用于管道式气固相反应器的反应模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及化工反应设备技术领域，具体涉及一种用于管道式气固相反应器的反应模块。
【背景技术】
[0002]在工业生产技术领域，气固相接触反应，是将固相反应物或者催化剂加工成颗粒状，将其堆积在反应容器中，形成具有一定高度的床层，再让气相反应物加压通过床层，气相反应物通过床层时和固相反应物产生接触，从而完成气固相接触反应。
[0003]在工业生产技术领域，用于气固相接触反应的反应器主要有单层固定床反应器、多层塔式固定床反应器、列管团定床反应器、流化床反应器。
[0004]单层固定床反应器，通常采用为立式结构，其采用将进气套头和出气套头集成在反应器罐体上设计思路，进气套头上设置有气体进口，出气套头上设置有气体出口，将颗粒状固相反应物或者催化剂填充在反应器内腔内，对气相反应物进行加压，从气体进口进入反应器内腔，气固相接触反应产生的反应产物从气体出口输出。单层固定床反应器，如果要用于处理大流量气体反应物，如对天然气井输出的天然气进行脱硫处理，需要装填很多固相反应物或者催化剂颗粒，导致单层固定床反应器直径较大，高度较高，制造成本很高，固相反应物或者催化剂颗粒换装难度大，作业量也很大。
[0005]多层塔式固定床反应器，是将多个单层固定床按照塔式结构集成一个反应器，每个单层固定床装填固相反应物或者催化剂，让气相反应物逐个通过单层固定床，最后从气体出口输出。多层塔式固定床反应器，气相反应物会通过，每个单层固定床，大幅增加气相反应物和固相反应物的接触几率，提高气固相反应的充分性。如公开号为CN203183988U的中国专利文献，公开一种苯烷基化固定床反应器，包括筒体，筒体上、下端分别有入料口、出料口，入料口内设置入口分布器，出料口处有收集器，筒体内设置上下布置的数段固定床层，每段固定床层均包括催化剂层和瓷球层，催化剂层内设置温度计套管，相邻固定床层之间从上至下依次设置中间进料分布器和人孔，温度计套管、中间进料分布器和人孔均设置在筒体侧壁上。
[0006]多层塔式固定床反应器，由于多层塔式固定床反应器高度较高，需要采用专用的吊装设备协助固相反应物或者催化剂装卸；由于多层塔式固定床反应器每层的固相反应物或者催化剂的装填高度较高，经过长时间使用后，固相反应物或者催化剂被压实，卸除作业非常困难，作业人员的劳动强度很大，卸除作业产生的粉尘量很大，环保性差。每次装卸固相反应物或者催化剂颗粒的作业时间长，严重影响到正常生产作业。同时，多层塔式固定床反应器整体重量较大，需要坚固的基础支撑反应器，这就极大增加多层塔式固定床反应器的搭建成本。
[0007]列管式固定床反应器，由多根反应管并联构成，反应管内装填有颗粒状固相反应物或者催化剂，管径通常在25?50mm之间，长度一般在几米到数十米之间，管数可多达上万根。生产时，气相反应物在装填有颗粒状固相反应物或者催化剂的多根反应模块中迂回通过，从而大幅增加气相反应物和固相反应物的接触几率，提高气固相反应的充分性。但是，由于其直径小，长度长，固相反应物或者催化剂颗粒装填时，需要逐根装填，边装边测量每根反应模块中的固相反应物或者催化剂层高度，对每根反应器进行压差测试，作业人员的作业难度大，劳动强度大。
[0008]流化床反应器，也叫沸腾床反应器，其主要采用炉体结构，具体是在炉体壳体的底部设置进气口，炉体壳体的顶部设置出气口，在炉体壳体的中间部位设置固相反应物或者催化剂加料口，在炉体内腔的底部设置气体分布板。流化床反应器工作时，气相反应物从进气口进入，经气体分布以适当速度进入反应器内腔反应段，气相原料气将从加料口加入的固相反应物或者催化剂吹起，固相反应物或者催化剂漂浮在气体中做不规则的激烈运动，从而在反应器内腔反应段形成，流态化固相反应物或者催化剂沸腾层，固相反应物或者催化剂颗粒在气相反应物气流的作用下，发生碰撞和剪切摩擦，将固相反应物或者催化剂颗粒碰碎，固相反应物或者催化剂快速掺混，充分接触，产生气固反应，反应产生的气相反应产物从顶部的出气口输出。从出气口输出的还有大量的固相反应物或者催化剂颗粒，需要采用收尘系统回收气相反应产物中的固相颗粒，气固分离的要求也很高。
[0009]基于流化床反应器的工作原理，流化床反应器和其他气固相反应器相比，在体积上更大，结构上更复杂，制造成本更高，且固相反应物或者催化剂颗粒磨损流失严重，使用成本也更高，特别不适合使用表面型颗粒状催化剂的气固相反应，如对天然气井输出的天然气进行脱硫处理。
[0010]传统卧式气固相反应器，气体反应物经进气口进入后，刚开始还能在固相床层中均匀分布。但由于气体反应物比较轻，在固相床层中流动过程中逐渐向固相床层的上部聚集，气体反应物和固相反应物或者催化剂颗粒表面接触的机会也就越来越少，气体反应物转换越来越不充分。因此，卧式气固相反应器，很少用于气固相反应，特别是用于工业生产。[0011 ]综上所述，在工业生产技术领域，单层固定床反应器，存在气相反应物和固相反应物的接触反应不充分，反应物的转换不充分的技术问题;多层塔式固定床反应器，存在建设成本高且不能移动，同时固相反应物或者催化剂装卸难度高，作业人员劳动强度很大，环保性差，装卸作业周期长的技术问题;列管式固定床反应器，存在固相反应物或者催化剂装卸要求高，装卸难度大，装卸成本高的技术问题;流化床反应器，存在不适合使用表面型颗粒状催化剂的气固相反应的技术问题。
【发明内容】
[0012]本发明所要解决的技术问题是提供一种便于装卸固相反应物或者催化剂颗粒的用于管道式气固相反应器的反应模块，从而进一步增强气固相反应器工业生产中使用的方便性，大幅缩短固相反应物或者催化剂颗粒装卸周期，提高气固相反应器的适用范围。
[0013]本发明解决技术问题所采用的技术方案是:
[0014]用于管道式气固相反应器的反应模块，反应模块的一端具有公插接头，另一端具有母套接头，公插接头与母套接头之间的反应模块管腔为反应物容置腔，反应物容置腔的进气口和出气口均设置有气体分布板;顺着反应模块轴线方向，在母套接头外周、及靠近公插接头的反应模块外周，分别设置有紧固连接件的连接件和被连接件。
[0015]进一步，反应模块的反应物容置腔为具有缩径结构的圆筒状内腔，缩径结构为向内筒腔体内突出的环形台阶状壁体。
[0016]进一步，反应模块的反应物容置腔的进气口段和出气口段均具有缩径结构。
[0017]进一步，紧固连接件为具有锁体和扣体的锁扣。
[0018]进一步，在反应模块公插接头外圈设置有至少一个O型密封圈。
[0019]进一步，反应模块外周壁体上，沿着反应模块轴线方向，成对开设有行走轮设置腔，行走轮设置腔中设置有行走轮，行走轮的轮沿露出行走轮设置腔，行走轮可沿着反应模块轴线方向转动。
[0020]本发明的用于管道式气固相反应器的反应模块适用于管道式气固相反应器，该管道式气固相反应器适用于天然气田的天然气脱硫处理，当然还适用于和天然气脱硫处理工艺相同或者相近的气固相反应，及采用单层固定床反应器、多层塔式固定床反应器、列管式固定床反应器能完成的气固相反应。
[0021]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0022]1、本发明的用于管道式气固相反应器的反应模块，采用可快速装配和快速拆卸的模块化结构，该模块化结构，既可直接将一根反应模块装配成可快速拆卸的单管管道式气固相反应器，也可将多根反应模块快速串接装配成可快速拆卸的分段管道式气固相反应器。采用可快速装配和快速拆卸的模块化结构，该模块化结构，使管道式气固相反应器的固相床层的更换操作极其简单，更换周期极短，使管道式气固相反应器，更适用于需要不间断或者短间断处理的气体反应物进行处理，如对天然气井喷出的天然气的脱硫处理。
[0023]由反应模块构成的分段管道式反应器主体，具有相互连通、间隔设置的固相床层，且在进入每个固相床层前对气体反应物流进行均匀化重新分布，确保气体反应物气流在固相床层中以平推流流型推进，对固相床层流出的气体反应产物气流进行汇聚，确保气体反应产物气流输出最大化，使管道式气固相反应器具有进行级联反应的能力。在所有反应模块中装填相同的固相反应物或者催化剂颗粒时，可以用来对气体反应物进行多级提纯处理，用于提高气体最终反应产物的纯度;在所有反应模块中装填的固相反应物或者催化剂颗粒种类上存在差异时，可以用来对气体反应物进行逐类去除杂质处理;从而提高管道式气固相反应器的应用能力和应用深度。
[0024]由于采用模块化设计和制造，结构更简单、制造难度更低，能实现批量制造，且固相反应物或者催化剂颗粒的装填和卸除可以在工厂完成，极大降低管道式气固相反应器的制造难度、维护难度，也相应降低管道式气固相反应器的制造成本、使用成本和维护成本；更换固相床层时