因，通常为了较大的尺寸增加反应器的长度而不 是增加反应器的直径。如果直径相对较小，则可以使用相对较薄的板构造压力容器。

然而，在径向流反应器的情况下，当为了较大尺寸增加反应器的长度而未增加反应器的直径时，流体通道面积可能会过度增加，并因此使得填充床中的流体的流量可能变得非常低，并且填充床中的压力损失可能变得过小。因此，对于填充床中的通道面积可能难以获得均匀分布流。在该情况下，通常使用具有复杂结构的外篮或中心管，以便有意地产生对所述流的阻力(压力损失)并对于所述通道面积强制获得均匀分布流。

此外，在用于加热或冷却的热传递管被插入到填充床中的径向流反应器的情况下，当为了较大尺寸增加反应器的长度而未增加反应器的直径时，填充床中的流体流动速度可能减小，并且可能无法获得足够的传热性能。

这种问题可以通过允许流体流动通过径向流反应器中的多个通道来解决。

美国专利第3372988号公开了一种具有多通道结构的径向流反应器，其中气体多次通过催化剂床。所述反应器包括分隔板，所述分隔板在轴向方向上将催化剂床分成两个或三个，使得气体在径向方向上通过催化剂床两次或三次，同时气体的流动方向被反向。

JP H03-131336A公开了一种具有未分为多个床的填充床(即，连续填充床)的径向流反应器。所述反应器包括设置在中心管中以防止气体在轴方向向和径向方向上通过的堵塞部分。所述反应器还包括设置在外篮中以防止气体在轴向方向和径向方向上通过的堵塞部分。堵塞部分布置在中心管中的位置不同于堵塞部分在轴向方向上布置在外篮中的位置。这些堵塞部分改变气体流动方向以允许气体多次通过填充床。

发明内容

如美国专利第3372988号中所公开，在填充床被分隔开的多通道结构中，分隔板被机械地固定到中心管和外篮。因此，当装载或卸载颗粒状填料时，必须接近分隔结构。例如，当将催化剂装载到分隔板下方的空间时，必须暂时移走将催化剂床分隔开的分隔板。进一步地，在用于加热或冷却 的传热管被插入到填充床中的反应器的情况下，很难接近分隔板，由此难以采用这种多通道结构。

JP H03-131336A中公开的结构由于该结构没有分隔板而可以解决上述问题。然而，由于填充床没有被分隔开，因此气体在堵塞部分附近采取捷径。例如，在中心管的堵塞部分附近，已经从中心管流动到催化剂床中的气体不会沿径向流动而是沿轴向方向流动，并且返回到中心管而不会流入到外篮中。因此，径向流反应器的优点被削弱且反应器的反应性能下降。

本发明的一个目的是提供一种径向流反应器，所述径向流反应器具有多通道结构，在所述径向流反应器中容易装卸填料，并且所述径向流反应器不会削弱反应器的反应性能。