专利名称：反应器的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种反应器，其结构大致为围绕一基本垂直走向的轴线对称的圆筒，并具有一个壳体，在壳体内至少有一个环形散装充填物，它充填有松散材料，并由内、外格栅加以约束，而在其下侧由一块从壳体底部向上支承的平板所约束。
本发明还涉及本发明的反应器在压力摆动吸附过程中的应用。
以如由专利EP-B 0 402 783公开的一般型反应器还有一种应用领域。它们可用于气体和活性材料之间的名目最为繁多的反应，其中的活性材料以松散形式出现。活性材料可例如是一种吸附剂或一种催化剂。反应器可包括若干类型的活性材料，并可由一个以上的床或一个散装充填物构成。这时，一个散装充填物同轴地被一个紧邻的散装充填物所包围。
在反应阶段，通过将反应气体输入至壳体和外筐或外格栅之间的空间，使反应气体大致径向地通过充填有松散的活性材料的床引向反应器的对称轴线，并再从内筐或内格栅内的空间将其输出。在吸附反应情况，活性材料(吸附剂)的反应率随反应时间的增加而降低。因此，吸附剂必须按定期的时间间隔加以还原。
吸附剂的还原原则上可按两种不同方法进行。这样，在还原阶段，首先将还原气体通过活性材料的散装充填物，与欲提纯的气体相比，这种还原气体具有不同的化学成分和/或不同的热力学状态。一般，通过活性材料散装充填物的还原气体的温度高于吸附阶段期间通过散装充填物的气体混合物的温度；于是这称为T(温度)S(摆动)A(吸附)过程。但是，被装载的吸附剂也可通过散装充填物内的压力降低而还原；于是这称为P(压力)S(摆动)A(吸附)过程。显然，此技术的普通技术人员还知道TSA和PSA过程的多种混合形式。
在反应器中产生的反应可由例如通过吸附而使气体混合物分离，或由通过从欲提纯的气体中吸附而去除不需要的成分构成。后者的一个实例是从输出至低温空气分馏车间的空气中分离水分和/或二氧化碳。这时，放入至充填床中的松散材料起吸附剂的作用，并可由例如分子筛、沸石和/或氧化铝凝胶(alugel)构成。
在反应阶段或吸附阶段，欲提纯的空气被引导通过床或散装充填物，而水和/或二氧化碳在此工序中被释放给活性材料，也即，被吸附于此。而在还原阶段，通过将还原气体，例如氮气，通过包含吸附剂的床，使得从空气中去除的物质会被再次吸附。在这工序中，如上所述，一般，不同于吸附阶段的温度和/或压力占优势。
此外，最初提及的那类反应器可用于催化反应，例如，用于从燃烧车间的废气中去除NOx。这时，松散材料例如由掺有金属的分子筛颗粒构成。
此类反应器结构的中心问题是必须在反应器的顶部区域避免称为旁通的流动。为此目的，在反应器的顶部区域设置了一个包含散装充填材料的死滞空间，流动不通过它，或只有一点通过它，此死滞空间抵销散装充填物2至5％的压缩，这在散装充填物的充填和启动；以及相关的下降后是不可避免的。
在此文开始提及的这类反应器也在高流通量的压力摆动还原吸附车间中应用，如在所谓“无热量干燥器”或真空还原PSA过程，用于从空气中生产O2，或从鼓风炉气体中进行CO2分离。在这些PSA过程中，还原阶段中的压降必须保持尽可能地低。特别在从外侧至内侧的吸附工序期间一这意味输入气体径向地从外侧通过散装充填物流至内侧一和通过压降的还原及相伴随的从内侧至外侧的冲洗期间，在每一情况，在气体输入量最大位置，通道的面积也最大，从而总压降为最小。此事实有效地强化了解吸附作用，从而改进了加工装填料。
在压力摆动还原吸附器中，由于吸附作用和解吸附作用引起的温度差很低，因此装载散装充填物的格栅可设计成，如穿孔的薄片，不需采取特殊措施以抵销对温度变化的反应；这大大降低反应器的生产成本。
但是，在PSA过程的情况下，采用径向流动反应器的中心问题是，由于此后的压力频繁改变一按约0.5至10分钟的间隔进行吸附和解吸附阶段的转换，一上死滞空间区域的损失就变得显著了，结果，当已知应用的反应器结构，特别是应用于TSA过程的已知反应器结构简单地用于PSA过程时，就不可能再有吸引人的过程设计。
因此，本发明的根本目的在于将文首提及的反应器进一步发展至这样的程序，即在避免于反应器顶部区域产生旁路的同时，能使在吸附和解吸附中流动没有通过的、作为死滞空间的散装充填物尽可能地少，这样，压力降低期间产品成分的损失会减少。
此目的通过在反应器顶部区域加宽散装充填物这一方法而达到。
根据本发明提出的反应器实施例，在反应器顶部区域加宽散装充填物的方法可由下述方法加以设计在反应器的上部区域，外格栅以气体可透过的方式与反应器壳体连接，而内格栅或一些内格栅则向外呈锥形加宽。
这些结构措施可获得散装充填物在反应器顶部区域的加宽，这样做首先由于压缩减少了在散装充填物中的降落，并由于底部面积比上述的扩张，减少了相关的旁通风险。其次，与已知的具有穹形外、内格栅的反应器结构相比，结构大为简化。此外，采用这一方法，能获得在顶部区域通过锥形加宽内格栅或一些内格栅的均匀流动，其结果是，由于通道内面积的显著增加，在反应器顶部区域的流动阻力确实下降，而在过去，通过此外的流动是差的。
根据本发明的反应器的另一优异实施例，内格栅或一些格栅在与基本垂直走向的轴线成1至45°的角度下向外加宽。根据本发明发展的另一优异实施例，外格栅或最外的格栅在与水平线成0至45°的角度下与反应器壳体相连接。
在本发明提出的反应器的进一步发展中，建议内格栅或一些内格栅向外加宽的高度最好位于外格栅以气体可透过方式与反应器壳体连接的高度。
在外格栅和反应器壳体间的连接与上反应器边缘之间的距离最好位于散装充填物的径向充填厚度的80至130％之间。
现在将根据附图所示的两个示例性实施例对发明加以更为详尽的描述。
图1和2表示本发明提出的反应器示例性实施例的基本结构连同它们的本质性特征。为简单起见，附图是十分示意性的，特别是反应器的外部尺寸和材料厚度之间的比例并不对应真实尺寸。
如图1和2所示，反应器基本构造成一个围绕轴线15对称的圆筒。它在外侧被壳体7约束，壳体7具有上、下穹顶盖。上穹顶盖有一个或多个口1，用于装载散装充填材料。假如反应器具有两个或更多的散装充填物9、9’，于是，如图2所示，要设置分隔口1、1’以装载散装充填材料。在下穹顶盖中，设置了入口13和出口12，使得气体或气体混合物能分别输入反应器和从反应器中取出。此外，为流动性散装充填材料设置了出口孔11、11’。为使散装充填的材料或若干种材料能均匀、完全地装载散装充填空间而要求设置的口1、1’的数目可根据专业知识的计算来确定。
图1表示本发明提出的反应器，在其内侧布置着一个环形散装充填物9；此散装充填物由两个圆筒形筐或格栅一外格栅6和内格栅5所约束。散装充填物9的底部被平板14所封闭，一般，此平板通过呈星形布置的肋刚性地固定至壳体7的下穹顶盖上，为清楚起见，肋在图中未表示。散装充填物9由松散材料构成。在反应器的特定应用中，它是吸附材料，但它同样也可用松散的催化剂加以充填。
按照本发明，反应器上部区域中的外格栅6按气体可透过的方式通过连接格栅4与反应器壳体连接，而内格栅5则在此区域呈园锥形地向外(2)加宽。
欲提纯的气体，如空气，通过入口孔13流入反应器下部区域，并被平板14的下侧所偏转，这时，任何可沉降的水分将被分离出来。然后气体流入壳体7和外格栅6之间的外环形空间10。由此，气体以径向分量流过散装充填物9或吸附床，进入内环形空间8。在内格栅2加宽的环形空间8的区域中，最好布置一个排气锥体3。此排气锥体3首先减少气体侧的死滞空间，其次可能改善流过散装充填物顶部区域的流动。
从环形空间8，纯净气体通过出口孔12重又从反应器中取出。
假如在反应中必需有还原，则在还原阶段，例如氮气的还原气体按反方向输入通过散装充填物9。
与图1所示的反应器结构相反，在图2所示的本发明反应器的内侧布置着两件环形散装充填物9,9’；而外散装充填物9’由两个圆筒形筐或格栅6或5’所约束，内散装充填物9由两个圆筒形格栅5’和5所约束。如上所述，对每一散装充填物9、9’必须设置单独的散装充填材料的装载口1、1’和卸载口11、11’。
在具有两件或更多的散装充填物9、9’的情况，最外的格栅6也在反应器的上部区域按气体可透过的方式通过如连接格栅4与反应壳体7连接。内格栅5、5’在反应器的上部区域向外呈锥形地加宽。而外或最外的格栅6在与水平线成0至45°的角度下与反应器壳体7连接，内格栅5、5’在与反应器基本垂直走向的轴线15成1至45°的角度下向外加宽2、2’。
本发明提出的反应器特别适用于压力摆动吸附过程，在此过程中，在吸附阶段期间，欲提纯或分馏的气体混合物由外侧通过散装充填物9流向内侧，而压力降低则发生于逆流动方向，即由内侧至外侧。
以下本发明具体给出了两个平行布置的反应器的结构数据和参数，这两个平等布置的反应器用于生产氧气的真空压力摆动吸附车间空气流入量10000m3(S.T.P.)/h,1bar,20℃，吸附周期35秒还原真空泵的有效抽真空能力为20000m3/h，最终压力为0.15bar。容器外径3.2m外格栅分子筛直径3.0m内格栅分子筛直径0.6m总高度4.8m顶部区域位于自3.8至4.8m的高度内格栅直径位于容器壁1.0m处的顶部锥角11.3°分子筛质量18500Kg，其流通流量17800Kg(相当97％)。
权利要求
1.一种反应器，其结构为围绕一垂直走向的轴线对称的圆筒，并具有一个壳体，在壳体内有至少一个环形散装充填物，它充填有松散材料，并由内、外格栅加以约束，而在其下侧由一块从壳体底部向上支承的平板所约束，其特征在于，在反应器的顶部区域设置了加宽散装充填物(9,9’)的装置。
2.如权利要求1的反应器，其特征在于，在反应器上部区域，外格栅或最外的格栅(6)以气体可透过的方式与反应器壳体(7)在(4)处连接，而内格栅或一些内格栅(5,5’)呈锥状地向外加宽(2,2’)。
3.如权利要求1或2的反应器，其特征在于，外格栅或最外格栅(6)在与水平线成0°至45°的角度下与反应器壳体(7)于(4)处连接。
4.如前述权利要求之一的反应器，其特征在于，内格栅或一些内格栅(5,5’)在与垂直走向的轴线(15)成1°至45°的角度下向外加宽(2,2’)。
5.如前述权利要求之一的反应器，其特征在于，内格栅或一些内格栅(5,5’)向外加宽(2,2’)的高度位于外格栅(6)以气体可透过方式与反应器壳体(7)连接的高度处。
6.如前述权利要求之一的反应器，其特征在于，外格栅或最外格栅(6)和反应器壳体(7)间的连接与上反应器边缘之间的距离处于散装充填物(9)的径向充填厚度的80至130％之间。
7.如前述权利要求之一的反应器，其特征在于，用于减少环形空间(8)的排气锥体(3)处于内格栅(5,5’)在环形空间(8)中向外加宽(2,2’)的区域，所述区域处于散装充填物(9,9’)内，用于气体进入和/或除去。
8.如权利要求1至7中任何一项所述的反应器在压力摆动吸附过程中的用途，其特征在于，欲提纯或分馏的气体混合物在吸收阶段由外侧通过散装充填物(9)流向内侧，而压力降低则发生于逆流动方向，即由内侧至外侧。
全文摘要
一种反应器,其结构大致为围绕一基本垂直轴线对称的圆筒,并具有一壳体,壳体内有环形散装充填物,它充填有松散材料并由内、外格栅加以约束,在其下侧由一块从壳体底部向上支承的平板所约束,在反应器的顶部区域设置了加宽散装充填物的装置。从而避免了反应器顶部区域产生旁路,使在吸附或反应中流动没有通过的、作为死滞空间的散装充填物尽可能地少,因而压力降低期间产品成分的损失减少。
文档编号B01D53/047GK1220184SQ9812156
公开日1999年6月23日 申请日期1998年10月22日 优先权日1997年10月22日
发明者乌尔里希·冯·格明根 申请人:林德股份公司