[发明专利]颗粒物床层支撑结构和轴径向催化反应器

说明书

本发明公开了一种颗粒物床层支撑结构和轴径向催化反应器，其中，所述支撑结构包括沿竖直方向间隔设置的支撑格栅(1)和压紧格栅(2)，所述支撑格栅位于所述压紧格栅的下方，颗粒物床层(3)设置在所述支撑格栅和压紧格栅之间，所述支撑格栅和压紧格栅呈同轴设置且向上渐缩的两个锥台筒形，所述颗粒物床层为催化剂床层、干燥剂床层和吸附剂床层中的一种。所述轴径向反应器具有所述颗粒物床层支撑结构。通过上述方案，能够增大颗粒物床层的入口流通面积，以使气体流速降低，减轻对入口颗粒物的冲刷，使之不易粉化，床层入口流速降低后允许采用强度更低、粒径更小的颗粒物，提高颗粒物的利用率，同时能够使床层的压降变小，节省能量。

技术领域

本发明涉及石油及化工设备领域，具体地，涉及一种颗粒物床层支撑结构和具有该支撑结构的轴径向催化反应器。

背景技术

对于反应器的催化剂床层支撑结构，一般分为两种，即平面支撑格栅和圆筒形支撑格栅。这两种支撑结构分别对应着轴向固定床反应器和径向反应器。平面格栅和圆筒形格栅即有各个的适用范围，也各有优缺点。

1)催化剂床层的平面格栅支撑结构，如图1所示，一般用于轴向固定床反应器。该类反应器的催化剂床层呈水平的饼状布置，流体沿轴向自上而下流经床层，床层同外界无热交换。该种反应器的结构简单，工艺设计、计算和设备制造比较简便，因此应用的最早，目前应用也最为普遍。但该种反应器也有一些缺点：催化剂床层的床层一般比较厚，反应物流经床层的阻力大，为减小阻力必须使用大颗粒催化剂；因为其压降大，所以对催化剂的强度有较高要求，防止催化剂颗粒受到高速气流冲击而粉化。由于床层较厚，轴向反应器床层内的温降变化梯度大。

2)催化剂床层的圆筒形格栅支撑结构，如图2所示，一般用于径向反应器。该类反应器是一种气体流动方向与设备轴向相垂直的反应器，圆筒形格栅竖直布置，催化剂床层位于竖向的环形空间内，大都用于气-固催化反应，也时也用于非催化反应，反应流体沿径向流过床层，可采用离心流动或向心流动，床层同外界无热交换。径向反应器与轴向反应器相比，流体流动的距离较短,流通截面积较大,流体的压力降较小。在某些应用中，压降是一个控制工艺流程的关键参数，这不仅可以提高产量，还可节省更多能量。径向流反应器的催化剂床层的流通截面不受直径制约，并可使用小颗粒触媒，可提高工艺流体与催化剂床层的接触效率，从而可大幅减小容器的尺寸。例如，在相同的容器直径下，径向反应器可远大于轴向反应器的流量，用户既可节省容器制造成本又可节省设备操作成本。

但是，径向反应器的结构较轴向反应器在工艺设计和设备制造方面更为复杂。径向反应器对于气体分布装置的性能要求也非常高；由于气体流速随流通截面的变化而改变，如果气体分布器的设计不够理想，则气流分布不均匀，催化剂的利用便不充分。此外，径向反应器需要利用内筒、外筒或者扇形筒之类的结构来形成环形间距，使催化剂限制在环形间距内。这样，内筒、扇形筒的凸面会承受来自催化剂的压力，即承受外压，在外压作用下对内筒、扇形筒的稳定性、刚度要求更高，容易造成失稳。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种适用于反应器、干燥器和净化器的颗粒物床层支撑结构，该支撑结构能够增大颗粒物床层的入口流通面积

为了实现上述目的，本发明提供一种颗粒物床层支撑结构，包括沿竖直方向间隔设置的支撑格栅和压紧格栅，所述支撑格栅位于所述压紧格栅的下方，颗粒物床层设置在所述支撑格栅和压紧格栅之间，其中，所述支撑格栅和压紧格栅呈同轴设置且向上渐缩的两个锥台筒形，所述颗粒物床层为催化剂床层、干燥剂床层和吸附剂床层中的一种。

优选地，所述支撑格栅包括中心支撑格栅和周围支撑格栅，所述压紧格栅包括中心压紧格栅和周围压紧格栅，所述周围支撑格栅和周围压紧格栅分别呈向上渐缩的筒形，所述中心支撑格栅的周缘连接于所述周围支撑格栅的小径端口边缘，所述中心压紧格栅的周缘连接于所述周围压紧格栅的小径端口边缘。