管道式氣固相反應器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及化工反應設備技術領域，具體涉及一種管道式氣固相反應器。
【背景技術】
[0002]在工業生產技術領域，氣固相接觸反應，是將固相反應物或者催化劑加工成顆粒狀，將其堆積在反應容器中，形成具有一定高度的床層，再讓氣相反應物加壓通過床層，氣相反應物通過床層時和固相反應物產生接觸，從而完成氣固相接觸反應。在工業生產技術領域，用于氣固相接觸反應的反應器主要有單層固定床反應器、多層塔式固定床反應器、列管團定床反應器、流化床反應器。
[0003]單層固定床反應器，通常采用為立式結構，其采用將進氣套頭和出氣套頭集成在反應器罐體上設計思路，進氣套頭上設置有氣體進口，出氣套頭上設置有氣體出口，將顆粒狀固相反應物或者催化劑填充在反應器內腔內，對氣相反應物進行加壓，從氣體進口進入反應器內腔，氣固相接觸反應產生的反應產物從氣體出口輸出。單層固定床反應器，如果要用于處理大流量氣體反應物，如對天然氣井輸出的天然氣進行脫硫處理，需要裝填很多固相反應物或者催化劑顆粒，導致單層固定床反應器直徑較大，高度較高，制造成本很高，固相反應物或者催化劑顆粒換裝難度大，作業量也很大。
[0004]多層塔式固定床反應器，是將多個單層固定床按照塔式結構集成一個反應器，每個單層固定床裝填固相反應物或者催化劑，讓氣相反應物逐個通過單層固定床，最后從氣體出口輸出。多層塔式固定床反應器，氣相反應物會通過，每個單層固定床，大幅增加氣相反應物和固相反應物的接觸幾率，提高氣固相反應的充分性。如公開號為CN203183988U的中國專利文獻，公開一種苯烷基化固定床反應器，包括筒體，筒體上、下端分別有入料口、出料口，入料口內設置入口分布器，出料口處有收集器，筒體內設置上下布置的數段固定床層，每段固定床層均包括催化劑層和瓷球層，催化劑層內設置溫度計套管，相鄰固定床層之間從上至下依次設置中間進料分布器和人孔，溫度計套管、中間進料分布器和人孔均設置在筒體側壁上。
[0005]多層塔式固定床反應器，由于多層塔式固定床反應器高度較高，需要采用專用的吊裝設備協助固相反應物或者催化劑裝卸；由于多層塔式固定床反應器每層的固相反應物或者催化劑的裝填高度較高，經過長時間使用后，固相反應物或者催化劑被壓實，卸除作業非常困難，作業人員的勞動強度很大，卸除作業產生的粉塵量很大，環保性差。每次裝卸固相反應物或者催化劑顆粒的作業時間長，嚴重影響到正常生產作業。同時，多層塔式固定床反應器整體重量較大，需要堅固的基礎支撐反應器，這就極大增加多層塔式固定床反應器的搭建成本。
[0006]列管式固定床反應器，由多根反應管并聯構成，反應管內裝填有顆粒狀固相反應物或者催化劑，管徑通常在25?50mm之間，長度一般在幾米到數十米之間，管數可多達上萬根。生產時，氣相反應物在裝填有顆粒狀固相反應物或者催化劑的多根反應模塊中迂回通過，從而大幅增加氣相反應物和固相反應物的接觸幾率，提高氣固相反應的充分性。但是，由于其直徑小，長度長，固相反應物或者催化劑顆粒裝填時，需要逐根裝填，邊裝邊測量每根反應模塊中的固相反應物或者催化劑層高度，對每根反應器進行壓差測試，作業人員的作業難度大，勞動強度大。
[0007]流化床反應器，也叫沸騰床反應器，其主要采用爐體結構，具體是在爐體殼體的底部設置進氣口，爐體殼體的頂部設置出氣口，在爐體殼體的中間部位設置固相反應物或者催化劑加料口，在爐體內腔的底部設置氣體分布板。流化床反應器工作時，氣相反應物從進氣口進入，經氣體分布以適當速度進入反應器內腔反應段，氣相原料氣將從加料口加入的固相反應物或者催化劑吹起，固相反應物或者催化劑漂浮在氣體中做不規則的激烈運動，從而在反應器內腔反應段形成，流態化固相反應物或者催化劑沸騰層，固相反應物或者催化劑顆粒在氣相反應物氣流的作用下，發生碰撞和剪切摩擦，將固相反應物或者催化劑顆粒碰碎，固相反應物或者催化劑快速摻混，充分接觸，產生氣固反應，反應產生的氣相反應產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物或者催化劑顆粒，需要采用收塵系統回收氣相反應產物中的固相顆粒，氣固分離的要求也很高。
[0008]流化床反應器和其他氣固相反應器相比，在體積上更大，結構上更復雜，制造成本更高，且固相反應物或者催化劑顆粒磨損流失嚴重，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，如對天然氣井輸出的天然氣進行脫硫處理。
[0009]傳統臥式氣固相反應器，氣體反應物經進氣口進入后，剛開始還能在固相床層中均勻分布。但由于氣體反應物比較輕，在固相床層中流動過程中逐漸向固相床層的上部聚集，氣體反應物和固相反應物或者催化劑顆粒表面接觸的機會也就越來越少，氣體反應物轉換越來越不充分。因此，臥式氣固相反應器，很少用于氣固相反應，特別是用于工業生產。
[0010]綜上所述，在工業生產技術領域，現有的單層固定床反應器，其采用將進氣套頭和出氣套頭集成在反應器罐體上設計思路，無法拆卸。如果其中的一個組件報廢，整個單層固定床反應器報廢；固相床層更換時，需要在工作現場，采用人工方式清除反應器罐體內無法使用的固相床層，再采用人工方式向除反應器罐體內裝填新的固相床層;現有多層塔式固定床反應器，其采用具有地面基礎的塔式結構，固相床層從上到下順次間隔設置在塔式結構的設計思路。多層塔式固定床反應器裝備時，需要搭設固定支架，及采用大型吊裝設備作為組件運轉裝置才能實現。固相床層更換時，需要大型吊裝設備配合，才能逐層更換床層的固相床層;現有的列管式固定床反應器，其采用多根反應管并聯構成的設計思路。將多根反應模塊設置在容器，裝配難度大，裝配工作量也很大，相應地，更換反應模塊的作業難度也很大；固相床層更換時，需要采用人工逐根更換反應模塊內的固相床層，且還要確保每根反應模塊的固相床層高度一致，作業人員的作業難度大，勞動強度大。
【實用新型內容】
[0011]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種固相反應物或者催化劑顆粒裝卸方便的管道式氣固相反應器，從而進一步增強氣固相反應器工業生產中使用的方便性，大幅縮短固相反應物或者催化劑顆粒裝卸周期，提高氣固相反應器的適用范圍。
[0012]本實用新型解決技術問題所采用的技術方案是:
[0013]管道式氣固相反應器，包括具有進氣通道的進氣套頭，具有出氣通道的出氣套頭，兩端貫通具有中空反應物容置腔的管道式反應器主體，管道式反應器主體的一端具有公插接頭連接結構，另一端具有母套接頭連接結構，進氣套頭和出氣套頭具有與管道式反應器主體連接端相適配的連接結構，進氣套頭插接或者套接在管道式反應器主體的進氣端，出氣套頭插接或者套接在管道式反應器主體的出氣端，連接處設置有密封件;進氣套頭上設置有與進氣通道相連通的進氣管，出氣套頭上設置有與出氣通道相連通的出氣管;管道式反應器主體的反應物容置腔的進氣口和出氣口均設置有可拆卸的氣體分布板。
[0014]進一步，管道式反應器主體長度與反應物容置腔直徑之比大于或者等于3:1。
[0015]進一步，管道式反應器主體包括至少兩個反應模塊，反應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模塊管腔為反應物容置腔，反應物容置腔的進氣口和出氣口均設置有氣體分布板;至少兩個反應模塊通過后反應模塊的公插接頭插接前反應模塊的母套接頭順次串聯構成管道式反應器主體，連接處設置有密封件，前后兩個反應模塊，通過設置在前反應模塊母套接頭外周的緊固連接件的被連接件和對應設置在后反應模塊外周相適配的緊固連接件的連接件緊固連接。
[0016]進一步，反應模塊的反應物容置腔為具有縮徑結構的圓筒狀內腔，縮徑結構為向內筒腔體內突出的環形臺階狀壁體。
[0017]進一步，反應模塊的反應物容置腔的進氣口段和出氣口段均具有縮徑結構。
[0018]進一步，緊固連接件為具有鎖體和扣體的鎖扣。
[0019]進一步，密封件為設置在反應模塊的公插接頭外圈的至少一個O型密封圈。
[0020]進一步，管道式氣固相反應器，還包括套設在管道式反應器主體上的保護套管，保護套管兩端部分別集成有進氣套頭結構和出氣套頭結構，保護套管的進氣套頭結構部設置有進氣管，保護套管的出氣套頭結構部設置有出氣管。
[0021]進一步，保護套管包括開口端具有法蘭盤的U型管體，與法蘭盤固定連接的封口蓋板，保護套管的凹弧段具有出氣套頭結構，出氣套頭結構具有與管道式反應器主體的公插接頭相適配的母套接頭，出氣套頭結構上設置有出氣管，保護套管的開口段具有可拆卸的限位圈筒，限位圈筒具有與管道式反應器主體的母套接頭相適配的公插接頭，限位圈筒、法蘭盤、封口蓋板、及限位圈筒外周的管體構成保護套管的進氣套頭結構，限位圈筒外周的U型管體上設置有與限位圈筒內腔相連通的進氣管。
[0022]進一步，管道式氣固相反應器，管道式反應器主體外周壁體上，沿著管道式反應器主體軸線方向，成對開設有行走輪設置腔，行走輪設置腔中設置有行走輪，行走輪的輪沿露出行走輪設置腔，行走輪可沿著管道式反應器主體軸線方向轉動。
[0023]本實用新型的管道式氣固相反應器適用于天然氣田的天然氣脫硫處理，當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，及采用單層固定床反應器、多層塔式固定床反應器、列管式固定床反應器能完成的氣固相反應。
[0024]與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:
[0025]1、本實用新型的管道式氣固相反應器，可以采用設置成本很低的臥式布置方式進行設置，管道式氣固相反應器能快速轉移到新的工作環境中進行使用，氣固相反應的設備使用成本低;氣體反應物氣流以橫向均勻分布的平推流流型在固相床層中推進，吹動固相反應物或者催化劑顆粒，使固相床層保持較松散的狀態，從而使固相床層可以裝填更多催化劑，固相床層更深，氣體反應物可以和固相反應物或者催化劑顆粒表面產生充分接觸，氣體反應物轉換充分，轉換效率高。本實用新型的管道式氣固相反應器，采用模塊化分體設計，快速插接或者套接結構。只需簡單推頂操作，就能實現管道式反應器主體與進氣套頭、出氣套頭之間的裝配；只需簡單拉拔操作，就可以將管道式反應器主體從管道式氣固相反應器上拆離下來；只需取出公插接頭或者母套接頭氣體通道中的一塊氣體分布板，就可以實現固相床層的更換，固相床層更換時間都極短。從整體上看，固相反應物或者催化劑顆粒裝卸方便，裝卸周期短，固相床層更換對工業生產的影響很小，非常適用于需要不間斷或者短間斷處理的氣體反應物進行處理，如對天然氣井噴出的天然氣的脫硫處理。
[0026]相較于現有固定床反應器，本實用新型的管道式氣固相反應器，其可以采用設置成本很低的可移動臥式布置方式；固相床層長期保持松散狀態，固相床層深度可以較大，氣體反應物和固相反應物或者催化劑顆粒接觸充分，氣體反應物轉換充分，且轉換效率高，固相反應物或者催化劑使用效率高，使用成本低；固相反應物或者催化劑顆粒裝卸方便，固相床層裝卸周期短，更換時間極短，能實現氣體反應物轉換的快速恢復。
[0027]2、本實用新型的管道式氣固相反應器，通過優化管道式反應器主體長度與反應物容置腔直徑之比，使氣體反應物流動的均勻性得到提高，從而進一步提高氣體反應物轉換的充分性，提高氣體反應產物的質量，使本實用新型的管道式氣固相反應器更符合工業生產的需要;通過采用分段式模塊化構成管道式反應器主體，對管道式反應器主體固相床層設置結構進行優化，有效擴展管道式反應器主體內固相床層厚度，實現氣體反應物在管道式反應器主體進行級聯反應，從而使本實用新型的管道式反應器主體既可用于對氣體反應物進行多級提純處理，也可用于對