CN101279227B - 膜式壁反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种膜式壁反应器，具有筒体，上封头，下封头，筒体内环形设置有用于移走反应热量的由无缝钢管和换热翅片组成的膜式壁，每两个膜式壁之间形成的空腔组成直径不等的波齿圆柱形催化剂床，催化剂床内填装有催化剂，膜式壁上下端分别与上分联箱和下分联箱相连，上分联箱和设置在上封头上的出水管之间设置有上总联箱，下分联箱和设置在下封头上的进水管之间设置有下总联箱，组成用于移热介质沸水流动的连通的组合体，筒体内位于膜式壁上方位置设置有绝热层体。该反应器移热能力强，运行阻力低，气体转化率高，体积小，可降低制造成本，延长使用寿命，适用于合成、脱水、缩合、分解以及气体净化等装置上。

Description

膜式壁反应器

技术领域

本发明涉及化工行业的反应器，尤其是一种膜式壁反应器。

背景技术

反应器作为化工行业的一种常用设备而得到广泛应用，其间，人们对反应器进行了多次的改进，以期取得更好的使用效果，曾经出现过固定床催化反应器、管壳式水冷却反应器、绝热管壳式水冷却反应器和径向流动的管壳式水冷却反应器等几种形式，但是，这些形式的反应器始终存在有体积大，造价高，换热效果差，筒体内空间利用率低，运行阻力大，设备寿命短等缺点，为此，中国专利号ZL200620077859.3公开了一种径向折流板壳式反应器，该反应器包括外壳、冷板内件，在外壳中安装有气体径向分布筒和径向集气筒，在径向分布筒和径向集气筒之间设置有由若干间隔设置的折流元件组成的径向折流部件，该反应器解决了以前的反应器运行阻力大，换热效果差的问题，同时提高了气侧、水侧的传热系数，总体尺寸小，但是，这种径向折流板壳式反应器也随之出现了另一些问题：(1)冷板内件与外壳分开，外壳内壁全部与高温反应气体接触，以至于外壳要选用耐高温材质，造成制造成本增加。(2)冷板内件的换热板全部采用焊接，结构复杂，焊点多，制造质量难以保证，而且一旦出现漏点就无法维修，设备使用寿命短。(3)催化剂由氧化态转化为还原态时，催化剂体积缩小，造成催化剂整体高度下降，上部出现空程，径向流动时，原料气体易走上部的空程，原料气体走近路，降低了气体的转化率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：本发明克服了现有技术中的缺点，提供一种膜式壁反应器，该反应器内气体轴向流动，移热的介质与原料气体逆向流动，移热能力强，运行阻力低，气体转化率高，同等生产能力下反应器体积小，可降低制造成本，延长使用寿命。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种膜式壁反应器，具有筒体，上封头和下封头，上封头与筒体上端法兰连接，下封头焊接在筒体下端，上封头上设置有气体入口管和出水管，下封头上设置有气体出口管、进水管和卸料管，下封头内填装有惰性物，所述的筒体内设置有自筒体中心由内向外排列、用于移走反应热量的膜式壁，所述的膜式壁包括无缝钢管和固定在无缝钢管上的换热翅片组成的周向封闭的筒状体，每两个膜式壁之间形成的空腔组成直径不等的可存放催化剂的波齿圆柱形催化剂床，待处理的原料气体从气体入口管进入，轴向流动，通过由相邻两个膜式壁之间形成的空腔所组成的催化剂床内存放的催化剂处理后，从气体出口管排出筒体外。

进一步说，所述的膜式壁上端连接有上分联箱，下端连接有下分联箱，所述的上分联箱和出水管之间设置连接有上总联箱，下分联箱和进水管之间设置连接有下总联箱，在筒体内位于膜式壁上方位置设置有绝热层体，所述的出水管、上总联箱、上分联箱、膜式壁、下分联箱、下总联箱、进水管依次连接，组成用于移热介质沸水流动的连通的组合体，所述的上分联箱、下分联箱、上总联箱、下总联箱的材料为无缝管。

本发明的采用以上方案后，具有以下的优点：

(1)安全系数高：用于移热的沸水经过的管子全部采用无缝管，承受内压≥5.0MPa，承受外压≥4.5MPa，膜式壁上的无缝管为订尺管，减少了许多焊逢，延长了设备使用寿命。

(2)气体分布均匀：与径向反应器相比，气体流动采用全轴向，避免催化剂在还原后体积缩小，出现在径向段上部气体走近路现象，气体自上而下流动，沸水自下而上流动，气体分布均匀，催化剂利用率高。

(3)反应器空间利用率高、催化剂装填量大：与现有径向结构反应器相比，没有径向段的气体分布及气体收集装置，高压容器空间全部是膜式壁的换热元件及催化剂，高压容器空间利用系数高。

(4)热应力处理好：膜式壁的下部、上部连接有分联箱，然后分联箱再与总联箱连接，组合件受热后整体向上膨胀，可以通过分联箱、总联箱的弯管消除大部分应力，可有效避免现有反应器管壳开裂或管板断裂的现象。

(5)催化剂便于装卸：催化剂自反应器上部装进去，从反应器下部的卸料管可以自由卸出，操作简单，减轻了劳动强度。

(6)同等催化剂装填量(同等生产能力)的情况下设备体积小，不仅造价低，而且便于运输、安装，适合装置大型化。

(7)由于移热能力强，单位产品副产蒸汽量可以比现有水移热反应器提高15～30％。

(8)催化剂床阻力低，催化剂床通径截面积是现有水移热管壳式反应器的1.2～2.0倍，可有效降低催化剂床截面上气体的线速度，催化剂床的阻力仅是现有水移热管壳式反应器的40～60％，催化剂床阻力可以控制在0.18～0.25MPa范围内。

(9)适用范围广，膜式壁反应器设计压力在1.0～31.5MPa，不仅可以用于合成、脱水、缩合、分解等装置上，也可以用于气体净化装置上。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的A-A剖面示意图。

图3是本发明的膜式壁结构示意图。

图中1.气体入口管  2.上封头  3.出水管  4.上总联箱  5.绝热层体6.上分联箱  7.膜式壁  71.无缝钢管  72.换热翅片  8.筒体  9.催化剂床10.下分联箱  11.惰性物  12.下总联箱  13.卸料管  14.进水管15.气体出口管  16.下封头

具体实施方式

如图1图2图3所示的本发明一种膜式壁反应器，具有筒体8，上封头2和下封头16，上封头2与筒体8上端法兰连接，下封头16焊接在筒体8下端，上封头2上设置有气体入口管1和出水管3，下封头16上设置有气体出口管15、进水管14和卸料管13，下封头16内填装有惰性物11，筒体8内环形设置有用于移走反应热量的膜式壁7，膜式壁7由无缝钢管71和换热翅片72组成，换热翅片72焊接在无缝钢管71上，无缝钢管71作为沸水流动的管，自上而下没有焊逢，不仅提高运行的安全性，同时也避免水中CI^-1超标对焊逢的腐蚀，延长了反应器的使用寿命，每两个膜式壁7之间形成的空腔组成直径不等的波齿圆柱形催化剂床9，在波齿圆柱形催化剂床9内可填装催化剂，可根据反应放出热量的不同状况调整催化剂的装填量，在膜式壁7上端连接有上分联箱6，下端连接有下分联箱10，上分联箱6和出水管3之间设置连接有上总联箱4，下分联箱10和进水管14之间设置连接有下总联箱12，上分联箱6、下分联箱10、上总联箱4、下总联箱12的材料采用直径不等的无缝管，可提高运行的安全性，降低设备制造成本，以上连接成一体的组合件组成了移热介质沸水流动的移热腔体，形成完全封闭的水路，在受热后整体向上膨胀，可很好地解决现有反应器的热应力问题，有效避免现有反应器管壳开裂或管板断裂的现象，在筒体8内位于膜式壁7上方位置设置有绝热层体5。

由于上封头2与筒体8上端采用法兰连接，这样就能很方便地安装、更换筒体内的零部件以及催化剂的装填，使用后的催化剂及惰性物11可从下封头16上的卸料管13方便地排出。

本发明一种膜式壁反应器工作时，原料气体由气体入口管1进入筒体8，依次通过绝热层体5，波齿圆柱形催化剂床9，惰性物11自上而下流动，而移热介质沸水则从进水管14进入筒体8，依次通过下总联箱12，下分联箱10，膜式壁7，上分联箱6，上总联箱4自下而上流动，原料气体与沸水逆向流动，移走催化剂床9的反应热量，有利于反应平衡向正反应方向移动。本发明移热能力强，运行阻力低，气体转化率高，同等生产能力下反应器体积小，操作简单，适用范围广，使用寿命长。

Claims (4)

1.一种膜式壁反应器，具有筒体(8)，上封头(2)，下封头(16)，上封头(2)与筒体(8)上端法兰连接，下封头(16)焊接在筒体(8)下端，上封头(2)上设置有气体入口管(1)和出水管(3)，下封头(16)上设置有气体出口管(15)、进水管(14)和卸料管(13)，下封头(16)内填装有惰性物(11)，其特征是：所述的筒体(8)内设置有自筒体(8)中心由内向外排列、用于移走反应热量的膜式壁(7)，所述的膜式壁(7)包括无缝钢管(71)和固定在无缝钢管(71)上的换热翅片(72)组成的周向封闭的筒状体，每两个膜式壁(7)之间形成的空腔组成直径不等的可存放催化剂的波齿圆柱形催化剂床(9)，所述的膜式壁(7)上端连接有上分联箱(6)，下端连接有下分联箱(10)，所述的上分联箱(6)和出水管(3)之间设置连接有上总联箱(4)，下分联箱(10)和进水管(14)之间设置连接有下总联箱(12)，待处理的原料气体从气体入口管(1)进入，轴向流动，通过由相邻两个膜式壁(7)之间形成的空腔所组成的催化剂床(9)内存放的催化剂处理后，从气体出口管(15)排出筒体(8)外。

2.根据权利要求1所述的一种膜式壁反应器，其特征是：所述的筒体(8)内位于膜式壁(7)上方位置设置有绝热层体(5)。

3.根据权利要求1所述的一种膜式壁反应器，其特征是：所述的出水管(3)、上总联箱(4)、上分联箱(6)、膜式壁(7)、下分联箱(10)、下总联箱(12)和进水管(14)依次连接，组成用于移热介质沸水流动的连通的组合体。

4.根据权利要求1所述的一种膜式壁反应器，其特征是：所述的上分联箱(6)、下分联箱(10)、上总联箱(4)和下总联箱(12)的材料为无缝管。

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