管道式氣固相反應(yīng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化工反應(yīng)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種管道式氣固相反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，氣固相接觸反應(yīng)，是將固相反應(yīng)物或者催化劑加工成顆粒狀，將其堆積在反應(yīng)容器中，形成具有一定高度的床層，再讓氣相反應(yīng)物加壓通過(guò)床層，氣相反應(yīng)物通過(guò)床層時(shí)和固相反應(yīng)物產(chǎn)生接觸，從而完成氣固相接觸反應(yīng)。在工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，用于氣固相接觸反應(yīng)的反應(yīng)器主要有單層固定床反應(yīng)器、多層塔式固定床反應(yīng)器、列管團(tuán)定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器。
[0003]單層固定床反應(yīng)器，通常采用為立式結(jié)構(gòu)，其采用將進(jìn)氣套頭和出氣套頭集成在反應(yīng)器罐體上設(shè)計(jì)思路，進(jìn)氣套頭上設(shè)置有氣體進(jìn)口，出氣套頭上設(shè)置有氣體出口，將顆粒狀固相反應(yīng)物或者催化劑填充在反應(yīng)器內(nèi)腔內(nèi)，對(duì)氣相反應(yīng)物進(jìn)行加壓，從氣體進(jìn)口進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)腔，氣固相接觸反應(yīng)產(chǎn)生的反應(yīng)產(chǎn)物從氣體出口輸出。單層固定床反應(yīng)器，如果要用于處理大流量氣體反應(yīng)物，如對(duì)天然氣井輸出的天然氣進(jìn)行脫硫處理，需要裝填很多固相反應(yīng)物或者催化劑顆粒，導(dǎo)致單層固定床反應(yīng)器直徑較大，高度較高，制造成本很高，固相反應(yīng)物或者催化劑顆粒換裝難度大，作業(yè)量也很大。
[0004]多層塔式固定床反應(yīng)器，是將多個(gè)單層固定床按照塔式結(jié)構(gòu)集成一個(gè)反應(yīng)器，每個(gè)單層固定床裝填固相反應(yīng)物或者催化劑，讓氣相反應(yīng)物逐個(gè)通過(guò)單層固定床，最后從氣體出口輸出。多層塔式固定床反應(yīng)器，氣相反應(yīng)物會(huì)通過(guò)，每個(gè)單層固定床，大幅增加氣相反應(yīng)物和固相反應(yīng)物的接觸幾率，提高氣固相反應(yīng)的充分性。如公開(kāi)號(hào)為CN203183988U的中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)，公開(kāi)一種苯烷基化固定床反應(yīng)器，包括筒體，筒體上、下端分別有入料口、出料口，入料口內(nèi)設(shè)置入口分布器，出料口處有收集器，筒體內(nèi)設(shè)置上下布置的數(shù)段固定床層，每段固定床層均包括催化劑層和瓷球?qū)?，催化劑層?nèi)設(shè)置溫度計(jì)套管，相鄰固定床層之間從上至下依次設(shè)置中間進(jìn)料分布器和人孔，溫度計(jì)套管、中間進(jìn)料分布器和人孔均設(shè)置在筒體側(cè)壁上。
[0005]多層塔式固定床反應(yīng)器，由于多層塔式固定床反應(yīng)器高度較高，需要采用專(zhuān)用的吊裝設(shè)備協(xié)助固相反應(yīng)物或者催化劑裝卸；由于多層塔式固定床反應(yīng)器每層的固相反應(yīng)物或者催化劑的裝填高度較高，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用后，固相反應(yīng)物或者催化劑被壓實(shí)，卸除作業(yè)非常困難，作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度很大，卸除作業(yè)產(chǎn)生的粉塵量很大，環(huán)保性差。每次裝卸固相反應(yīng)物或者催化劑顆粒的作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，嚴(yán)重影響到正常生產(chǎn)作業(yè)。同時(shí)，多層塔式固定床反應(yīng)器整體重量較大，需要堅(jiān)固的基礎(chǔ)支撐反應(yīng)器，這就極大增加多層塔式固定床反應(yīng)器的搭建成本。
[0006]列管式固定床反應(yīng)器，由多根反應(yīng)管并聯(lián)構(gòu)成，反應(yīng)管內(nèi)裝填有顆粒狀固相反應(yīng)物或者催化劑，管徑通常在25?50mm之間，長(zhǎng)度一般在幾米到數(shù)十米之間，管數(shù)可多達(dá)上萬(wàn)根。生產(chǎn)時(shí)，氣相反應(yīng)物在裝填有顆粒狀固相反應(yīng)物或者催化劑的多根反應(yīng)模塊中迂回通過(guò)，從而大幅增加氣相反應(yīng)物和固相反應(yīng)物的接觸幾率，提高氣固相反應(yīng)的充分性。但是，由于其直徑小，長(zhǎng)度長(zhǎng)，固相反應(yīng)物或者催化劑顆粒裝填時(shí)，需要逐根裝填，邊裝邊測(cè)量每根反應(yīng)模塊中的固相反應(yīng)物或者催化劑層高度，對(duì)每根反應(yīng)器進(jìn)行壓差測(cè)試，作業(yè)人員的作業(yè)難度大，勞動(dòng)強(qiáng)度大。
[0007]流化床反應(yīng)器，也叫沸騰床反應(yīng)器，其主要采用爐體結(jié)構(gòu)，具體是在爐體殼體的底部設(shè)置進(jìn)氣口，爐體殼體的頂部設(shè)置出氣口，在爐體殼體的中間部位設(shè)置固相反應(yīng)物或者催化劑加料口，在爐體內(nèi)腔的底部設(shè)置氣體分布板。流化床反應(yīng)器工作時(shí)，氣相反應(yīng)物從進(jìn)氣口進(jìn)入，經(jīng)氣體分布以適當(dāng)速度進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)腔反應(yīng)段，氣相原料氣將從加料口加入的固相反應(yīng)物或者催化劑吹起，固相反應(yīng)物或者催化劑漂浮在氣體中做不規(guī)則的激烈運(yùn)動(dòng)，從而在反應(yīng)器內(nèi)腔反應(yīng)段形成，流態(tài)化固相反應(yīng)物或者催化劑沸騰層，固相反應(yīng)物或者催化劑顆粒在氣相反應(yīng)物氣流的作用下，發(fā)生碰撞和剪切摩擦，將固相反應(yīng)物或者催化劑顆粒碰碎，固相反應(yīng)物或者催化劑快速摻混，充分接觸，產(chǎn)生氣固反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的氣相反應(yīng)產(chǎn)物從頂部的出氣口輸出。從出氣口輸出的還有大量的固相反應(yīng)物或者催化劑顆粒，需要采用收塵系統(tǒng)回收氣相反應(yīng)產(chǎn)物中的固相顆粒，氣固分離的要求也很高。
[0008]流化床反應(yīng)器和其他氣固相反應(yīng)器相比，在體積上更大，結(jié)構(gòu)上更復(fù)雜，制造成本更高，且固相反應(yīng)物或者催化劑顆粒磨損流失嚴(yán)重，使用成本也更高，特別不適合使用表面型顆粒狀催化劑的氣固相反應(yīng)，如對(duì)天然氣井輸出的天然氣進(jìn)行脫硫處理。
[0009]傳統(tǒng)臥式氣固相反應(yīng)器，氣體反應(yīng)物經(jīng)進(jìn)氣口進(jìn)入后，剛開(kāi)始還能在固相床層中均勻分布。但由于氣體反應(yīng)物比較輕，在固相床層中流動(dòng)過(guò)程中逐漸向固相床層的上部聚集，氣體反應(yīng)物和固相反應(yīng)物或者催化劑顆粒表面接觸的機(jī)會(huì)也就越來(lái)越少，氣體反應(yīng)物轉(zhuǎn)換越來(lái)越不充分。因此，臥式氣固相反應(yīng)器，很少用于氣固相反應(yīng)，特別是用于工業(yè)生產(chǎn)。
[0010]綜上所述，在工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，現(xiàn)有的單層固定床反應(yīng)器，其采用將進(jìn)氣套頭和出氣套頭集成在反應(yīng)器罐體上設(shè)計(jì)思路，無(wú)法拆卸。如果其中的一個(gè)組件報(bào)廢，整個(gè)單層固定床反應(yīng)器報(bào)廢；固相床層更換時(shí)，需要在工作現(xiàn)場(chǎng)，采用人工方式清除反應(yīng)器罐體內(nèi)無(wú)法使用的固相床層，再采用人工方式向除反應(yīng)器罐體內(nèi)裝填新的固相床層；現(xiàn)有多層塔式固定床反應(yīng)器，其采用具有地面基礎(chǔ)的塔式結(jié)構(gòu)，固相床層從上到下順次間隔設(shè)置在塔式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路。多層塔式固定床反應(yīng)器裝備時(shí)，需要搭設(shè)固定支架，及采用大型吊裝設(shè)備作為組件運(yùn)轉(zhuǎn)裝置才能實(shí)現(xiàn)。固相床層更換時(shí)，需要大型吊裝設(shè)備配合，才能逐層更換床層的固相床層；現(xiàn)有的列管式固定床反應(yīng)器，其采用多根反應(yīng)管并聯(lián)構(gòu)成的設(shè)計(jì)思路。將多根反應(yīng)模塊設(shè)置在容器，裝配難度大，裝配工作量也很大，相應(yīng)地，更換反應(yīng)模塊的作業(yè)難度也很大；固相床層更換時(shí)，需要采用人工逐根更換反應(yīng)模塊內(nèi)的固相床層，且還要確保每根反應(yīng)模塊的固相床層高度一致，作業(yè)人員的作業(yè)難度大，勞動(dòng)強(qiáng)度大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種固相反應(yīng)物或者催化劑顆粒裝卸方便的管道式氣固相反應(yīng)器，從而進(jìn)一步增強(qiáng)氣固相反應(yīng)器工業(yè)生產(chǎn)中使用的方便性，大幅縮短固相反應(yīng)物或者催化劑顆粒裝卸周期，提高氣固相反應(yīng)器的適用范圍。
[0012]本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0013]管道式氣固相反應(yīng)器，包括具有進(jìn)氣通道的進(jìn)氣套頭，具有出氣通道的出氣套頭，兩端貫通具有中空反應(yīng)物容置腔的管道式反應(yīng)器主體，管道式反應(yīng)器主體的一端具有公插接頭連接結(jié)構(gòu)，另一端具有母套接頭連接結(jié)構(gòu)，進(jìn)氣套頭和出氣套頭具有與管道式反應(yīng)器主體連接端相適配的連接結(jié)構(gòu)，進(jìn)氣套頭插接或者套接在管道式反應(yīng)器主體的進(jìn)氣端，出氣套頭插接或者套接在管道式反應(yīng)器主體的出氣端，連接處設(shè)置有密封件；進(jìn)氣套頭上設(shè)置有與進(jìn)氣通道相連通的進(jìn)氣管，出氣套頭上設(shè)置有與出氣通道相連通的出氣管；管道式反應(yīng)器主體的反應(yīng)物容置腔的進(jìn)氣口和出氣口均設(shè)置有可拆卸的氣體分布板。
[0014]進(jìn)一步，管道式反應(yīng)器主體長(zhǎng)度與反應(yīng)物容置腔直徑之比大于或者等于3:1。
[0015]進(jìn)一步，管道式反應(yīng)器主體包括至少兩個(gè)反應(yīng)模塊，反應(yīng)模塊的一端具有公插接頭，另一端具有母套接頭，公插接頭與母套接頭之間的反應(yīng)模塊管腔為反應(yīng)物容置腔，反應(yīng)物容置腔的進(jìn)氣口和出氣口均設(shè)置有氣體分布板；至少兩個(gè)反應(yīng)模塊通過(guò)后反應(yīng)模塊的公插接頭插接前反應(yīng)模塊的母套接頭順次串聯(lián)構(gòu)成管道式反應(yīng)器主體，連接處設(shè)置有密封件，前后兩個(gè)反應(yīng)模塊，通過(guò)設(shè)置在前反應(yīng)模塊母套接頭外周的緊固連接件的被連接件和對(duì)應(yīng)設(shè)置在后反應(yīng)模塊外周相適配的緊固連接件的連接件緊固連接。
[0016]進(jìn)一步，反應(yīng)模塊的反應(yīng)物容置腔為具有縮徑結(jié)構(gòu)的圓筒狀內(nèi)腔，縮徑結(jié)構(gòu)為向內(nèi)筒腔體內(nèi)突出的環(huán)形臺(tái)階狀壁體。
[0017]進(jìn)一步，反應(yīng)模塊的反應(yīng)物容置腔的進(jìn)氣口段和出氣口段均具有縮徑結(jié)構(gòu)。
[0018]進(jìn)一步，緊固連接件為具有鎖體和扣體的鎖扣。
[0019]進(jìn)一步，密封件為設(shè)置在反應(yīng)模塊的公插接頭外圈的至少一個(gè)0型密封圈。
[0020]進(jìn)一步，管道式氣固相反應(yīng)器，還包括套設(shè)在管道式反應(yīng)器主體上的保護(hù)套管，保護(hù)套管兩端部分別集成有進(jìn)氣套頭結(jié)構(gòu)和出氣套頭結(jié)構(gòu)，保護(hù)套管的進(jìn)氣套頭結(jié)構(gòu)部設(shè)置有進(jìn)氣管，保護(hù)套管的出氣套頭結(jié)構(gòu)部設(shè)置有出氣管。
[0021]進(jìn)一步，保護(hù)套管包括開(kāi)口端具有法蘭盤(pán)的U型管體，與法蘭盤(pán)固定連接的封口蓋板，保護(hù)套管的凹弧段具有出氣套頭結(jié)構(gòu)，出氣套頭結(jié)構(gòu)具有與管道式反應(yīng)器主體的公插接頭相適配的母套接頭，出氣套頭結(jié)構(gòu)上設(shè)置有出氣管，保護(hù)套管的開(kāi)口段具有可拆卸的限位圈筒，限位圈筒具有與管道式反應(yīng)器主體的母套接頭相適配的公插接頭，限位圈筒、法蘭盤(pán)、封口蓋板、及限位圈筒外周的管體構(gòu)成保護(hù)套管的進(jìn)氣套頭結(jié)構(gòu)，限位圈筒外周的U型管體上設(shè)置有與限位圈筒內(nèi)腔相連通的進(jìn)氣管。
[0022]進(jìn)一步，管道式氣固相反應(yīng)器，管道式反應(yīng)器主體外周壁體上，沿著管道式反應(yīng)器主體軸線(xiàn)方向，成對(duì)開(kāi)設(shè)有行走輪設(shè)置腔，行走輪設(shè)置腔中設(shè)置有行走輪，行走輪的輪沿露出行走輪設(shè)置腔，行走輪可沿著管道式反應(yīng)器主體軸線(xiàn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0023]本發(fā)明的管道式氣固相反應(yīng)器適用于天然氣田的天然氣脫硫處理，當(dāng)然還適用于和天然氣脫硫處理工藝相同或者相近的氣固相反應(yīng)，及采用單層固定床反應(yīng)器、多層塔式固定床反應(yīng)器、列管式固定床反應(yīng)器能完成的氣固相反應(yīng)。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0025]1、本發(fā)明的管道式氣固相反應(yīng)器，可以采用設(shè)置成本很低的臥式布置方式進(jìn)行設(shè)置，管道式氣固相反應(yīng)器能快速轉(zhuǎn)移到新的工作環(huán)境中進(jìn)行使用，氣固相反應(yīng)的設(shè)備使用成本低；氣體反應(yīng)物氣流以橫向均勻分布的平推流流型在固相床層中推進(jìn)，吹動(dòng)固相反應(yīng)物或者催化劑顆粒，使固相床層保持較松散的狀態(tài)，從而使固相床層可以裝填更多催化劑，固相床層更深，氣體反應(yīng)物可以和固相反應(yīng)物或者催化劑顆粒表面產(chǎn)生充分接觸，氣體反應(yīng)物轉(zhuǎn)換充分，轉(zhuǎn)換效率高。本發(fā)明的管道式氣固相反應(yīng)器，采用模塊化分體設(shè)計(jì)，快速插接或者套接結(jié)構(gòu)。只需簡(jiǎn)單推頂操作，就能實(shí)現(xiàn)管道式反應(yīng)器主體與進(jìn)氣套頭、出氣套頭之間的裝配；只需簡(jiǎn)單拉拔操作，就可以將管道式反應(yīng)器主體從管道式氣固相反應(yīng)器上拆離下來(lái)；只需取出公插接頭或者母套接頭氣體通道中的一塊氣體分布板，就可以實(shí)現(xiàn)固相床層的更換，固相床層更換時(shí)間都極短。從整體上看，固相反應(yīng)物或者催化劑顆粒裝卸方便，裝卸周期短，固相床層更換對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的影響很小，非常適用于需要不間斷或者短間斷處理的氣體反應(yīng)物進(jìn)行處理，如對(duì)天然氣井噴出的天然氣的脫硫處理。
[0026]相較于現(xiàn)有固定床反應(yīng)器，本發(fā)明的管道式氣固相反應(yīng)器，其可以采用設(shè)置成本很低的可移動(dòng)臥式布置方式；固相床層長(zhǎng)期保持松散狀態(tài)，固相床層深度可以較大，氣體反應(yīng)物和固相反應(yīng)物或者催化劑顆粒接觸充分，氣體反應(yīng)物轉(zhuǎn)換充分，且轉(zhuǎn)換效率高，固相反應(yīng)物或者催化劑使用效率高，使用成本低；固相反應(yīng)物或者催化劑顆粒裝卸方便，固相床層裝卸周期短，更換時(shí)間極短，能實(shí)現(xiàn)氣體反應(yīng)物轉(zhuǎn)換的快速恢復(fù)。
[0027]2、本發(fā)明的管道式氣固相反應(yīng)器，通過(guò)優(yōu)化管道式反應(yīng)器主體長(zhǎng)度與反應(yīng)物容置腔直徑之比，使氣體反應(yīng)物流動(dòng)的均勻性得到提高，從而進(jìn)一步提高氣體反應(yīng)物轉(zhuǎn)換的充分性，提高氣體反應(yīng)產(chǎn)物的質(zhì)量，使本發(fā)明的管道式氣固相反應(yīng)器更符合工業(yè)生產(chǎn)的需要；通過(guò)采用分段式模塊化構(gòu)成管道式反應(yīng)器主體，對(duì)管道式反應(yīng)器主體固相床層設(shè)置結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，有效擴(kuò)展管道式反應(yīng)器主體內(nèi)固相床層厚度，實(shí)現(xiàn)氣體反應(yīng)物在管道式反應(yīng)器主體進(jìn)行級(jí)聯(lián)反應(yīng)，從而使本發(fā)明的管道式反應(yīng)器主體既可用于對(duì)氣體反應(yīng)物進(jìn)行多級(jí)提純處理，也可用于對(duì)