一種密封織物材質的異構化反應器構件及其制備方法
【專利摘要】一種密封織物材質的異構化反應器構件，其為一多層織物縫合構造，包括上鋪設層、中間層和下鋪設層，上、下鋪設層均采用陶瓷纖維織物結構，織物結構采用單層或多層疊加鋪設的陶瓷纖維布，中間層采用不銹鋼金屬箔片。該反應器構件也可是由多個織物單元塊組合拼接而成；織物單元塊為一前述的多層織物縫合構造，多個織物單元塊是通過連接件組合拼接而成。該反應器構件的制備包括：先設計織物單元塊尺寸，并對上鋪設層、中間層、下鋪設層進行裁剪；然后按照前述方案逐層鋪設；再進行疊加縫合，得到織物單元塊；最后通過連接件將各織物單元塊組合拼接成一整體。本發明的產品耐高溫性能好、成本低、制作方便、可顯著改善異構化反應器催化劑使用效果。
【專利說明】
一種密封織物材質的異構化反應器構件及其制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種反應器內構件及其制備方法，尤其涉及一種制備二甲苯用的異構化反應器構件及其制備方法。
【背景技術】
[0002]二甲苯廣泛應用于涂料、樹脂、染料、油墨等行業作為溶劑，用于醫藥、炸藥、農藥等行業作為合成單體或溶劑，也可作為高辛烷值汽油組分等用途，是有機化工的重要原料。歧化法是制備二甲苯的重要方法，異構化反應器是其核心裝置。
[0003]現有國外設計的異構化反應器為徑向固定床，器內催化劑上部的密封采用的是不銹鋼板制成的鐘罩形式，懸掛在反應器頂部封頭上。鐘罩的作用是引導進入反應器的油氣進入器壁上的扇形管，由扇形管將油氣均勻分配到整個床層，避免油氣從頂部直接進入到催化劑床層。鐘罩的存在將反應器內分為兩個空間，一個是鐘罩與扇形管之間的環隙，一個是鐘罩與中心管之間的環形空間。這兩個空間內都需要裝填相應數量的催化劑和瓷球，特別是鐘罩與中心管之間，需要裝填足夠數量的催化劑作為塌落和密封使用。
[0004]現有設計的異構化反應器在芳烴聯合裝置上已得到廣泛使用，但該結構也存在以下不足:不銹鋼材質鐘罩設計和制造較為繁瑣，安裝和拆卸也耗時較長;必須裝填一定高度的密封層催化劑，一般占總催化劑質量的6%?10%，密封層催化劑一般是無效的；催化劑裝填數量有變化時，鐘罩高度調整較為復雜，加長或截斷工作量較大;鐘罩不銹鋼結構不利于催化劑的密相裝填，一般只能采用布袋裝填;對催化劑的裝填堆比有嚴格的要求，催化劑生產時需要嚴格控制堆密度。
[0005]針對以上不銹鋼鐘罩存在的問題，如果能開發一種新的材料來替代不銹鋼鐘罩并克服現有不銹鋼鐘罩所存在的各種問題，這對本領域技術人員來說將具有重要意義。

【發明內容】

[0006]本發明所要解決的技術問題是，克服以上【背景技術】中提到的不足和缺陷，提供一種結構簡單、耐高溫性能好、成本低、制作方便、通用性好、且可顯著改善催化劑使用效果的密封織物材質的異構化反應器構件，還相應提供一種工藝簡單、效率高、成本低、易于操作和工業化的前述異構化反應器構件的制備方法。
[0007]為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為一種密封織物材質的異構化反應器構件，所述異構化反應器構件為一多層織物縫合構造，包括上鋪設層、中間層和下鋪設層，所述上鋪設層和下鋪設層均采用耐高溫的陶瓷纖維織物結構，所述陶瓷纖維織物結構采用單層或多層疊加鋪設的陶瓷纖維布，所述中間層采用耐高溫的不銹鋼金屬箔片。
[0008]作為一個總的技術構思，本發明還提供一種更優選的密封織物材質的異構化反應器構件，所述異構化反應器構件是由多個織物單元塊組合拼接而成;所述織物單元塊為一多層織物縫合構造，包括上鋪設層、中間層和下鋪設層，所述上鋪設層和下鋪設層均采用耐高溫的陶瓷纖維織物結構，所述陶瓷纖維織物結構采用單層或多層疊加鋪設的陶瓷纖維布，所述中間層采用耐高溫的不銹鋼金屬箔片；多個所述的織物單元塊是通過連接件組合拼接而成。
[0009]本發明的上述技術方案主要基于以下原理和思路:
為了解決現有不銹鋼鐘罩存在的種種問題，需要尋求一種替代的構件，這種構件的改進方式可以多種多樣，可以從結構上、使用上，也可以從材料上，而我們經過反復論證，確定選擇從構件制作材料上尋求突破；
經過我們的反復實驗和研究，我們總結得出，應用于二甲苯異構化反應器的構件材料至少需要滿足以下技術要求如下:I)能承受500°C以上的高溫，在氫氣或氧氣氣氛下不變形、不分解;2)在油汽中不發生反應;3)具有較好的密封性，能阻止包括氫氣、輕烴、芳烴等物質的穿過;4)還具有較好的力學性能，在使用過程中不能出現撕裂破碎等問題;5)易于安裝鋪設操作；
基于這樣的研究結論，我們創新性地提出采用耐高溫的密封織物來作為二甲苯異構化反應器的構件制作材料，此種選材、加工及應用方式在本領域尚屬首次。采用耐高溫的密封織物來作為二甲苯異構化反應器的構件制作材料，一方面可大大改善催化劑的使用效果，另一方面可以不受反應器內構件形式的影響，避免因內構件而影響到二甲苯異構化催化劑的推廣應用。
[0010]上述優選的密封織物材質的異構化反應器構件中，更優選的:所述連接件包括縫合在織物單元塊邊緣的連接帶和連接套，所述連接帶和連接套均為耐高溫的陶瓷纖維織物，設于一個織物單元塊上的連接帶通過穿設在另一相鄰織物單元塊的連接套上使兩個相鄰的織物單元塊組合拼接成一整體。
[0011]上述優選的密封織物材質的異構化反應器構件中，更優選的:所述織物單元塊呈矩形，且矩形的一邊縫合有多個與相鄰織物單元塊的連接套相對接的連接帶，矩形相鄰的另一邊縫合有多個與相鄰織物單元塊的連接帶相對接的連接套;所述連接套與連接帶相互垂直布置。
[0012]上述優選的密封織物材質的異構化反應器構件中，更優選的:所述陶瓷纖維布是采用石英纖維、高硅氧纖維、鋁硅酸纖維、氧化鋁纖維、碳化硅纖維中至少一種纖維材料編織成的平紋布、緞紋布或斜紋布。
[0013]上述優選的密封織物材質的異構化反應器構件中，更優選的:所述不銹鋼金屬箔片選用304L不銹鋼材料或316L不銹鋼材料。
[0014]上述優選的密封織物材質的異構化反應器構件中，更優選的:所述陶瓷纖維織物結構的厚度為0.4?1.2mm ；所述中間層的厚度為0.03?0.1mm。由于本發明獨特的選擇，這使得應用于異構化反應器后可將構件厚度做得很薄，這樣的薄型軟質織物結構又便于進行分塊制作，方便剪裁，更有利于通過拼接方式來獲得各種形狀、尺寸及結構的構件，大大提高本發明技術方案的通用性。
[0015]作為一個總的技術構思，本發明還提供一種上述的異構化反應器構件的制備方法，包括以下步驟:
裁剪:在本步驟中，按照所述異構化反應器構件大小設計織物單元塊尺寸，并根據織物單元塊尺寸對所述上鋪設層、中間層、下鋪設層進行裁剪;所述裁剪步驟中，中間層的邊長尺寸一般比上鋪設層和下鋪設層的邊長小I?2cm; 鋪設:在本步驟中，按照設計的層鋪方案將裁剪好的上鋪設層、中間層、下鋪設層逐層鋪設；
疊加縫合:在本步驟中，采用工業縫紉機對鋪設好的各層材料進行疊加縫合，得到織物單元塊；
連接縫合:在本步驟中，先將所述連接件縫制在各織物單元塊上，再通過所述連接件將各織物單元塊組合拼接成一整體，得到異構化反應器構件。
[0016]上述的制備方法，優選的，所述疊加縫合步驟中是采用“米”字形縫合方式，其中“米”字形縫合單元尺寸為20?50cm，疊加縫合采用95TEX單股紗線，采用單針雙行縫合方式，針距為2.5?3針/cm;織物單元塊邊緣采用內翻邊縫合方式，翻邊寬度為I?2cm。
[0017]上述的制備方法，優選的，所述連接件包括連接帶和連接套，所述連接帶采用雙層
0.18?0.2mm平紋石英纖維布鎖邊縫合方式，連接帶寬度為I?1.5cm，長度為8?10cm，連接帶采用雙針縫合方式縫合于織物單元塊的邊緣，縫合采用95TEX單股紗線，雙針間距為0.5?I cm;同一織物單元塊上相鄰兩個連接帶的間距為1?15cm ο
[0018]上述的制備方法，優選的，所述連接套采用雙層0.18?0.2mm平紋石英纖維布鎖邊縫合方式，連接套的寬度為I?1.5cm，連接套的長度比連接帶的寬度大0.3?0.5cm;同一織物單元塊上相鄰兩個連接套的間距為10?15cm。
[0019]由上可見，在本發明異構化反應器構件的制備方法中，可采用工業縫紉機進行制備，不僅效率高，而且制造成本低，易于操作和實現工業化。
[0020]上述本發明的密封織物材質的異構化反應器構件及其制備方法不僅適用于二甲苯異構化反應器，同樣也可適用于芳烴聯合裝置等類似工況的反應器環境。
[0021]與現有技術相比，本發明的優點在于:
(1)通過采用本發明密封織物材質的異構化反應器構件，不僅可以節省密封層催化劑用量(約占全部催化劑數量的8%?10%);且密封織物構件下全部為有效催化劑，利于密相裝填，還可以增大原有反應器的有效裝填體積；另外，密封織物構件與催化劑同時塌落，避免了因塌落高度預估不準帶來的風險；
(2)本發明獲得的密封織物材質的異構化反應器構件不僅結構簡單，且耐溫性能可以達到800°C，同時透氣率低，密封性好；
(3)本發明獲得的密封織物材質的異構化反應器構件具有較好的力學性能，且柔性的材質便于分塊制備、易于拼接，可根據各種反應器尺寸進行設計，易于鋪設和加工，可操作性強，通用性強；
(4)本發明提供的密封織物原材料均已國產化，成本較低，設計和裝配施工簡單，易于加工制備，易于實現工業化。
【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1為本發明實施例1中織物單元塊的照片。
[0024]圖2為本發明實施例1中四個織物單元塊組合拼接后的照片。
[0025]圖3為本發明實施例1中四個織物單元塊組合拼接處的局部放大照片。
[0026]圖4為本發明實施例2中織物單元塊的照片。
【具體實施方式】
[0027]為了便于理解本發明，下文將結合說明書附圖和較佳的實施例對本發明作更全面、細致地描述，但本發明的保護范圍并不限于以下具體的實施例。
[0028]除非另有定義，下文中所使用的所有專業術語與本領域技術人員通常理解的含義相同。本文中所使用的專業術語只是為了描述具體實施例的目的，并不是旨在限制本發明的保護范圍。
[0029]除非另有特別說明，本發明中用到的各種原材料、試劑、儀器和設備等均可通過市場購買得到或者可通過現有方法制備得到。
[0030]實施例1:
一種如圖1-圖3所示本發明的密封織物材質的異構化反應器構件，該異構化反應器構件是由多個呈正方形的織物單元塊組合拼接而成；每個織物單元塊為一多層織物縫合構造，包括上鋪設層、中間層和下鋪設層的三明治結構，其中，上鋪設層和下鋪設層均采用陶瓷纖維織物結構，該陶瓷纖維織物結構采用單層鋪設的斜紋石英纖維布，該斜紋石英纖維布的厚度為0.7mm，編織參數為經密12根/厘米，瑋密10根/厘米，中間層采用一層厚度為
0.03mm的316L不銹鋼箔片。多個前述的織物單元塊是通過連接件組合拼接而成。
[0031]如圖1-圖3所示，本實施例中的連接件包括縫合在織物單元塊邊緣的連接帶和連接套，該連接帶和連接套均為陶瓷纖維織物，且織物單元塊的一邊縫合有3個與相鄰織物單元塊的連接套相對接的連接帶，織物單元塊的另一邊也縫合有3個與相鄰織物單元塊的連接帶相對接的連接套;連接套與連接帶相互垂直布置。設于一個織物單元塊上的連接帶通過穿設在另一相鄰織物單元塊的連接套上使兩個相鄰的織物單元塊組合拼接成一整體。
[0032]本實施例上述的密封織物材質的異構化反應器構件的制備方法，具體包括以下步驟:
(I)將上鋪設層和下鋪設層的斜紋石英纖維布以及中間層的316L不銹鋼箔片按照設計織物單元塊尺寸裁剪，其中中間層的邊長尺寸比上鋪設層和下鋪設層的邊長小1.5cm。
[0033](2)將裁剪好的上述材料按照一層0.7mm斜紋石英纖維布、一層0.03mm的316L不銹鋼箔片、一層0.7mm斜紋石英纖維布方式疊加鋪設。
[0034](3)采用工業縫紉機對鋪設好的各層材料進行疊加縫合，縫合時采用“米”字形縫合方式，其中“米”字形縫合單元尺寸為30cm，縫合采用95TEX單股紗線，采用單針雙行縫合方式，針距為2.5針/cm;織物單元塊邊緣采用內翻邊縫合方式，翻邊寬度為1.5cm；疊加縫合后得到織物單元塊。
[0035](4)在縫合好的各織物單元塊上縫合連接帶與連接套，連接帶采用0.18mm平紋石英纖維布雙層鎖邊縫合方式，連接帶寬度為Icm，長度為8cm，連接帶采用雙針縫合方式縫合于織物單元塊的邊緣，雙針間距為0.5cm，縫合采用95TEX單股紗線;在此織物連接帶后側以及與其相鄰接的織物單元塊邊緣對應處縫合耐高溫的陶瓷纖維連接套，連接套采用0.18_平紋石英纖維布雙層鎖邊縫合方式，連接套與連接帶垂直，連接套的寬度為lcm，連接套的長度比連接帶寬度大0.3cm。同一織物單元塊上相鄰兩個連接帶或連接套的間距均為1cm0
[0036]本實施例1制備的耐高溫織物單元塊的照片如圖1所示，多個織物單元塊通過連接件組合拼接后的照片如圖2、圖3所示。
[0037]參照GB/T 3923.1-2013《紡織品織物拉伸性能一第I部分:斷裂強力和斷裂延伸率的測定(條樣法)》對制備的耐高溫密封織物在反應器氣氛條件下的耐溫性能進行了測試，經450°C、0.6MPa反應氣壓力、300小時的熱考核后樣品的力學性能為934N，樣品力學性能較考核前未出現明顯下降，可以滿足異構化反應器構件的應用要求。
[0038]實施例2:
一種如圖4所示本發明的密封織物材質的異構化反應器構件，該異構化反應器構件是由多個呈正方形的織物單元塊組合拼接而成;每個織物單元塊為一多層織物縫合構造，包括上鋪設層、中間層和下鋪設層的三明治結構，其中，上鋪設層和下鋪設層均采用陶瓷纖維織物結構，該陶瓷纖維織物結構采用單層鋪設的斜紋碳化硅纖維布，該斜紋碳化硅纖維布的厚度為0.4mm，編織參數為經密9根/厘米，瑋密5根/厘米，中間層采用一層厚度為0.05mm的304L不銹鋼箔片。多個前述的織物單元塊是通過連接件組合拼接而成。
[0039]本實施例中的連接件包括縫合在織物單元塊邊緣的連接帶和連接套，該連接帶和連接套均為陶瓷纖維織物，且織物單元塊的一邊縫合有3個與相鄰織物單元塊的連接套相對接的連接帶，織物單元塊的另一邊也縫合有3個與相鄰織物單元塊的連接帶相對接的連接套;連接套與連接帶相互垂直布置。設于一個織物單元塊上的連接帶通過穿設在另一相鄰織物單元塊的連接套上使兩個相鄰的織物單元塊組合拼接成一整體。
[0040]本實施例上述的密封織物材質的異構化反應器構件的制備方法，具體包括以下步驟:
(I)將上鋪設層和下鋪設層的斜紋碳化硅纖維布以及中間層的304L不銹鋼箔片按照設計織物單元塊尺寸裁剪，其中中間層的邊長尺寸比上鋪設層和下鋪設層的邊長小2cm。
[OO41 ] (2)將裁剪好的上述材料按照一層0.4mm斜紋碳化娃纖維布、一層0.05mm的304L不銹鋼箔片、一層0.4mm斜紋碳化硅纖維布方式疊加鋪設。
[0042](3)采用工業縫紉機對鋪設好的各層材料進行疊加縫合，縫合時采用“米”字形縫合方式，其中“米”字形縫合單元尺寸為30cm，縫合采用95TEX單股紗線，采用單針雙行縫合方式，針距為3針/cm;織物單元塊邊緣采用內翻邊縫合方式，翻邊寬度為2cm;疊加縫合后得到織物單元塊。
[0043](4)在縫合好的各織物單元塊上縫合連接帶與連接套，連接帶采用0.2mm平紋石英纖維布雙層鎖邊縫合方式，連接帶寬度為1.5cm，長度為10cm，連接帶采用雙針縫合方式縫合于織物單元塊的邊緣，雙針間距為1.0cm，縫合采用95TEX單股紗線;在此織物連接帶后側以及與其相鄰接的織物單元塊邊緣對應處縫合耐高溫的陶瓷纖維連接套，連接套采用
0.2mm平紋石英纖維布雙層鎖邊縫合方式，連接套與連接帶垂直，連接套的寬度為1.5cm，連接套的長度比連接帶寬度大0.5cm。同一織物單元塊上相鄰兩個連接帶或連接套的間距均為15cm0
[0044]本實施例2制備的耐高溫織物單元塊的照片如圖4所示。
[0045]參照GB/T 3923.1-2013《紡織品織物拉伸性能一第I部分:斷裂強力和斷裂延伸率的測定(條樣法)》對制備的耐高溫密封織物在反應器氣氛條件下的耐溫性能進行了測試，經380°C、0.6MPa反應氣壓力、500小時的熱考核后樣品的力學性能為914N，樣品力學性能較考核前未出現明顯下降，可以滿足異構化反應器構件的應用要求。
[0046]同時，我們對上述實施例的產品還開展了空氣中500 °C、48h+800 °C、8h耐溫性試驗，力學性能為905N，力學性能無明顯下降，證明密封織物的耐溫性可以達到500 °C以上。
【主權項】
1.一種密封織物材質的異構化反應器構件，其特征在于:所述異構化反應器構件為一多層織物縫合構造，包括上鋪設層、中間層和下鋪設層，所述上鋪設層和下鋪設層均采用陶瓷纖維織物結構，所述陶瓷纖維織物結構采用單層或多層疊加鋪設的陶瓷纖維布，所述中間層采用不銹鋼金屬箔片。2.一種密封織物材質的異構化反應器構件，其特征在于:所述異構化反應器構件是由多個織物單元塊組合拼接而成;所述織物單元塊為一多層織物縫合構造，包括上鋪設層、中間層和下鋪設層，所述上鋪設層和下鋪設層均采用陶瓷纖維織物結構，所述陶瓷纖維織物結構采用單層或多層疊加鋪設的陶瓷纖維布，所述中間層采用不銹鋼金屬箔片；多個所述的織物單元塊是通過連接件組合拼接而成。3.根據權利要求2所述的密封織物材質的異構化反應器構件，其特征在于:所述連接件包括縫合在織物單元塊邊緣的連接帶和連接套，所述連接帶和連接套均為陶瓷纖維織物，設于一個織物單元塊上的連接帶通過穿設在另一相鄰織物單元塊的連接套上使兩個相鄰的織物單元塊組合拼接成一整體。4.根據權利要求3所述的密封織物材質的異構化反應器構件，其特征在于:所述織物單元塊呈矩形，且矩形的一邊縫合有多個與相鄰織物單元塊的連接套相對接的連接帶，矩形相鄰的另一邊縫合有多個與相鄰織物單元塊的連接帶相對接的連接套;所述連接套與連接帶相互垂直布置。5.根據權利要求1?4中任一項所述的密封織物材質的異構化反應器構件，其特征在于:所述陶瓷纖維布是采用石英纖維、高硅氧纖維、鋁硅酸纖維、氧化鋁纖維、碳化硅纖維中至少一種纖維材料編織成的平紋布、緞紋布或斜紋布。6.根據權利要求1?4中任一項所述的密封織物材質的異構化反應器構件，其特征在于:所述不銹鋼金屬箔片選用304L不銹鋼材料或316L不銹鋼材料。7.根據權利要求1?4中任一項所述的密封織物材質的異構化反應器構件，其特征在于:所述陶瓷纖維織物結構的厚度為0.4?1.2mm;所述中間層的厚度為0.03?0.1_。8.—種如權利要求2?7中任一項所述的異構化反應器構件的制備方法，包括以下步驟: 裁剪:在本步驟中，按照所述異構化反應器構件大小設計織物單元塊尺寸，并根據織物單元塊尺寸對所述上鋪設層、中間層、下鋪設層進行裁剪； 鋪設:在本步驟中，按照設計的層鋪方案將裁剪好的上鋪設層、中間層、下鋪設層逐層鋪設； 疊加縫合:在本步驟中，采用工業縫紉機對鋪設好的各層材料進行疊加縫合，得到織物單元塊； 連接縫合:在本步驟中，先將所述連接件縫制在各織物單元塊上，再通過所述連接件將各織物單元塊組合拼接成一整體，得到異構化反應器構件。9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述疊加縫合步驟中是采用“米”字形縫合方式，其中“米”字形縫合單元尺寸為20?50cm，疊加縫合采用95TEX單股紗線，采用單針雙行縫合方式，針距為2.5?3針/cm;織物單元塊邊緣采用內翻邊縫合方式，翻邊寬度為I?2cm010.根據權利要求8或9所述的制備方法，其特征在于，所述連接件包括連接帶和連接套，所述連接帶采用雙層0.18?0.2mm平紋石英纖維布鎖邊縫合方式，連接帶寬度為I?.1.5cm，長度為8?1cm，連接帶采用雙針縫合方式縫合于織物單元塊的邊緣，縫合采用.95TEX單股紗線，雙針間距為0.5?Icm;同一織物單元塊上相鄰兩個連接帶的間距為10?.15cm；所述連接套采用雙層0.18?0.2mm平紋石英纖維布鎖邊縫合方式，連接套的寬度為I?.1.5cm，連接套的長度比連接帶的寬度大0.3?0.5cm;同一織物單元塊上相鄰兩個連接套的間距為10?15cm。
【文檔編號】B01J8/02GK105879787SQ201610195014
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月31日
【發明人】易偉
【申請人】長沙晶優新材料科技有限公司