用于过滤流体中的固体颗粒的圆筒形壁的制作方法

文献us3,167,399、us2,997,374以及f.pradel等在oilandgasscienceandtechnologyreview中发表的论文(2001)“anewconceptofscallopsscreensforreactorsofrefining”描述了径流式反应器的实例。

该类型的反应器可例如用于催化重整单元中、其它脱氢转换单元中、或者甚至催化重整再生器单元中。

催化重整使得可将环烷烃分子转化为具有更高辛烷值的芳族分子以获得机动车燃料。

所述重整可为再生性的或半再生性的。在再生性重整的情况下，催化剂可在径流式催化剂床的同心的圆筒形壁之间循环。在半再生性重整的情况下，简单地将催化剂容纳在由所述同心壁限定的环形空间中。

图1显示用于催化重整器的根据现有技术的示例性的圆筒形过滤壁的一部分。径流式催化剂床的圆筒形壁常规地包括：形成圆筒形元件的穿孔板(多孔板，perforatedplate)3，在图1中示出了其仅一部分；和形成另一圆筒形元件的格栅10(也仅被部分地示出)，这些圆筒形元件是同心的。

格栅10设计成与催化剂(未示出)接触。格栅10包括各自在切向上延伸并且以各种高度布置的扁平物(断坪，flat)2和竖直地延伸并且通过焊接而固定至所述扁平物的刚性线(wire)1。在图1中仅示出了几条线1。

中心管壁包括穿孔板以保证机械强度。所述格栅参与将所述催化剂保持在所述环形空间中。

为了让所述格栅形成圆筒形元件，将扁平物2的末端的全部通过竖直的焊缝(在图1中未示出)固定至穿孔板3。该焊缝防止催化剂穿过至所述穿孔板。

文献wo01/66239和us2008/0107575描述了由各自对应于一定角度范围的多个中空的纵向导管制造的外篮(basket)壁。

所述格栅是根据其意图用于的设备而设计和定尺寸的。例如，在上述文献中描述的那些类型的使用纵向导管的壁的情况下，格栅元件将设置有具有作为期望的导管结构的函数的长度和曲率半径的扁平物。

对于更合适的格栅存在需要。

提出了用于过滤流体中的固体颗粒的圆筒形壁，该流体能够通过所述壁循环，该壁包括

具有有限的曲率半径的至少一个穿孔板，和

叠置在该穿孔板上的至少一个格栅元件，该格栅元件包括各自在纵向上延伸并且彼此相邻安置以过滤所述固体颗粒的多条刚性线。

根据本发明，所述格栅元件布置成使所述线仅通过在相邻线之间的连接体(连接，link)而彼此固定，在两条相邻线之间的各个连接体占据所述线的长度的仅一部分。

在两条线之间的各个连接体在径向上可具有小于或等于这些线在该连接体附近的厚度的厚度。

因此，所述刚性扁平物被如下的连接体代替：其是相对地局部(localized)的，以容许所述流体在所述线之间循环，并且其是相对柔性的，使得所述格栅元件可被相对容易地弯曲。因此，可保证制造相同的格栅元件来用于各式各样的过滤壁，而与这些壁的曲率半径无关。

此外，由于所述线之间的连接体是相对地局部的，因此它们可(例如通过钢锯、剪刀或类似类型的工具)被相对容易地拆卸，从而再次使得可适合于不同的过滤壁例如使用纵向导管的壁、同心圆筒结构的壁、等等。

另一方面，如果单个连接体被意外破坏，则相应的线可保持原位，因为这些线通过其它连接体而彼此固定和固定至其它线。因此，与在根据现有技术的格栅的情况中线至扁平物的焊缝的破坏相比，连接体的意外破坏是后果不太严重的。

“多条线”理解为意味着线的数量优选地大于5、有利地大于10或20。

所述线可例如在径向上具有约1毫米或更大例如0.7-20毫米、有利地1-10毫米的厚度。

所述线可例如在切向上具有约1毫米或更大例如0.7-10毫米、有利地1-5毫米的宽度。

在切向上两条相邻线之间的空间的宽度可例如为十分之一毫米级或毫米级例如0.02-10毫米、有利地0.5-1毫米。

显然，所述线的尺寸和它们的布置可根据期望的应用、通过考虑特别是如下而选择：待过滤的颗粒的粒度分析结果(以具体地选择所述线之间的间隔)、和预期的所述流体的循环速率(以具体地选择所述线的尺寸和材料)。

线之间的连接体占据所述线的长度的仅一部分，该部分占例如所述线的长度的小于20％、有利地所述线的长度的小于10％。所述连接体可例如在纵向上延伸达0.2-20毫米、有利地0.7-5毫米的长度。

有利地，在两条线之间的至少一个和优选地各个连接体可在径向上具有如下厚度：其小于在这两条线的该连接体附近的厚度的0.7倍、有利地小于或等于该厚度的0.5倍、例如小于或等于该厚度的0.4倍。所述局部连接体可因此相对薄，这可使它们是柔性的并且可能容易破坏。

在两条线之间的各个连接体径向地在旨在面对所述穿孔板的内部连接体末端和外部连接体末端之间延伸。

在该连接体附近，这两条线各自径向地在旨在面对所述穿孔板的内部线末端和外部线末端之间延伸。

有利地，对于在两条线之间的至少一个连接体、和优选地各个连接体，所述外部连接体末端在这两条相邻线的外部线末端以内，使得这两条线和该连接体限定如下的凹槽：其在所述线之间的在该连接体的任一侧(两侧)上的空间之间形成通道。因此，避免了在所述线之间循环的颗粒靠着该连接体积聚。

本发明绝不限于该凹槽，并且替代地，可让所述连接体与所述线的外表面齐平。

有利地，在两条线之间的至少一个、和优选地各个连接体可以与这两条线相同的材料制造。

在一种有利的实施方式中，所述格栅元件可通过3d打印、例如通过金属3d打印而获得。特别地可使用：

-激光熔合或sml(选择性激光熔融)型技术，

-5轴制造技术，例如dmd(直接金属沉积)方法，

-fdm(熔融沉积成型)技术，例如基于电子束的增材制造技术，例如sciaky，inc.公司使用的ebam^tm(电子束增材制造)技术，或

-类似物。

因此所述格栅元件的制造可相对快速地进行，并且后勤可被简化，因为所述打印可按照需要容易地进行。

在一个实施方式中，所述线之间的连接体可彼此对齐，但是替代地和有利地，对于所述连接体的至少一些，可提供未对齐的连接体、例如交错(错列)的连接体。在全部所述格栅元件的上面所述连接体这样的分布可使得可赋予更大的柔性(灵活性)。

因此，有利地，对于被固定至位于所述线任一侧上的第一和第二相邻线的至少一条线，将所述线固定至所述第一相邻线的连接体可相对于将所述线固定至所述第二相邻线的连接体交错。

所述格栅元件可包括形成所述格栅元件的两个相反边缘的两条末端线。

有利地，至少一条线可在其长度的至少一部分上面径向地朝着所述穿孔板延伸达比所述格栅元件的其它线的厚度或者该至少一条线在其长度的其余部分上面的厚度大的厚度。该或这些超厚度(overthickness)可因此使得可机械地增强所述格栅并且更好地吸收在径向上具有分量的任何负荷。

在一个实施方式中，至少一条线可在其长度的全部上面径向地朝着所述穿孔板延伸达比所述格栅元件的其它线的厚度大的厚度。

特别地，可让所述格栅元件的两条末端线的至少一条具有比所述格栅元件的其它线的全部或部分的厚度大的厚度。因此，所述末端线可保证密封功能，因为该超厚度可去关闭让所述固体颗粒经由所述纵向末端边缘穿过的可能路径。

有利地，除了这些末端线之外的至少一条线也可径向地朝着所述穿孔板延伸达比所述格栅元件的其它线的全部或部分的厚度大的厚度，从而使得可在径向上具有分量的负荷的情况下限制所述格栅元件的变形。

在一个实施方式中，除了这些末端线之外的至少一条线也可径向地朝着所述穿孔板延伸达比所述格栅元件的其它线的全部或部分的厚度大、但是比所述末端线的厚度小的厚度，从而使得可对限制在径向负荷情况下的变形和所述格栅元件的柔性进行协调。

在一个实施方式中，区别于所述末端线的至少一条、有利地多条线可在其长度的仅一部分上面径向地朝着所述穿孔板延伸达比其长度的其余部分的厚度大的厚度。该超厚度区域因此是相对局部的，从而再一次使得可对限制在径向负荷情况下的变形和所述格栅元件的柔性进行协调。

有利地，所述线的沿着其所述线具有这样的超厚度的部分可比所述穿孔板的孔径长。因此避免了在这些孔处所述格栅元件的任何变形。

所述线的具有比这些线的其余部分的全部或部分的厚度大的厚度部分可有利地布置在所述线的一个或多个末端区域处，从而使得可保证密封功能，因为直径比这两条线之间的空间大的颗粒无法通过使用经由切向末端边缘的路径而穿到所述格栅元件下面。

布置在所述线的一个或多个末端区域处的这些部分可具有与所述末端线的厚度相等的厚度。

替代地，所述线可具有倾斜(歪斜，slanted)的末端区域，即，在例如几毫米或厘米的区域范围内，所述线的厚度在接近所述线的末端时降低。在格栅元件被叠置在另外的格栅元件上(例如以便在该另外的格栅元件失效的情况下被拧在该另外的格栅元件上)的情况下，可特别地提供这样的有斜面的线。

所述线的具有比这些线的其余部分的厚度大的厚度的部分可有利地布置在不同于这些末端区域的位置中。

有利地，所述线的具有比这些线的其余部分的厚度大的厚度的部分可为相对于彼此交错的。由于所述超厚度区域的该分布，所述格栅元件可为特别柔性的。

有利地，至少一条线在其厚度的全部上面具有如下的截面：其在切向上的宽度在线截面的面向所述穿孔板的第一末端处比在线截面的与该第一末端相反的的第二末端处小；例如三角形或梯形截面。因此，如果所述格栅元件被弯曲以便能够被安装在相对小曲率半径的圆筒形壁上，则所述线在其内部末端处的减小的宽度使得可避免或者限制由于相邻线之间的接触引起的负荷，以及限制固体颗粒在所述线的内部末端之间的积聚。

以上描述的壁可例如为旨在与催化剂接触的径流式催化剂床壁、等等。

该壁可例如为具有纵向导管的壁、等等。

有利地，该至少一个穿孔板形成在纵向上延伸的穿孔圆筒。

有利地，该至少一个格栅元件可形成旨在与所述固体颗粒接触的大体上圆筒形形式的格栅组件，所述格栅组件和所述穿孔圆筒是同心的。

例如可让所述一个或多个格栅元件通过由现有技术知晓的类型的焊道而被固着，以保证所述格栅元件的末端边缘彼此的固着以及固着至所述穿孔圆筒。

有利地，所述壁可进一步包括用于组装所述至少一个格栅元件以形成所述格栅组件的工具，这些组装工具布置成保证所述至少一个可拆卸的格栅元件的能够从所述穿孔板拆卸的固着。

因此，保持了同心圆筒的结构，其与使用纵向导管的结构相比设计和制造起来更简单，并且这是在限制机械应力的同时完成的，这使得与其中纵向焊缝经历与格栅圆筒的膨胀以及与穿孔圆筒的膨胀有关的负荷的现有技术的壁相比可限制反应器的停工。

在一个实施方式中，可提供单个格栅元件用于所述格栅组件，但是有利地，所述格栅组件可包括多个格栅元件。

当如此提供多个格栅元件时，可通过分段来制造所述格栅组件，并且酌情，将所述格栅元件彼此独立地更换。例如，如果一个格栅元件证明已经失效，则可将其拆下并且用一个功能性格栅元件替换，并且这可在将留下其它格栅元件不变的同时完成。

有利地，将选择如下的格栅元件：其被尺寸定成能够穿过所述反应器中限定的检修孔，以便于这些操作。

所述催化剂床壁可为直径相对于反应器截面的直径相对小的中心管壁、或者甚至直径更大的外篮。

取决于该圆筒形壁意图用于的单元的操作条件，所述固体颗粒可或可不循环。

所述固体颗粒、例如催化剂的固体颗粒可例如呈现具有以1或者几毫米为中心的粒度分析结果的粒子的形式。例如，(球形或挤出形式的)催化剂粒子的平均尺寸可在0.5和5.0mm之间、有利地在1和3mm之间变化。由于所述催化剂经历侵蚀和磨损，因此所述催化剂粒子的一些可具有0.7-1.0mm的直径。

所述催化剂意图被容纳在两个径流式催化剂床壁(其至少一个如以上描述)之间的环形空间中。

流体意图径向地循环、例如从最外面的壁或外篮的外部循环至另一个所谓中心管壁。所述流体穿过催化剂床并且被收集在所述中心管中。

替代地，所述流体可从所述中心管向外篮流动。所述格栅组件和所述穿孔圆筒容许所述流体穿过，同时防止所述催化剂穿过而进入所述中心管中，或者酌情，至所述外篮的外部。

通常，所述圆筒形壁可被设计成过滤存在于所述圆筒外部的颗粒，所述流体进入至所述圆筒的内部并且所述线于是布置在所述圆筒外部；或者过滤存在于在所述圆筒内部的颗粒，所述流体于是从所述圆筒的内部向外部循环并且所述穿孔板于是在所述壁外部。

还提出了包括如以上所述的壁、例如径流式催化剂床壁的反应器；应理解本发明绝不限于该示例性应用。

还提出了包括如上所述的反应器的催化重整单元。

所述壁可为或者可不为中心管壁。

还提出了通过金属3d打印制造如上所述的格栅元件的方法。

还提出了用于过滤流体中的固体颗粒的圆筒形壁，流体能够通过所述壁循环，该壁包括具有有限的曲率半径的至少一个穿孔板、和叠置在该穿孔板上的至少一个格栅元件，该格栅元件包括各自在具有纵向分量的方向上延伸并且彼此相邻安置以过滤所述固体颗粒的多条刚性线。所述格栅元件布置成使所述线仅通过在两条相邻线之间的连接体而彼此固定，在两条相邻线之间的各个连接体占据所述线的长度的仅一部分并且足以保证所述格栅元件是柔性的，以让所述格栅元件能够被安装在变化直径的圆筒形壁上。

本发明可例如应用于催化重整器中、重整再生器中、其它脱氢转换方法的情况中、和更一般地说用于通过圆筒形壁过滤流体中的固体颗粒的任何方法的情况中。

参照附图将更好地理解本发明；附图说明作为实例给出并且为非限制性的实施方式。

-图1显示根据现有技术的示例性催化重整器壁的一部分，

-图2为根据本发明的一种实施方式的径流式催化剂床中心管壁的示例性部分的横截面图，

-图3为根据本发明的另一实施方式的壁的示例性格栅元件的在径向上的视图，

-图4显示根据本发明的又一实施方式的壁的示例性格栅元件。

从一幅图到另一幅图不一定遵守比例。

另一方面，从一幅图到另一幅图可使用相同的附图标记来表示相同或类似的元件。

参照图2，重整反应器(未示出)可包括外篮和中心管(在此示出了其一部分)。

中心管壁12包括格栅元件22和穿孔板23，其被叠置和通过法兰24保持在一起，法兰24通过螺母固定至穿孔板23。

穿孔板元件23限定孔25，孔25具有约1-2厘米的直径。

所述穿孔板元件在径向上具有也为厘米级的厚度。

各格栅元件22旨在与催化剂(未示出)接触。

流体(未示出)旨在按照基本上径向流动而穿过中心管12的该部分。

各格栅元件22包括相邻地成对布置以形成片材的多条线26。

线26在纵向上延伸。

这些线26具有大致三角形形式的截面，所述三角形的顶点之一31面对穿孔板23，所述三角形的一个面29与所述催化剂接触。

旨在与所述固体颗粒接触的顶面29具有大约1或2毫米的宽度。

线26径向地朝着穿孔板23延伸并且具有例如约2-4毫米的厚度。

所述催化剂粒子可例如具有毫米级的尺寸，例如1.0-3.0毫米的平均颗粒直径。

由于两条相邻线之间的空间是相对受限的(小于催化剂颗粒的平均直径)，例如约半毫米，格栅元件22参与催化剂的保持并且尽管所述流体穿过壁也是如此。

局部连接体27使得可将所述线成对固定。

所述线和局部连接体27是通过3d打印以金属例如以铁、以钢、或其它这样的材料制造的。

这些连接体27在纵向上延伸达例如1或2毫米，并且在径向上具有大约1或2毫米的厚度。

各连接体27径向地在内部末端32和外部末端33之间延伸。

外部末端33在所述线的顶面29以内，即内部末端33比这些表面29更靠近于穿孔板23。

各连接体27因此与在该连接体附近的相邻线的部分一起限定纵向地延伸(此处延伸达1或2毫米)的凹槽35。这些凹槽35是与在相应线之间的空间连贯的，从而容许所述固体颗粒的更好循环。

在该实例中，该连接体27是彼此对齐的。

因此，各个将两条线彼此固定的局部连接体27与各自将这两条线之一固定至另一条线的两个局部连接体对齐。各格栅元件22因此限定多组局部连接体，各组局部连接体是彼此对齐的。这些组倾向于使所述格栅元件略微变硬(挺直)。

另一方面，在图3的实施方式中，将线26’彼此固定的局部连接体27’是交错的，并且布置成使连接体之间的距离最大化，从而使得可获得特别柔性的格栅元件。

回到图2，在格栅元件22的末端处的线26a、26b具有比其它线26的径向厚度大的径向厚度，例如当线26的厚度为4毫米时为厘米级的厚度。这使得可防止颗粒经由在这些末端线下面穿过的路径而循环。

还可提供增强线、特别是具有与线26a、26b的厚度相同或接近的厚度的主线26d，和具有比线26a、26b的厚度小、但是比线26的厚度大、例如大约7或8毫米的厚度的辅助增强线26c。这些增强线能够使得可限制当该元件经历朝着穿孔板23的径向负荷时格栅元件22的变形。

参照图4，区别于末端线26a”、26b”的线26”、26”’各自具有相对厚的末端区域28”。对于这些线26”、26”’的每一个，相应的区域28”位于该线的末端处。

替代地，在一种未示出的有利的实施方式中，区别于末端线的线各自在其两个末端的每一个处具有超厚度。

这些在各线的末端处的超厚度区域使得可增强过滤，因为这些区域28”防止所述颗粒通过在这些末端下面穿过的通道而循环。

除了位于所述末端之一处的这些超厚度之外，各线26”还在其长度的全部上面具有相对相同的截面，其为三角形或喇叭形式。

另一方面，线26”’具有其它超厚度区域30，这些区域30占据相应线的长度的仅一部分，例如2或3厘米长，并且径向地延伸达与在各线的末端处的超厚度区域28”的厚度相等的厚度。

此处，这些区域30是交错布置的，即使这些超厚度区域30在所述格栅元件的全部上面分布。

此外，末端线26a”、26b”还具有相对更大的厚度，例如与在各线的末端处的超厚度区域28”的厚度相等的厚度。