专利名称：径向固定床反应器的低阻气流均布器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种化学反应工程中固定床催化剂反应器中使用的气流均布器。
现有的固定床反应器结构如
图1所示，由中心流道，环形催化剂床层及环形流道组成。根据气态物料进出反应器位置的不同，可分为Z型离心流动形式，Z型向心流动形式，π型离心流动形式，π型向心流动形式等四种不同的结构形式(如图2－5所示)。不论那一种形式，中心流道和环形流道中的流动是变质量流动。催化剂床层上游流道内是分流流动，下游流道内是合流流动，由于两种流动的压力分布规律不同，沿反应器轴向催化剂床层两端压差往往变化很大，由此引起穿过床层的气态物料流速沿轴向分布不均匀，从而导致催化剂负荷不均匀，致使整个反应器的收率降低，并在催化剂床层内部某些区域产生过热和烧结。提高径向固定床反应器性能的关键之一，是使流过催化剂床层的气态物料流速沿轴向均匀分布(即气流均布)。现有的气流均布措施是在中心流道或环形流道内放置开孔率很小或开孔率不均布的分布筒(如图6)。这一措施虽然可以达到气流均布的目的，但分布筒的阻力很大，使用分布筒后，不仅能耗增加，且径向固定床反应器所具有的床层阻力小的优点也将被大部分或全部抵消。这一措施特别不适用于某些需在低压甚至负压下进行的反应过程。
本实用新型的目的在于避免上述现有技术中的缺点，提供一种低阻气流均布器－导流筒，它既能使气态物料沿轴向均匀地流过催化剂床层，又能降低能耗，且保持径向固定床反应器床层阻力低的优点，同样，也适用于那些在低压，甚至负压下操作的反应过程。
本实用新型的任务是这样实现的根据流体力学原理，改变中心流道内的压力分布形态，使之与环形流道内的压力一致，从而使催化剂床层两端压差值沿轴向亦保持一致，为此，在中心流道内设置与中心流道同轴的导流筒，作为气流均布器。导流筒的形态依据上述四种径向固定反应器气态物料流动形式导得了导流筒形状的微分方程。
Z型向心流动式d(A1A)d(za)=(2-β1)za+A1A-(2-β)(1-za)(za)2(A1A)3+λ12+aDa1(1)]]>Z型离心流动式d(A1A)d(za)=-(2-β1)(1-za)·A1A-(2-β)za(1-za)2(A1A)3+λ12·aDa1(2)]]>π型向心流动式d(A1A)d(za)=(2-β1)(za-1)·A1A+(2-β)(1-za)(A1A)3+λ12·aDa1·A1A(3)]]>π型离心流动式d(A1A)d(za)=(2-β1)(za-1)·A1A+(2-β)(1-za)(A1A)3+λ12·aDa1A1A(4)]]>式(1)～(4)中A－流道截面积，Z－流道中轴向距离α－床层高度，β－动量交换系数λ－流道内摩擦系数，Dα－流道当量直径其中带下标1的表示中心流道内的值，不带下标的表示环形流道内的值。
当径向固定床反应器的结构参数及流动参数确定后上述各参数中除中心流道截面积A1外，其他各值均为已知数，可由式(1)～(4)求解A1，待A1确定后，即可求得导流筒的形状。式(1)～(4)为非线性方程，需数值求解。无解析表达式。根据上述方程式求得的导流筒形状是母线为曲线的回转体；在加工时，可将回转体分成多节制造，然后串联，相互固定而成。为了便于加工，且保证气态物料流速沿轴向均布，可将母线为曲线的圆锥体形导流筒改为与其相近的母线为折线的圆锥体形导流筒。折线应尽量贴近曲线，一般可用三段以上折线来贴近曲线。这样，导流筒实际上由三节以上不同锥度的圆锥台和顶上一节圆锥串联，相互固定而成。导流筒材质可依据工作介质而定，可选金属或非金属材料制成。
附图的图面说明如下
图1为径向固定床反应器结构示意图。图中(1)中心道，(2)环形催化剂床层，(3)环形流道。(A)气体入口，(B)气体出口。
图2为径向固定床反应器Z型离心流动形式。图中(1)中心流道，(2)环形催化剂床层，(3)环形流道。(A)气体入口，(B)气体出口。
图3为径向固定床反应器Z型向心流动形式。图中(1)中心流道，(2)环形催化剂床层，(3)环形流道。(A)气体入口，(B)气体出口。
图4为径向固定床反应器π型离心流动形式。图中(1)中心流道，(2)环形催化剂床层，(3)环形流道。(A)气体入口，(B)气体出口。
图5为径向固定床反应器π型向心流动形式。图中(1)中心流道，(2)环形催化剂床层，(3)环形流道。(A)气体入口，(B)气体出口。
图6为设分布筒的径向固定床反应器结构示意图。图中(1)中心流道，(2)环形催化剂床层，(3)环形流道，(4)分布筒。(A)气体入口，(B)气体出口。
图7为本实用新型－设导流筒(5)的径向固定床反应器结构示意图。图中(1)中心流道，(2)环形催化剂床层，(3)环形流道，(5)导流筒。(A)气体入口，(B)气体出口。
图8为本实用新型－导流筒(5)的母线为折线的径向固定床反应器结构示意图。图中(1)中心流道，(2)环形催化剂床层，(3)环形流道，(5))导流筒。(A)气体入口，(B)气体出口。
本实用新型
以下结合附图作进一步详述在径向固定床反应器的壳体内同轴设置(由外向里)环形流道(3)、环形催化剂床层(2)、中心流道(1)；反应器的上端为气体入口(A)，下端为反应后的气体出口(B)；均布器为一个与中心流道(1)同轴的导流筒(5)。导流筒(5)的母线形状是根据图2、3、4、5四种径向固定床反应器气态物料流动形式导得的导流筒形状的微分方程(如″任务是这样实现″中叙述的)求得的，导流筒(5)形状是母线为曲线的回转体；加工时，可将回转体分成多节制造，然后串联，相互固定而成。为了便于加工，且保证气态物料流速沿轴向均布，可将母线为曲线的回转体形状的导流筒(5)改为与其相近的母线为折线的多节不同锥度圆锥体形的导流筒(5)。折线应尽量贴近曲线，一般可用三段以上折线来贴近曲线。这样，导流筒(5)实际上是由三节以上不同锥度的圆锥台和顶上一节圆锥串联，相互固定而成。
本实用新型与现有技术相比有如下优点1.采用导流筒后，能使气态物料沿轴向均匀地流过催化剂床层。
2.采用导流筒后，能降低能耗，能保证径向固定反应器阻力低的优点。
3.采用导流筒后，能耗低的优点更加适用于那些需在低压甚至负压下操作的反应过程。
权利要求1.一种径向固定床反应器的低阻气流均布器，其特征在于a，反应器的壳体内同轴设置(由外向里)环形流道(3)、环形催化剂床层(2)、中心流道(1)；b，反应器的上端为气体入口(A)，下端为反应后的气体出口(B)；c，均布器为一个与中心流道(1)同轴的导流筒(5)。
2.根据权利要求1所述的均布器，其特征在于导流筒(5)是以母线为曲线的回转体。
3.根据权利要求1所述的均布器，其特征在于导流筒(5)由三节以上不同锥度的圆锥台和顶上一节圆锥串联组成。
4.根据权利要求1所述的均布器，其特征在于导流筒(5)的母线为贴近曲线的折线。
专利摘要本实用新型的特征在于，均布器为一个与中心流道(1)同轴的导流筒(5)；是一种低阻的气流均布装置，既能使气态物料沿轴向均匀地流过催化剂床层，使催化剂床层两端压差沿轴向保持一致，又能降低能耗，且保持径向固定床反应器床层阻力低的优点。同样，也适用于那些在低压，甚至负压下操作的反应过程。
文档编号B01J8/02GK2131600SQ92224899
公开日1993年5月5日 申请日期1992年6月18日 优先权日1992年6月18日
发明者吴民权, 黄发瑞 申请人:中国石油化工总公司, 联合化学反应工程研究所华东化工学院分所