用于管道式氣固相反應(yīng)器的反應(yīng)模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及化工反應(yīng)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于管道式氣固相反應(yīng)器的反應(yīng)模塊。
【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)物加壓通過床層，氣相反應(yīng)物通過床層時(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)。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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，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。如公開號(hào)為CN203183988U的中國(guó)專利文獻(xiàn)，公開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。
[0006]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。
[0007]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，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。
[0008]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。
[0009]基于流化床反應(yīng)器的工作原理，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。
[0010]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)也就越來越少，氣體反應(yīng)物轉(zhuǎn)換越來越不充分。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)。[0011 ]綜上所述，在工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，單層固定床反應(yīng)器，存在氣相反應(yīng)物和固相反應(yīng)物的接觸反應(yīng)不充分，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)換不充分的技術(shù)問題;多層塔式固定床反應(yīng)器，存在建設(shè)成本高且不能移動(dòng)，同時(shí)固相反應(yīng)物或者催化劑裝卸難度高，作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度很大，環(huán)保性差，裝卸作業(yè)周期長(zhǎng)的技術(shù)問題;列管式固定床反應(yīng)器，存在固相反應(yīng)物或者催化劑裝卸要求高，裝卸難度大，裝卸成本高的技術(shù)問題;流化床反應(yīng)器，存在不適合使用表面型顆粒狀催化劑的氣固相反應(yīng)的技術(shù)問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0012]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種便于裝卸固相反應(yīng)物或者催化劑顆粒的用于管道式氣固相反應(yīng)器的反應(yīng)模塊，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。
[0013]本實(shí)用新型解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0014]用于管道式氣固相反應(yīng)器的反應(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;順著反應(yīng)模塊軸線方向，在母套接頭外周、及靠近公插接頭的反應(yīng)模塊外周，分別設(shè)置有緊固連接件的連接件和被連接件。
[0015]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。
[0016]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)。
[0017]進(jìn)一步，緊固連接件為具有鎖體和扣體的鎖扣。
[0018]進(jìn)一步，在反應(yīng)模塊公插接頭外圈設(shè)置有至少一個(gè)O型密封圈。
[0019]進(jìn)一步，反應(yīng)模塊外周壁體上，沿著反應(yīng)模塊軸線方向，成對(duì)開設(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，行走輪可沿著反應(yīng)模塊軸線方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0020]本實(shí)用新型的用于管道式氣固相反應(yīng)器的反應(yīng)模塊適用于管道式氣固相反應(yīng)器，該管道式氣固相反應(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)。
[0021 ]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0022]1、本實(shí)用新型的用于管道式氣固相反應(yīng)器的反應(yīng)模塊，采用可快速裝配和快速拆卸的模塊化結(jié)構(gòu)，該模塊化結(jié)構(gòu)，既可直接將一根反應(yīng)模塊裝配成可快速拆卸的單管管道式氣固相反應(yīng)器，也可將多根反應(yīng)模塊快速串接裝配成可快速拆卸的分段管道式氣固相反應(yīng)器。采用可快速裝配和快速拆卸的模塊化結(jié)構(gòu)，該模塊化結(jié)構(gòu)，使管道式氣固相反應(yīng)器的固相床層的更換操作極其簡(jiǎn)單，更換周期極短，使管道式氣固相反應(yīng)器，更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。
[0023]由反應(yīng)模塊構(gòu)成的分段管道式反應(yīng)器主體，具有相互連通、間隔設(shè)置的固相床層，且在進(jìn)入每個(gè)固相床層前對(duì)氣體反應(yīng)物流進(jìn)行均勻化重新分布，確保氣體反應(yīng)物氣流在固相床層中以平推流流型推進(jìn)，對(duì)固相床層流出的氣體反應(yīng)產(chǎn)物氣流進(jìn)行匯聚，確保氣體反應(yīng)產(chǎn)物氣流輸出最大化，使管道式氣固相反應(yīng)器具有進(jìn)行級(jí)聯(lián)反應(yīng)的能力。在所有反應(yīng)模塊中裝填相同的固相反應(yīng)物或者催化劑顆粒時(shí)，可以用來對(duì)氣體反應(yīng)物進(jìn)行多級(jí)提純處理，用于提高氣體最終反應(yīng)產(chǎn)物的純度;在所有反應(yīng)模塊中裝填的固相反應(yīng)物或者催化劑顆粒種類上存在差異時(shí)，可以用來對(duì)氣體反應(yīng)物進(jìn)行逐類去除雜質(zhì)處理;從而提高管道式氣固相反應(yīng)器的應(yīng)用能力和應(yīng)用深度。
[0024]由于采用模塊化設(shè)計(jì)和制造，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、制造難度更低，能實(shí)現(xiàn)批量制造，且固相反應(yīng)物或者催化劑顆粒的裝填和卸除可以在工廠完成，極大降低管道式氣固相反應(yīng)器的制造難度、維護(hù)難度，也相應(yīng)降低管道式氣固相反應(yīng)器的制造成本、使用成本和維護(hù)成本；更換固相床層