用于管道式氣固相反應器的反應模塊的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及化工反應設備技術領域，具體涉及一種用于管道式氣固相反應器的反應模塊。
【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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]基于流化床反應器的工作原理，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。
[0010]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。[0011 ]綜上所述，在工業生產技術領域，單層固定床反應器，存在氣相反應物和固相反應物的接觸反應不充分，反應物的轉換不充分的技術問題;多層塔式固定床反應器，存在建設成本高且不能移動，同時固相反應物或者催化劑裝卸難度高，作業人員勞動強度很大，環保性差，裝卸作業周期長的技術問題;列管式固定床反應器，存在固相反應物或者催化劑裝卸要求高，裝卸難度大，裝卸成本高的技術問題;流化床反應器，存在不適合使用表面型顆粒狀催化劑的氣固相反應的技術問題。
【實用新型內容】
[0012]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種便于裝卸固相反應物或者催化劑顆粒的用于管道式氣固相反應器的反應模塊，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。
[0013]本實用新型解決技術問題所采用的技術方案是:
[0014]用于管道式氣固相反應器的反應模塊，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;順著反應模塊軸線方向，在母套接頭外周、及靠近公插接頭的反應模塊外周，分別設置有緊固連接件的連接件和被連接件。
[0015]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。
[0016]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。
[0017]進一步，緊固連接件為具有鎖體和扣體的鎖扣。
[0018]進一步，在反應模塊公插接頭外圈設置有至少一個O型密封圈。
[0019]進一步，反應模塊外周壁體上，沿著反應模塊軸線方向，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，行走輪可沿著反應模塊軸線方向轉動。
[0020]本實用新型的用于管道式氣固相反應器的反應模塊適用于管道式氣固相反應器，該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。
[0021 ]與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:
[0022]1、本實用新型的用于管道式氣固相反應器的反應模塊，采用可快速裝配和快速拆卸的模塊化結構，該模塊化結構，既可直接將一根反應模塊裝配成可快速拆卸的單管管道式氣固相反應器，也可將多根反應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器。采用可快速裝配和快速拆卸的模塊化結構，該模塊化結構，使管道式氣固相反應器的固相床層的更換操作極其簡單，更換周期極短，使管道式氣固相反應器，更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。
[0023]由反應模塊構成的分段管道式反應器主體，具有相互連通、間隔設置的固相床層，且在進入每個固相床層前對氣體反應物流進行均勻化重新分布，確保氣體反應物氣流在固相床層中以平推流流型推進，對固相床層流出的氣體反應產物氣流進行匯聚，確保氣體反應產物氣流輸出最大化，使管道式氣固相反應器具有進行級聯反應的能力。在所有反應模塊中裝填相同的固相反應物或者催化劑顆粒時，可以用來對氣體反應物進行多級提純處理，用于提高氣體最終反應產物的純度;在所有反應模塊中裝填的固相反應物或者催化劑顆粒種類上存在差異時，可以用來對氣體反應物進行逐類去除雜質處理;從而提高管道式氣固相反應器的應用能力和應用深度。
[0024]由于采用模塊化設計和制造，結構更簡單、制造難度更低，能實現批量制造，且固相反應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器的制造難度、維護難度，也相應降低管道式氣固相反應器的制造成本、使用成本和維護成本；更換固相床層