一种密封织物材质的异构化反应器构件及其制备方法
【专利摘要】一种密封织物材质的异构化反应器构件，其为一多层织物缝合构造，包括上铺设层、中间层和下铺设层，上、下铺设层均采用陶瓷纤维织物结构，织物结构采用单层或多层叠加铺设的陶瓷纤维布，中间层采用不锈钢金属箔片。该反应器构件也可是由多个织物单元块组合拼接而成；织物单元块为一前述的多层织物缝合构造，多个织物单元块是通过连接件组合拼接而成。该反应器构件的制备包括：先设计织物单元块尺寸，并对上铺设层、中间层、下铺设层进行裁剪；然后按照前述方案逐层铺设；再进行叠加缝合，得到织物单元块；最后通过连接件将各织物单元块组合拼接成一整体。本发明的产品耐高温性能好、成本低、制作方便、可显著改善异构化反应器催化剂使用效果。
【专利说明】
一种密封织物材质的异构化反应器构件及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种反应器内构件及其制备方法，尤其涉及一种制备二甲苯用的异构化反应器构件及其制备方法。
【背景技术】
[0002]二甲苯广泛应用于涂料、树脂、染料、油墨等行业作为溶剂，用于医药、炸药、农药等行业作为合成单体或溶剂，也可作为高辛烷值汽油组分等用途，是有机化工的重要原料。歧化法是制备二甲苯的重要方法，异构化反应器是其核心装置。
[0003]现有国外设计的异构化反应器为径向固定床，器内催化剂上部的密封采用的是不锈钢板制成的钟罩形式，悬挂在反应器顶部封头上。钟罩的作用是引导进入反应器的油气进入器壁上的扇形管，由扇形管将油气均匀分配到整个床层，避免油气从顶部直接进入到催化剂床层。钟罩的存在将反应器内分为两个空间，一个是钟罩与扇形管之间的环隙，一个是钟罩与中心管之间的环形空间。这两个空间内都需要装填相应数量的催化剂和瓷球，特别是钟罩与中心管之间，需要装填足够数量的催化剂作为塌落和密封使用。
[0004]现有设计的异构化反应器在芳烃联合装置上已得到广泛使用，但该结构也存在以下不足:不锈钢材质钟罩设计和制造较为繁琐，安装和拆卸也耗时较长;必须装填一定高度的密封层催化剂，一般占总催化剂质量的6%?10%，密封层催化剂一般是无效的；催化剂装填数量有变化时，钟罩高度调整较为复杂，加长或截断工作量较大;钟罩不锈钢结构不利于催化剂的密相装填，一般只能采用布袋装填;对催化剂的装填堆比有严格的要求，催化剂生产时需要严格控制堆密度。
[0005]针对以上不锈钢钟罩存在的问题，如果能开发一种新的材料来替代不锈钢钟罩并克服现有不锈钢钟罩所存在的各种问题，这对本领域技术人员来说将具有重要意义。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是，克服以上【背景技术】中提到的不足和缺陷，提供一种结构简单、耐高温性能好、成本低、制作方便、通用性好、且可显著改善催化剂使用效果的密封织物材质的异构化反应器构件，还相应提供一种工艺简单、效率高、成本低、易于操作和工业化的前述异构化反应器构件的制备方法。
[0007]为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种密封织物材质的异构化反应器构件，所述异构化反应器构件为一多层织物缝合构造，包括上铺设层、中间层和下铺设层，所述上铺设层和下铺设层均采用耐高温的陶瓷纤维织物结构，所述陶瓷纤维织物结构采用单层或多层叠加铺设的陶瓷纤维布，所述中间层采用耐高温的不锈钢金属箔片。
[0008]作为一个总的技术构思，本发明还提供一种更优选的密封织物材质的异构化反应器构件，所述异构化反应器构件是由多个织物单元块组合拼接而成;所述织物单元块为一多层织物缝合构造，包括上铺设层、中间层和下铺设层，所述上铺设层和下铺设层均采用耐高温的陶瓷纤维织物结构，所述陶瓷纤维织物结构采用单层或多层叠加铺设的陶瓷纤维布，所述中间层采用耐高温的不锈钢金属箔片；多个所述的织物单元块是通过连接件组合拼接而成。
[0009]本发明的上述技术方案主要基于以下原理和思路:
为了解决现有不锈钢钟罩存在的种种问题，需要寻求一种替代的构件，这种构件的改进方式可以多种多样，可以从结构上、使用上，也可以从材料上，而我们经过反复论证，确定选择从构件制作材料上寻求突破；
经过我们的反复实验和研究，我们总结得出，应用于二甲苯异构化反应器的构件材料至少需要满足以下技术要求如下:I)能承受500°C以上的高温，在氢气或氧气气氛下不变形、不分解;2)在油汽中不发生反应;3)具有较好的密封性，能阻止包括氢气、轻烃、芳烃等物质的穿过;4)还具有较好的力学性能，在使用过程中不能出现撕裂破碎等问题;5)易于安装铺设操作；
基于这样的研究结论，我们创新性地提出采用耐高温的密封织物来作为二甲苯异构化反应器的构件制作材料，此种选材、加工及应用方式在本领域尚属首次。采用耐高温的密封织物来作为二甲苯异构化反应器的构件制作材料，一方面可大大改善催化剂的使用效果，另一方面可以不受反应器内构件形式的影响，避免因内构件而影响到二甲苯异构化催化剂的推广应用。
[0010]上述优选的密封织物材质的异构化反应器构件中，更优选的:所述连接件包括缝合在织物单元块边缘的连接带和连接套，所述连接带和连接套均为耐高温的陶瓷纤维织物，设于一个织物单元块上的连接带通过穿设在另一相邻织物单元块的连接套上使两个相邻的织物单元块组合拼接成一整体。
[0011]上述优选的密封织物材质的异构化反应器构件中，更优选的:所述织物单元块呈矩形，且矩形的一边缝合有多个与相邻织物单元块的连接套相对接的连接带，矩形相邻的另一边缝合有多个与相邻织物单元块的连接带相对接的连接套;所述连接套与连接带相互垂直布置。
[0012]上述优选的密封织物材质的异构化反应器构件中，更优选的:所述陶瓷纤维布是采用石英纤维、高硅氧纤维、铝硅酸纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维中至少一种纤维材料编织成的平纹布、缎纹布或斜纹布。
[0013]上述优选的密封织物材质的异构化反应器构件中，更优选的:所述不锈钢金属箔片选用304L不锈钢材料或316L不锈钢材料。
[0014]上述优选的密封织物材质的异构化反应器构件中，更优选的:所述陶瓷纤维织物结构的厚度为0.4?1.2mm ；所述中间层的厚度为0.03?0.1mm。由于本发明独特的选择，这使得应用于异构化反应器后可将构件厚度做得很薄，这样的薄型软质织物结构又便于进行分块制作，方便剪裁，更有利于通过拼接方式来获得各种形状、尺寸及结构的构件，大大提高本发明技术方案的通用性。
[0015]作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的异构化反应器构件的制备方法，包括以下步骤:
裁剪:在本步骤中，按照所述异构化反应器构件大小设计织物单元块尺寸，并根据织物单元块尺寸对所述上铺设层、中间层、下铺设层进行裁剪;所述裁剪步骤中，中间层的边长尺寸一般比上铺设层和下铺设层的边长小I?2cm; 铺设:在本步骤中，按照设计的层铺方案将裁剪好的上铺设层、中间层、下铺设层逐层铺设；
叠加缝合:在本步骤中，采用工业缝纫机对铺设好的各层材料进行叠加缝合，得到织物单元块；
连接缝合:在本步骤中，先将所述连接件缝制在各织物单元块上，再通过所述连接件将各织物单元块组合拼接成一整体，得到异构化反应器构件。
[0016]上述的制备方法，优选的，所述叠加缝合步骤中是采用“米”字形缝合方式，其中“米”字形缝合单元尺寸为20?50cm，叠加缝合采用95TEX单股纱线，采用单针双行缝合方式，针距为2.5?3针/cm;织物单元块边缘采用内翻边缝合方式，翻边宽度为I?2cm。
[0017]上述的制备方法，优选的，所述连接件包括连接带和连接套，所述连接带采用双层
0.18?0.2mm平纹石英纤维布锁边缝合方式，连接带宽度为I?1.5cm，长度为8?10cm，连接带采用双针缝合方式缝合于织物单元块的边缘，缝合采用95TEX单股纱线，双针间距为0.5?I cm;同一织物单元块上相邻两个连接带的间距为1?15cm ο
[0018]上述的制备方法，优选的，所述连接套采用双层0.18?0.2mm平纹石英纤维布锁边缝合方式，连接套的宽度为I?1.5cm，连接套的长度比连接带的宽度大0.3?0.5cm;同一织物单元块上相邻两个连接套的间距为10?15cm。
[0019]由上可见，在本发明异构化反应器构件的制备方法中，可采用工业缝纫机进行制备，不仅效率高，而且制造成本低，易于操作和实现工业化。
[0020]上述本发明的密封织物材质的异构化反应器构件及其制备方法不仅适用于二甲苯异构化反应器，同样也可适用于芳烃联合装置等类似工况的反应器环境。
[0021]与现有技术相比，本发明的优点在于:
(1)通过采用本发明密封织物材质的异构化反应器构件，不仅可以节省密封层催化剂用量(约占全部催化剂数量的8%?10%);且密封织物构件下全部为有效催化剂，利于密相装填，还可以增大原有反应器的有效装填体积；另外，密封织物构件与催化剂同时塌落，避免了因塌落高度预估不准带来的风险；
(2)本发明获得的密封织物材质的异构化反应器构件不仅结构简单，且耐温性能可以达到800°C，同时透气率低，密封性好；
(3)本发明获得的密封织物材质的异构化反应器构件具有较好的力学性能，且柔性的材质便于分块制备、易于拼接，可根据各种反应器尺寸进行设计，易于铺设和加工，可操作性强，通用性强；
(4)本发明提供的密封织物原材料均已国产化，成本较低，设计和装配施工简单，易于加工制备，易于实现工业化。
【附图说明】
[0022]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本发明实施例1中织物单元块的照片。
[0024]图2为本发明实施例1中四个织物单元块组合拼接后的照片。
[0025]图3为本发明实施例1中四个织物单元块组合拼接处的局部放大照片。
[0026]图4为本发明实施例2中织物单元块的照片。
【具体实施方式】
[0027]为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
[0028]除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
[0029]除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
[0030]实施例1:
一种如图1-图3所示本发明的密封织物材质的异构化反应器构件，该异构化反应器构件是由多个呈正方形的织物单元块组合拼接而成；每个织物单元块为一多层织物缝合构造，包括上铺设层、中间层和下铺设层的三明治结构，其中，上铺设层和下铺设层均采用陶瓷纤维织物结构，该陶瓷纤维织物结构采用单层铺设的斜纹石英纤维布，该斜纹石英纤维布的厚度为0.7mm，编织参数为经密12根/厘米，玮密10根/厘米，中间层采用一层厚度为
0.03mm的316L不锈钢箔片。多个前述的织物单元块是通过连接件组合拼接而成。
[0031]如图1-图3所示，本实施例中的连接件包括缝合在织物单元块边缘的连接带和连接套，该连接带和连接套均为陶瓷纤维织物，且织物单元块的一边缝合有3个与相邻织物单元块的连接套相对接的连接带，织物单元块的另一边也缝合有3个与相邻织物单元块的连接带相对接的连接套;连接套与连接带相互垂直布置。设于一个织物单元块上的连接带通过穿设在另一相邻织物单元块的连接套上使两个相邻的织物单元块组合拼接成一整体。
[0032]本实施例上述的密封织物材质的异构化反应器构件的制备方法，具体包括以下步骤:
(I)将上铺设层和下铺设层的斜纹石英纤维布以及中间层的316L不锈钢箔片按照设计织物单元块尺寸裁剪，其中中间层的边长尺寸比上铺设层和下铺设层的边长小1.5cm。
[0033](2)将裁剪好的上述材料按照一层0.7mm斜纹石英纤维布、一层0.03mm的316L不锈钢箔片、一层0.7mm斜纹石英纤维布方式叠加铺设。
[0034](3)采用工业缝纫机对铺设好的各层材料进行叠加缝合，缝合时采用“米”字形缝合方式，其中“米”字形缝合单元尺寸为30cm，缝合采用95TEX单股纱线，采用单针双行缝合方式，针距为2.5针/cm;织物单元块边缘采用内翻边缝合方式，翻边宽度为1.5cm；叠加缝合后得到织物单元块。
[0035](4)在缝合好的各织物单元块上缝合连接带与连接套，连接带采用0.18mm平纹石英纤维布双层锁边缝合方式，连接带宽度为Icm，长度为8cm，连接带采用双针缝合方式缝合于织物单元块的边缘，双针间距为0.5cm，缝合采用95TEX单股纱线;在此织物连接带后侧以及与其相邻接的织物单元块边缘对应处缝合耐高温的陶瓷纤维连接套，连接套采用0.18_平纹石英纤维布双层锁边缝合方式，连接套与连接带垂直，连接套的宽度为lcm，连接套的长度比连接带宽度大0.3cm。同一织物单元块上相邻两个连接带或连接套的间距均为1cm0
[0036]本实施例1制备的耐高温织物单元块的照片如图1所示，多个织物单元块通过连接件组合拼接后的照片如图2、图3所示。
[0037]参照GB/T 3923.1-2013《纺织品织物拉伸性能一第I部分:断裂强力和断裂延伸率的测定(条样法)》对制备的耐高温密封织物在反应器气氛条件下的耐温性能进行了测试，经450°C、0.6MPa反应气压力、300小时的热考核后样品的力学性能为934N，样品力学性能较考核前未出现明显下降，可以满足异构化反应器构件的应用要求。
[0038]实施例2:
一种如图4所示本发明的密封织物材质的异构化反应器构件，该异构化反应器构件是由多个呈正方形的织物单元块组合拼接而成;每个织物单元块为一多层织物缝合构造，包括上铺设层、中间层和下铺设层的三明治结构，其中，上铺设层和下铺设层均采用陶瓷纤维织物结构，该陶瓷纤维织物结构采用单层铺设的斜纹碳化硅纤维布，该斜纹碳化硅纤维布的厚度为0.4mm，编织参数为经密9根/厘米，玮密5根/厘米，中间层采用一层厚度为0.05mm的304L不锈钢箔片。多个前述的织物单元块是通过连接件组合拼接而成。
[0039]本实施例中的连接件包括缝合在织物单元块边缘的连接带和连接套，该连接带和连接套均为陶瓷纤维织物，且织物单元块的一边缝合有3个与相邻织物单元块的连接套相对接的连接带，织物单元块的另一边也缝合有3个与相邻织物单元块的连接带相对接的连接套;连接套与连接带相互垂直布置。设于一个织物单元块上的连接带通过穿设在另一相邻织物单元块的连接套上使两个相邻的织物单元块组合拼接成一整体。
[0040]本实施例上述的密封织物材质的异构化反应器构件的制备方法，具体包括以下步骤:
(I)将上铺设层和下铺设层的斜纹碳化硅纤维布以及中间层的304L不锈钢箔片按照设计织物单元块尺寸裁剪，其中中间层的边长尺寸比上铺设层和下铺设层的边长小2cm。
[OO41 ] (2)将裁剪好的上述材料按照一层0.4mm斜纹碳化娃纤维布、一层0.05mm的304L不锈钢箔片、一层0.4mm斜纹碳化硅纤维布方式叠加铺设。
[0042](3)采用工业缝纫机对铺设好的各层材料进行叠加缝合，缝合时采用“米”字形缝合方式，其中“米”字形缝合单元尺寸为30cm，缝合采用95TEX单股纱线，采用单针双行缝合方式，针距为3针/cm;织物单元块边缘采用内翻边缝合方式，翻边宽度为2cm;叠加缝合后得到织物单元块。
[0043](4)在缝合好的各织物单元块上缝合连接带与连接套，连接带采用0.2mm平纹石英纤维布双层锁边缝合方式，连接带宽度为1.5cm，长度为10cm，连接带采用双针缝合方式缝合于织物单元块的边缘，双针间距为1.0cm，缝合采用95TEX单股纱线;在此织物连接带后侧以及与其相邻接的织物单元块边缘对应处缝合耐高温的陶瓷纤维连接套，连接套采用
0.2mm平纹石英纤维布双层锁边缝合方式，连接套与连接带垂直，连接套的宽度为1.5cm，连接套的长度比连接带宽度大0.5cm。同一织物单元块上相邻两个连接带或连接套的间距均为15cm0
[0044]本实施例2制备的耐高温织物单元块的照片如图4所示。
[0045]参照GB/T 3923.1-2013《纺织品织物拉伸性能一第I部分:断裂强力和断裂延伸率的测定(条样法)》对制备的耐高温密封织物在反应器气氛条件下的耐温性能进行了测试，经380°C、0.6MPa反应气压力、500小时的热考核后样品的力学性能为914N，样品力学性能较考核前未出现明显下降，可以满足异构化反应器构件的应用要求。
[0046]同时，我们对上述实施例的产品还开展了空气中500 °C、48h+800 °C、8h耐温性试验，力学性能为905N，力学性能无明显下降，证明密封织物的耐温性可以达到500 °C以上。
【主权项】
1.一种密封织物材质的异构化反应器构件，其特征在于:所述异构化反应器构件为一多层织物缝合构造，包括上铺设层、中间层和下铺设层，所述上铺设层和下铺设层均采用陶瓷纤维织物结构，所述陶瓷纤维织物结构采用单层或多层叠加铺设的陶瓷纤维布，所述中间层采用不锈钢金属箔片。2.一种密封织物材质的异构化反应器构件，其特征在于:所述异构化反应器构件是由多个织物单元块组合拼接而成;所述织物单元块为一多层织物缝合构造，包括上铺设层、中间层和下铺设层，所述上铺设层和下铺设层均采用陶瓷纤维织物结构，所述陶瓷纤维织物结构采用单层或多层叠加铺设的陶瓷纤维布，所述中间层采用不锈钢金属箔片；多个所述的织物单元块是通过连接件组合拼接而成。3.根据权利要求2所述的密封织物材质的异构化反应器构件，其特征在于:所述连接件包括缝合在织物单元块边缘的连接带和连接套，所述连接带和连接套均为陶瓷纤维织物，设于一个织物单元块上的连接带通过穿设在另一相邻织物单元块的连接套上使两个相邻的织物单元块组合拼接成一整体。4.根据权利要求3所述的密封织物材质的异构化反应器构件，其特征在于:所述织物单元块呈矩形，且矩形的一边缝合有多个与相邻织物单元块的连接套相对接的连接带，矩形相邻的另一边缝合有多个与相邻织物单元块的连接带相对接的连接套;所述连接套与连接带相互垂直布置。5.根据权利要求1?4中任一项所述的密封织物材质的异构化反应器构件，其特征在于:所述陶瓷纤维布是采用石英纤维、高硅氧纤维、铝硅酸纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维中至少一种纤维材料编织成的平纹布、缎纹布或斜纹布。6.根据权利要求1?4中任一项所述的密封织物材质的异构化反应器构件，其特征在于:所述不锈钢金属箔片选用304L不锈钢材料或316L不锈钢材料。7.根据权利要求1?4中任一项所述的密封织物材质的异构化反应器构件，其特征在于:所述陶瓷纤维织物结构的厚度为0.4?1.2mm;所述中间层的厚度为0.03?0.1_。8.—种如权利要求2?7中任一项所述的异构化反应器构件的制备方法，包括以下步骤: 裁剪:在本步骤中，按照所述异构化反应器构件大小设计织物单元块尺寸，并根据织物单元块尺寸对所述上铺设层、中间层、下铺设层进行裁剪； 铺设:在本步骤中，按照设计的层铺方案将裁剪好的上铺设层、中间层、下铺设层逐层铺设； 叠加缝合:在本步骤中，采用工业缝纫机对铺设好的各层材料进行叠加缝合，得到织物单元块； 连接缝合:在本步骤中，先将所述连接件缝制在各织物单元块上，再通过所述连接件将各织物单元块组合拼接成一整体，得到异构化反应器构件。9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述叠加缝合步骤中是采用“米”字形缝合方式，其中“米”字形缝合单元尺寸为20?50cm，叠加缝合采用95TEX单股纱线，采用单针双行缝合方式，针距为2.5?3针/cm;织物单元块边缘采用内翻边缝合方式，翻边宽度为I?2cm010.根据权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于，所述连接件包括连接带和连接套，所述连接带采用双层0.18?0.2mm平纹石英纤维布锁边缝合方式，连接带宽度为I?.1.5cm，长度为8?1cm，连接带采用双针缝合方式缝合于织物单元块的边缘，缝合采用.95TEX单股纱线，双针间距为0.5?Icm;同一织物单元块上相邻两个连接带的间距为10?.15cm；所述连接套采用双层0.18?0.2mm平纹石英纤维布锁边缝合方式，连接套的宽度为I?.1.5cm，连接套的长度比连接带的宽度大0.3?0.5cm;同一织物单元块上相邻两个连接套的间距为10?15cm。
【文档编号】B01J8/02GK105879787SQ201610195014
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年3月31日
【发明人】易伟
【申请人】长沙晶优新材料科技有限公司