本實(shí)用新型涉及反應(yīng)器領(lǐng)域，尤其涉及一種多床層反應(yīng)器結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

目前，從天然氣出發(fā)制取乙烯的方法有直接法和間接法。直接法有氧化偶聯(lián)、氯化偶聯(lián)、直接脫氫法；間接法是先將天然氣轉(zhuǎn)化為合成氣，再由合成氣制烯烴，包括改良F—T法、甲醇裂解制烯烴等方法。

從技術(shù)、資源利用、環(huán)境保護(hù)等方面考慮，間接法不是經(jīng)濟(jì)合理的選擇，而天然氣即甲烷氧化偶聯(lián)制乙烯（OCM）是最直接的方法，因此幾十年來，OCM一直是世界各國(guó)科學(xué)家研究的重點(diǎn)。

然而，從化學(xué)性質(zhì)的角度講，甲烷十分穩(wěn)定，目的產(chǎn)物之一的乙烯卻十分活潑，高溫和氧氣的存在也使得甲烷和產(chǎn)物(乙烷和乙烯，總稱C2烴)都有可能被深度氧化為CO及COx ，并且該反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)，這在本質(zhì)上導(dǎo)致了OCM過程進(jìn)行的難度。雖然催化劑的開發(fā)和反應(yīng)機(jī)理的研究是目前的重點(diǎn)，但是反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、工程放大及流程安排也是工業(yè)化過程中必須考慮的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提出了一種適用于甲烷偶聯(lián)制乙烯反應(yīng)的多床層反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，當(dāng)反應(yīng)器在高溫、大尺寸下，保證各處結(jié)構(gòu)的應(yīng)力在許用范圍內(nèi)、流體分配均勻、變形協(xié)調(diào)、內(nèi)外溫度合理等，最終使反應(yīng)器有較高的轉(zhuǎn)化效率及較高的使用壽命。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種多床層反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，包括進(jìn)口腔體、反應(yīng)腔體和出口腔體，并相應(yīng)設(shè)置進(jìn)口殼體、反應(yīng)殼體和出口殼體，所述進(jìn)口腔體和所述出口腔體的截面積均為漸變形式，所述反應(yīng)腔體內(nèi)設(shè)置床層，所述床層上鋪設(shè)催化劑，所述床層的數(shù)量為1~n層，各個(gè)床層在垂直方向上布置，除了第n層床層外，其余所述床層的下方均設(shè)置冷料分級(jí)進(jìn)料分配管；其中n為大于等于1的整數(shù)。

優(yōu)選的，所述多床層反應(yīng)器結(jié)構(gòu)為甲烷偶聯(lián)制乙烯反應(yīng)器。

優(yōu)選的，所述進(jìn)口殼體、反應(yīng)殼體和出口殼體的材質(zhì)均為鋼材。

優(yōu)選的，所述進(jìn)口腔體為漸擴(kuò)形式，所述出口腔體為漸縮形式。

優(yōu)選的，所述進(jìn)口腔體為漸縮形式，所述出口腔體為漸擴(kuò)形式。

優(yōu)選的，所述床層的形式為剛玉板拼接，在所述床層上設(shè)有大量均勻分布的流體孔道。

優(yōu)選的，所述床層由位于其底部的支撐件支撐，并設(shè)置膨脹縫。

優(yōu)選的，在所述多床層反應(yīng)器結(jié)構(gòu)內(nèi)部的所述冷料分級(jí)進(jìn)料分配管上設(shè)有垂直向下的開口，每一所述床層下方的所述冷料分級(jí)進(jìn)料分配管的數(shù)量為2個(gè)。

優(yōu)選的，所述反應(yīng)器結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置固定于所述進(jìn)口殼體、反應(yīng)殼體和出口殼體的內(nèi)表面上的耐高溫隔熱襯里，所述耐高溫隔熱襯里設(shè)置膨脹縫。

優(yōu)選的，所述床層、所述支撐件與所述反應(yīng)殼體的連接方式為可拆卸連接，所述進(jìn)口殼體、反應(yīng)殼體和出口殼體之間的連接方式為焊接、法蘭連接中的一種。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果：

采用變截面型式的進(jìn)口腔體和出口腔體，適配流量和壓力，使原料氣均勻進(jìn)入和流出反應(yīng)腔體并通過催化劑及催化劑床層，均勻的流體分配有利于提高反應(yīng)器的轉(zhuǎn)化率，延長(zhǎng)催化劑的使用壽命，并可靈活地調(diào)整反應(yīng)腔體內(nèi)催化劑床層數(shù)量，以達(dá)到最佳轉(zhuǎn)化率需求；

反應(yīng)器結(jié)構(gòu)設(shè)置冷料分級(jí)進(jìn)料分配管，采用分級(jí)進(jìn)料的方式，其有利于降低床層反應(yīng)熱的聚集，降低床層局部過熱，減少副反應(yīng)，有利于反應(yīng)熱循環(huán)利用，維持反應(yīng)溫度，維持反應(yīng)物濃度，減少甲烷的深度氧化，減少C2烴被氧化，提高乙烯轉(zhuǎn)化率；

催化劑床層采用剛玉板，同時(shí)配合開孔的方式，保證流體均勻的通過催化劑，有利于改善其在高溫下的應(yīng)力分布，有利于高溫膨脹吸收及制造安裝，床層無膨脹應(yīng)力，變形小，高溫下強(qiáng)度剛度較好；

反應(yīng)器結(jié)構(gòu)殼體為鋼材質(zhì)，具有承受反應(yīng)內(nèi)壓以及一定的支撐作用，且在殼體內(nèi)部設(shè)置耐高溫隔熱襯里，既可保護(hù)外部鋼結(jié)構(gòu)被高溫破壞，又能減少能量損失，提高經(jīng)濟(jì)效益；同時(shí)在耐高溫隔熱襯里設(shè)有膨脹縫，吸收支撐墻及襯里的高溫膨脹量以及金屬殼體與襯里的高溫膨脹差。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型所述的多床層反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖中的附圖標(biāo)記為：

1、進(jìn)口腔體；2、反應(yīng)腔體；3、出口腔體；4、進(jìn)口殼體；5、反應(yīng)殼體；6、出口殼體；7、床層；8、冷料分級(jí)進(jìn)料分配管；9、支撐件；10、耐高溫隔熱襯里。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而不能以此來限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

圖1為本實(shí)用新型所述的多床層反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖1所示，本實(shí)用新型所述的多床層反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，包括進(jìn)口腔體1、反應(yīng)腔體2和出口腔體3，并相應(yīng)設(shè)置進(jìn)口殼體4、反應(yīng)殼體5和出口殼體6，所述進(jìn)口腔體1和所述出口腔體3的截面積均為漸變形式，所述反應(yīng)腔體2內(nèi)設(shè)置床層7，所述床層7上鋪設(shè)催化劑，所述床層7的數(shù)量為1~n層，各個(gè)床層7在垂直方向上布置，除了第n層床層外，其余所述床層的下方均設(shè)置冷料分級(jí)進(jìn)料分配管8；其中n為大于等于1的整數(shù)。

實(shí)施例一

本實(shí)用新型所述的多床層反應(yīng)器結(jié)構(gòu)適用于為甲烷偶聯(lián)制乙烯反應(yīng)器，其殼體4、5、6的材質(zhì)均鋼材，進(jìn)口腔體1為漸擴(kuò)形式，出口腔體2為漸縮形式，床層7的形式為剛玉板拼接，并由位于其底部的支撐件9支撐，并設(shè)置膨脹縫，在所述床層7上設(shè)有大量均勻分布的流體孔道，所述孔道的數(shù)量及開孔尺寸根據(jù)設(shè)備尺寸、催化劑規(guī)格、原料氣流量等調(diào)整確定，所述冷料分級(jí)進(jìn)料分配管8上設(shè)有垂直向下的開口，每一所述床層下方的所述冷料分級(jí)進(jìn)料分配管8的數(shù)量為2個(gè)，所述殼體4、5、6的內(nèi)表面上設(shè)置耐高溫隔熱襯里10，所述耐高溫隔熱襯里10設(shè)置膨脹縫；所述床層7、所述支撐件9與所述反應(yīng)殼體5的連接方式為可拆卸連接，所述殼體4、5、6之間的連接方式為焊接、法蘭連接中的一種；

實(shí)施例二

所述進(jìn)口腔體1為漸縮形式，所述出口腔體3為漸擴(kuò)形式，其余均與實(shí)施例一相同。

實(shí)施例三

所述床層7的數(shù)量為1層，其余均與實(shí)施例一或?qū)嵤├嗤?/p>

實(shí)施例四

所述床層7的數(shù)量為5層，其余均與實(shí)施例一或?qū)嵤├嗤?/p>

實(shí)施例五

所述床層7的數(shù)量為10層，其余均與實(shí)施例一或?qū)嵤├嗤?/p>

實(shí)施例六

所述床層7的數(shù)量為15層，其余均與實(shí)施例一或?qū)嵤├嗤?/p>

由上述實(shí)施例可知，本實(shí)用新型所述的多床層反應(yīng)器結(jié)構(gòu)保證了各處結(jié)構(gòu)的應(yīng)力在許用范圍內(nèi)、流體分配均勻、變形協(xié)調(diào)、內(nèi)外溫度合理等，最終使反應(yīng)器有較高的轉(zhuǎn)化效率及較高的使用壽命。

以上對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但其只作為范例，本實(shí)用新型并不限制于以上描述的具體實(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對(duì)該實(shí)用進(jìn)行的等同修改和替代也都在本實(shí)用新型的范疇之中。因此，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。