CN101209402A

CN101209402A - 壳程多腔式多层床固定床反应器

Info

Publication number: CN101209402A
Application number: CNA2006101052916A
Authority: CN
Inventors: 邰向阳; 赵仕哲; 郭新峰
Original assignee: Xian Aerospace Huawei Chemical and Biologic Engineering Co Ltd
Current assignee: Xian Aerospace Huawei Chemical and Biologic Engineering Co Ltd
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2026-12-27
Also published as: CN101209402B

Abstract

本发明涉及一种壳程多腔式多层床固定床反应器。目前，列管式固定床反应器均采用壳程为一个腔室的结构，因而移热不均匀、热交换不充分、余热没有更好的利用。本发明的壳体由上壳体和下壳体构成，在每个壳体内在上管板和下管板之间沿壳体轴向设置两个壳程挡板，壳程挡板将壳体分为三个腔体，其两侧的腔体内设置反应管，两侧的腔体内设置有半圆形的三块折流板，因而管间热交换介质的流动形式为错流兼平行流。本发明使得在现有装备的条件下，制造大型反应器的能力提高了一倍；其反应器可应用于高负荷催化剂，且反应平稳、移热均匀、热交换充分、余热利用更加彻底。

Description

壳程多腔式多层床固定床反应器

技术领域：

本实用新型涉及一种壳程多腔式多层床固定床反应器，该种形式的反应器主要应用于大型丙烯酸等应用多层固定床进行气相氧化反应的领域。

背景技术：

随着化工行业的飞速发展，对化工装备的要求越来越趋向大型化，化工装备的大型化，无论从操作难易程度、节能降耗、降低生产运行成本等方面都有极大的好处。现有装置存在如下问题：1、装置的单台生产能力有限，无法满足市场发展的需求；2、装置使用时单位产出能耗大，有效利用率低，设备运行成本高；3、装置移热不均，设备内部温差大；4、反应余热太少，无法充分利用。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种适宜于大型装置的结构合理、移热均匀、能耗低的壳程多腔式多层床固定床反应器。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种壳程多腔体多层固定床反应器，包括上封头管箱1，上管板2、第一段壳体4、反应管5、中间管板9、第二段壳体13、下管板14、下封头管箱15等构成反应器主体，并采用泵进行循环，采用冷却器进行热交换，其特殊之处在于：所述的第一段壳体4内沿壳体轴向设置第一段壳程挡板8，挡板8将壳程分隔为三个腔体，其两侧腔体内设置反应管5；第一段壳体4外设置有第一段上环道3和第一段下环道7，在第一段上环道3和第一段下环道7之间分别设置有循环泵和冷却器，所述的上、下环道内的第一段壳体4上设置通孔；

所述的第二段壳体13内沿壳体轴向设置第二段壳程挡板16，挡板16将第二段壳体13分隔为三个腔体，其两侧腔体内设置反应管5；第二段壳体13外设置有第二段上环道10和第二段下环道12，在第二段上环道10和第二段下环道12之间分别设置有循环泵和冷却器，所述的上、下环道内的第二段壳体13上设置通孔。

上述的第一段壳体4和第二段壳体13两侧的腔体内的上、中、下部分别设置折流板8、16，中间折流板的形状为半圆板，上、下折流板的形状为圆心部位带半圆缺口的半圆板；中间折流板外径大小位于上、下折流板的外径和其半圆缺口的外径之间。

上述的腔体内的上、下折流板上由里向外按由小到大的规律设置小孔。

上述的反应器上的循环泵为单泵或双泵。

上述的多层固定床反应器由2-4层构成。

上述的壳程多腔体多层固定床反应器由左右对称的两部分焊接而成。

本实用新型相对于现有技术，其优点如下：

1、本实用新型的反应器采用了环道开孔设计，使换热介质能够均匀的从上、下环道出入反应器；

2、本实用新型的反应器降低了动能消耗，节约了运行成本；

3、本实用新型的反应器采用半圆形折流板，并采用径向扩孔技术，有效控制了反应器内部的轴向和径向温差；

4、本实用新型的反应器采用内部换热介质的流动形式为错流兼有少量平行流，提高了系统的热交换效率；

5、本实用新型的反应器提高了装置的生产能力；

6、本实用新型使加工反应器的能力提高了一倍。

附图说明：

图1为现有多床层反应器的结构示意图；

图2为本实用新型的反应器的结构示意图；

图3为本实用新型的壳体与壳程挡板的结构示意图；

图4为本实用新型单泵时下环道中热媒体流动形式图；

图5为本实用新型单泵时上环道中热媒体流动形式图；

图6为本实用新型双泵时下环道中热媒体流动形式图；

图7为本实用新型双泵时上环道中热媒体流动形式图；

图8为本实用新型的反应器内换热介质错流流动示意图；

图9为本实用新型的上、下折流板形状结构示意图；

图10为本实用新型的中间折流板形状结构示意图；

图11为本实用新型的反应器内换热介质平行流流动示意图；

图12为本实用新型的反应器环道内壳体上单泵时下环道中壳体开孔规律展开图；

图13为本实用新型的反应器环道内壳体上单泵时上环道中壳体开孔规律展开图；

图14为本实用新型的反应器环道内壳体上双泵时下环道中壳体一半的开孔规律展开图；

图15为本实用新型的反应器环道内壳体上双泵时上环道中壳体一半的开孔规律展开图。

具体实施方式：

参见图1，目前，列管式固定床反应器均采用壳程为一个腔室的结构，其使用时单位产出能耗大，有效利用率低，设备运行成本高；容易引起热量集中，难以均匀移出；且反应余热太少，无法充分利用。

参见图2、图3，对本实用新型实施的结构作进一步的阐述：本列管式固定床反应器包括上封头管箱1，上管板2、第一段壳体4、反应管5、第一段壳程挡板8、中间管板9、第二段壳体13、下管板14、下封头管箱15、第二段壳程挡板16等构成反应器主体，在第一段壳体4上设置有第一段上环道3和第一段下环道7，在第一段上环道3和第一段下环道7之间分别设置循环泵和冷却器，在所述的上、下环道内的第一段壳体4上开有尺寸不等的孔，通过设计孔的尺寸来决定流入反应器的换热介质的均匀程度；第一段壳体4内的上、中、下部安装有半圆形折流板6，安装在上、下部位的该折流板6上设置有小孔，其开孔规律为靠近折流板圆心部位小，按径向向外逐渐增大。在第二段上环道10和第二段下环道12之间也设置有循环泵和冷却器，在所述的上、下环道内的第二段壳体13上开有尺寸不等的孔，通过设计孔的尺寸来决定流入反应器的换热介质的均匀程度；第二段壳体13内安装有半圆形折流板11，该折流板11上设置有小孔，其开孔规律为靠近折流板圆心部位小，按径向向外逐渐增大。

参见图2、图3，本实用新型的反应器采用的循环技术，是在环道上设置有与泵连接的进出口，在反应器壳体4和13上开有尺寸不同的孔，通过设计覆盖在孔外盖板的开孔率来决定流入反应器的换热介质的均匀程度；使用时，原料气从反应器的顶部进入反应器内的反应管5，通过管内的催化剂床层，进行反应；反应过程放出热量，反应热由反应管传至热媒介质，由热媒介质通过循环将反应热移出反应器；热媒介质由轴流泵打入第一段下环道7，经反应器上的开孔等量、径向进入反应管间，带走反应热，再流入第一段上环道3。大量的热媒介质由轴流泵直接打入第一段下环道7；一小部分从第一段上环道3上经阀的控制，再经过冷却器后流入第一段下环道7。热媒介质在反应器内呈轴向错流兼有少量平行流流动。由于两段需要的温度不同，在第二段同样设置了一套热媒介质循环装置，其运行原理为：热媒介质由轴流泵打入第二段下环道12，经反应器上的开孔等量、径向进入反应管间，带走反应热，再流入第二段上环道10。热媒介质由轴流泵直接打入第二段下环道12；一部分从第二段上环道10经阀的控制，再经过冷却器后流入第二段下环道12，通过调节进入冷却器的热媒介质的流量来控制反应器管内的温度。

参见图4、图5、图6、图7，循环泵可为双泵或单台泵两种形式，具体如下：热媒介质从泵进入反应器的下环道，在下环道内反应器的壳体上开有尺寸不同的孔，覆盖在孔外盖板的开孔率不同，熔盐通过此孔等量径向的流进反应器管间，在反应器的每段(即第一段、第二段)内部，被分隔成3个腔体，中间腔体内无反应管，两边的腔体内有反应管，在此进行热交换。

在上环道内反应器的壳体上开有尺寸不同的孔，热媒介质通过此孔等量径向的流进反应器上环道。

参见图12、图13、图14、图15，反应器环道内壳体上的开有按规律排列的尺寸不等的孔，图12-15为的壳体开孔规律展开图，图中的箭头为热媒体在环道中的流动方向，图的两侧为环道开口。

参见图4、图12，连接在环道上的泵为单泵时，热媒介质从泵进入反应器的下环道，在下环道内反应器的壳体上开有尺寸不同的孔，其壳体上的孔的规律为从下环道进口，孔的尺寸依次从小到大，但距离泵口最远的孔突然变小。

参见图5，图13，连接在环道上的泵为单泵时，热媒介质通过此孔径向的流进反应器上环道，其壳体上的孔的规律为从上环道出口，孔的尺寸依次从小到大。

参见图6、图14，图14为本实用新型的反应器环道内壳体上双泵时下环道中壳体一半的开孔规律展开图；

在连接在环道上的泵为双泵时，热媒介质从泵进入反应器的下环道，在下环道内反应器的壳体上开有尺寸不同的孔，其壳体上的孔的规律为从下环道进口，孔的尺寸依次从大到小，但下环道进口的第一个孔较小。

参见图7，图15，图15为本实用新型的反应器环道内壳体上双泵时上环道中壳体一半的开孔规律展开图。

连接在环道上的泵为双泵时，热媒介质通过此孔径向的流进反应器上环道，其壳体上的孔的规律为从上环道出口，孔的尺寸依次从小到大。

参见图8，反应器的每段(即第一段、第二段)内部，被分隔成3个腔体，中间腔体内无反应管，两边的腔体内有反应管，在此进行热交换。热媒介质经下环道流入反应器后，先均匀的流向中间；通过下折流板靠近挡板部位的缺口后，又开始向反应器壁方向流动，流过中间折流板的外沿后，改变方向流向中心，通过上折流板靠近挡板部位的缺口后，再均匀的流向反应器壁，穿过反应器壳体上的开孔，流入上环道，形成错流。

参见图9、图10，壳体内的折流板有上下折流板和中间折流板两种形状。壳体内的上、中、下部安装有半圆形折流板，安装在上、下部位的该折流板上设置有小孔，其开孔规律为靠近折流板圆心部位小，按径向向外逐渐增大。

折流板的数量视每段的管长确定，数量为3、5等奇数，但安装顺序为外形大的排在奇数，外形小的排在偶数位。

参见图11，热媒介质经下环道流入反应器后，在均匀的向中间流动的过程中，流向上方，穿过折流板后，又均匀的流向反应器壁，穿过反应器壳体上的开孔，流入上环道，形成平行流。

Claims

1.一种壳程多腔体多层固定床反应器，包括上封头管箱(1)，上管板(2)、第一段壳体(4)、反应管(5)、中间管板(9)、第二段壳体(13)、下管板(14)、下封头管箱(15)等构成反应器主体，并采用泵进行循环，采用冷却器进行热交换，其特征在于：所述的第一段壳体(4)内沿壳体轴向设置第一段壳程挡板(8)，挡板(8)将壳程分隔为三个腔体，其两侧腔体内设置反应管(5)；第一段壳体(4)外设置有第一段上环道(3)和第一段下环道(7)，在第一段上环道(3)和第一段下环道(7)之间分别设置有循环泵和冷却器，所述的上、下环道内的第一段壳体(4)上设置通孔；

所述的第二段壳体(13)内沿壳体轴向设置第二段壳程挡板(16)，挡板(16)将第二段壳体(13)分隔为三个腔体，其两侧腔体内设置反应管(5)；第二段壳体(13)外设置有第二段上环道(10)和第二段下环道(12)，在第二段上环道(10)和第二段下环道(12)之间分别设置有循环泵和冷却器，所述的上、下环道内的第二段壳体(13)上设置通孔。

2.根据权利要求1所述的一种壳程多腔体多层固定床反应器，其特征在于：所述的第一段壳体(4)和第二段壳体(13)两侧的腔体内的上、中、下部分别设置折流板(8)、(16)，中间折流板的形状为半圆板，上、下折流板的形状为圆心部位带半圆缺口的半圆板；中间折流板外径大小位于上、下折流板的外径和其半圆缺口的外径之间。

3.根据权利要求1或2所述的一种壳程多腔体多层固定床反应器，其特征在于：所述的腔体内的上、下折流板上由里向外按由小到大的规律设置小孔。

4.根据权利要求3所述的一种壳程多腔体多层固定床反应器，其特征在于：所述的反应器上的循环泵为单泵或双泵。

5.根据权利要求1或2所述的一种壳程多腔体多层固定床反应器，其特征在于：所述的多层固定床反应器由2-4层构成。

6.根据权利要求1或2所述的一种壳程多腔体多层固定床反应器，其特征在于：所述的壳程多腔体多层固定床反应器由左右对称的两部分焊接而成。