[发明专利]一种固定床反应器的气相分布器

说明书

技术领域

本发明涉及一种在化工行业中用于强放热或强吸热反应的多段进料的固定床反应器的段间进料气相分布器，特别涉及一种需段间加入物料以达到控制反应床层温度的反应器所用的带保温结构的气相分布器。

背景技术

固定床反应器是化工行业中应用非常广泛的一类反应器。其优点是：返混小，结构简单，催化剂损耗小，缺点是：传热差，操作时催化剂不能更换，需频繁再生。

强放热或强吸热的反应一般有反应前后温差大，需加入惰性介质来控制床层温度等特点。因此，强放热或强吸热的反应，会采用多段进料的固定床反应器进行，即催化剂分多床层填装，每个床层厚度基本相当或略有变化。顶端起始进料段注入少量原料，以引发催化反应发生，同时为了降低原料分压并控制床层温度，注入大量的高温惰性介质以充当热载体。各床层间分段注入反应原料和惰性介质，以控制下一床层的反应温度。此反应器的优点是可分段控制每个催化剂床层反应的原料量，有效控制反应进程，但随着原料的加入，越往反应器下部，气体体积流量越大，床层压降增加很快。

反应有合适的反应温度范围，超过或低于此反应温度会造成副产物的增多或是反应不充分的后果。特别是对于气相反应，反应器内气体流量和温度分布的均匀程度会极大的影响反应的进行。在多段进料的固定床反应器内，段间的反应原料一般通过反应器内的气相分布器来保证反应原料与反应器内的气体混合均匀，以保证反应器内同一平面上各点的换热均匀，从而保证反应器内的平面温差控制在合适的范围内，因此，段间气相分布器的设计对于反应的稳定运行，反应器的操作有着巨大的影响。

目前反应器内的段间气相分布器型式多样，但是通常采用气相分布器都只是考虑了物料的分布均匀，或者根据反应器的实际问题，进行防堵或是易清洗的设计，或者采用套管的形式，同时加入气液两种物流。

中国专利文献CN203494506U公开了一种新式气体气相分布器，其特点是简单实用，布气均匀，提高使用效果，防止液体倒灌，延长使用寿命，自清洁性能，降低了劳动强度，安全可靠。

中国专利文献CN19299908A公开了一种既能均匀分布气体，又能防止催化剂或者副产物堵塞气相分布器孔道的新型气体气相分布器。

中国专利文献CN103861531A提供了一种甲醇制丙烯反应器的冷却气相分布器，其分配管具有外套管和位于外套管中的内管，从而使得液相物料可以流经内管，而气相物料流经外套管和内套管之间的空间，两者在分配盘中混合后，通过喷嘴雾化喷出。

在装置的运行中会发现，即使气相分布器能保证反应原料和惰性介质加入时流量均匀分布，但反应器内同平面的温差仍难以控制在合理的温差范围内，而且越往反应器下部，平面温差越大。

这一现象产生的原因是，在同一床层内由于加入反应原料和惰性介质的目的之一是缓解反应的温升或温降，所以反应原料和惰性介质与反应器内物料的温差大，即气相分布器内外温差大。无论何种型式的气相分布器，反应原料和惰性介质加入后停留时间越长，流量更是逐孔减少，在气相分布器内外温差的影响下，分布管内介质的温度也在逐渐改变，且靠近进口的温度变化小，而远离进口处的温度变化大。因此，即使气相分布器保证了反应原料和惰性介质的流量分布均匀，但其温度已经存在不均匀性，即使与反应气体混合换热后，这种温度的不均匀性仍旧存在。

随着催化剂床层的增加，床层温度差加剧是由于随着催化剂层数的增加，反应气体量增加，反应气体流速增大，使得反应原料在气相分布器内的温度变化更明显。而且由于气相反应的反应器往往直径较大，段间反应原料和惰性介质的加入总是从同一侧加入，因此气相分布器内温度的变化问题持续积累，造成整个反应器内一侧的温度低于另一侧。

若加入的反应原料和惰性介质，需通过相变来换热时，还有可能造成反应原料在分布管内发生相变，影响到气相分布器的结构，更加加大床层温度差。

反应器内同平面温度差的加大不仅会严重影响催化剂的性能及寿命，严重者甚至会造成气相分布器结构的破坏。

鉴于上述气相分布器存在的问题，基于从事此类产品设计的经验及专业知识，对气相分布器进行改造，解决现有问题。

发明内容

为了克服固定床反应器中气相分布器内的介质不受外部反应气体温度的影响，本发明提供一种固定床反应器的气相分布器，其结构简单、合理，避免了因传热造成的反应器内温度及气体分布不均匀问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：