CN102744018A - 一种可调节进口物料温度的固定床催化反应装置 - Google Patents

Abstract

本发明一种可调节进口物料温度的固定床催化反应装置，采用管壳型结构的反应器，在管束内装填催化剂，在筒体下面两侧设置换热介质第一、第二入口，在筒体上面两侧设置换热介质第一、第二出口，在上封头上设置气体进口，在下封头上设置气体出口；反应器由气体进口通过管道连接至换热器，再由换热器通过管道连接气-气换热器；反应器由气体出口通过管道连接至压缩机，再由压缩机通过管道连接至反应器的气体进口；反应器由换热介质第一、第二出口通过管道连接至汽包，再由汽包通过管道连接至反应器的换热介质第一、第二入口，使反应器与气-气换热器、换热器、汽包、压缩机形成一个可调节进口反应气体温度的固定床催化反应装置。

Description

一种可调节进口物料温度的固定床催化反应装置

技术领域

本发明涉及化工反应设备技术领域，具体地说，是一种附加了换热设备、能够调节进口物料温度的固定床催化反应装置。

背景技术

在工业化生产过程中，甲醇合成、氨合成、一氧化碳变换、有机化合物加氢、二甲醚合成、环氧乙烷合成、费托合成反应以及用合成气制甲烷等可逆放热反应都需要在固定床催化反应器中（采用固体颗粒催化剂）进行催化反应。对此，目前多采用轴向流动气相固定床催化反应器。现有的管内装催化剂、管外采用水直接冷却的固定床催化反应器在大型化之后，由于出口生成物体系与进口反应气体系采用气-气换热器直接换热，进反应器反应的物料温度和反应后出反应器的产品物料温度是紧密相关的，进口物料温度低，出口物料温度就低，进口物料温度高，出口物料温度就高，进反应器物料温度完全由出口物料温度决定。这样，随着上述生产过程可逆放热反应工业化规模的不断扩大，采用出口生成物体系与进口反应气体系气-气换热的固定床催化反应器就会存在温度调节手段单一，反应不及时等不足，影响上述生产过程的大规模展开。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种附加了换热设备、能够调节进口物料温度的固定床催化反应装置，为具有可逆放热反应的甲醇合成、氨合成、一氧化碳变换、有机化合物加氢、二甲醚合成、环氧乙烷合成以及用合成气制甲烷等生产过程更大规模的进行提供装备上的保证。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下。

一种可调节进口物料温度的固定床催化反应装置，含有反应器，所述反应器为管壳型结构，由筒体、管束、上封头和下封头构成，在管束内装填有催化剂，在筒体的下面两侧设有换热介质第一入口和换热介质第二入口，在筒体的上面两侧设有换热介质第一出口和换热介质第二出口，在上封头上设有气体进口，在下封头上设有气体出口；其特征是，反应器由气体进口通过管道连接至换热器，再由换热器通过管道连接气-气换热器；反应器由气体出口通过管道连接至压缩机，再由压缩机通过管道连接至反应器的气体进口；反应器由所述的换热介质第一出口和换热介质第二出口通过管道连接至汽包，再由汽包通过管道连接至反应器的换热介质第一入口和换热介质第二入口，这样，反应器就与气-气换热器、换热器、汽包、压缩机形成了一个整体的可调节进口反应气体温度的固定床催化反应器。

进一步，所述反应器为管壳型结构，其中催化剂装在管程，换热介质走壳程，反应管直径为Φ38mm～Φ50mm。

进一步，所述的换热器3采用采用管壳型结构，管程通过反应气，壳程通换热介质，可以加热，也可以冷却。

进一步，所述的汽包采用长径比为1:1.5～1:2.5。

本发明的固定床催化反应装置的工作流程为：

可用三种方法来调节反应器的温度，以确保具有可逆放热反应的生产过程可大规模的进行：

（1）在正常生产过程中，反应器进口气体温度可以通过气-气换热器来调节，具体的说就是进口气体与反应器出口气体通过气-气换热器进行热交换升温，由于气体出口温度是一定的，所以这种调节方法具有局限性。

（2）利用汽包与反应器的连接结构，通过调节汽包的压力从而调节反应器内的反应温度，进而影响反应器出口气体温度，达到调节进口气体温度的目的。

（3）利用反应器与压缩机的连接结构，通过调节压缩机，改变反应器中物料的循环比来调节反应器进口气体的温度。

（4）利用换热器直接调节进口反应气体温度。

本发明通过将气-气换热器、换热器、汽包、压缩机与反应器形成一个整体的固定床催化反应装置，能够对反应器进口物料的温度进行调节，从而达到了本发明的目的，为具有可逆放热反应的甲醇合成、氨合成、一氧化碳变换、有机化合物加氢、二甲醚合成、环氧乙烷合成以及用合成气制甲烷等更大规模的生产提供了装备上的保证。

附图说明

附图1为本发明一种可调节进口物料温度的固定床催化反应装置的结构示意图。

图中的标号分别为：

1、反应器；11、筒体；12、管束；13、上封头；14、下封头；

15、换热介质第一入口；16、换热介质第二入口；17、换热介质第一出口；

18、换热介质第二出口；19、气体进口；110、气体出口；

2、气-气换热器；3、换热器；4、汽包；5、压缩机。

具体实施方式

以下通过附图介绍本发明一种可调节进口物料温度的固定床催化反应装置的具体实施方式，但是，本发明的实施不限于以下的形式。

参见图1。一种可调节进口物料温度的固定床催化反应装置，含有反应器1，所述反应器1为管壳型结构，反应管直径为Φ38mm～Φ50mm。所述反应器1主要由筒体11、管束12、上封头13和下封头14构成，在管束12内装填有催化剂，在筒体11的下面（与下封头14结合部的筒体11上）两侧设置换热介质第一入口15和换热介质第二入口16，在筒体11的上面（与上封头13结合部的筒体11上）两侧设置换热介质第一出口17和换热介质第二出口18，在所述上封头13上设置气体进口19，在所述下封头14上设置气体出口110。

将所述反应器1由所述的气体进口19处通过管道连接至换热器3，再由换热器3通过管道连接气-气换热器2，形成一个调温的连接结构。

将反应器1由所述的气体出口110处通过管道连接至压缩机5，再由压缩机5通过管道连接至反应器1的气体进口19，形成另一个调温的连接结构。

将反应器1由所述的换热介质第一出口17和换热介质第二出口18处通过管道连接至汽包4，再由汽包4通过管道连接至反应器1的换热介质第一入口15和换热介质第二入口16，形成第三个能够调温的连接结构。这样，反应器1与气-气换热器2和换热器3、与汽包4、再与压缩机5就形成了一个整体的可调节进口反应气体温度的固定床催化反应器。

在上述的实施过程中，所述的气-气换热器2采用管壳型结构，其中管程通过热气体，壳程通过冷气体，换热管径为Φ21～Φ28，管长12～15米。所述的换热器3采用采用管壳型结构，管程通过反应气，壳程通换热介质，可以加热，也可以冷却。所述的汽包4采用长径比为1:1.5～1:2.5。

本发明通过将气-气换热器2、换热器3、汽包4、压缩机5与反应器1形成一个整体的固定床催化反应装置，能够对反应器进口物料的温度进行调节，从而达到本发明的目的，为具有可逆放热反应的甲醇合成、氨合成、一氧化碳变换、有机化合物加氢、二甲醚合成、环氧乙烷合成以及用合成气制甲烷等更大规模的生产提供装备上的保证。

Claims (4)

1.一种可调节进口物料温度的固定床催化反应装置，含有反应器（1），所述反应器（1）为管壳型结构，由筒体（11）、管束（12）、上封头（13）和下封头（14）构成，在管束（12）内装填有催化剂，在筒体（11）的下面两侧设有换热介质第一入口（15）和换热介质第二入口（16），在筒体（11）的上面两侧设有换热介质第一出口（17）和换热介质第二出口（18），在上封头（13）上设有气体进口（19），在下封头（14）上设有气体出口（110）；其特征在于，反应器（1）由气体进口（19）通过管道连接至换热器（3），再由换热器（3）通过管道连接气-气换热器（2）；反应器（1）由气体出口（110）通过管道连接至压缩机（5），再由压缩机（5）通过管道连接至反应器（1）的气体进口（19）；反应器（1）由所述的换热介质第一出口（17）和换热介质第二出口（18）通过管道连接至汽包（4），再由汽包（4）通过管道连接至反应器（1）的换热介质第一入口（15）和换热介质第二入口（16），这样，反应器（1）就与气-气换热器（2）、换热器（3）、汽包（4）、压缩机（5）形成了一个整体的可调节进口反应气体温度的固定床催化反应器系统。

2.根据权利要求1所述的一种可调节进口物料温度的固定床催化反应装置，其特征在于，所述反应器（1）为管壳型结构，其中催化剂装在管程，换热介质走壳程，反应管直径为Φ38mm～Φ50mm。

3.根据权利要求1所述的一种可调节进口物料温度的固定床催化反应装置，其特征在于，所述的换热器（3）采用采用管壳型结构，管程通过反应气，壳程通换热介质，可以加热，也可以冷却。

4.根据权利要求1所述的一种可调节进口物料温度的固定床催化反应装置，其特征在于，所述的汽包（4）采用长径比为1:1.5～1:2.5。