CN103406076A - 一种三聚氰胺反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三聚氰胺反应器,该反应器是由反应器外壳（1）、轴向立式换热管（2）和支撑工字钢（3）组成，轴向立式换热管（2）轴向垂直分布在反应器外壳（1）内部，支撑工字钢（3）位于反应器外壳（1）和轴向立式换热管（2）的底部，轴向立式换热管（2）的下端开有热流体进口（4），上端开有热流体出口（5）。本发明的反应器换热管轴向管束状布置，使换热管不仅有换热功能，还有支撑和承载重量的功能。可节约大量的做支撑架的有色金属，并且还极大的提高了反应器内换热的效率，提高了热量的利用率，增加了反应的收率。

Description

一种三聚氰胺反应器

技术领域

本发明涉及化工反应器技术领域，尤其涉及一种三聚氰胺反应器。

背景技术

以尿素为原料制取三聚氰胺的过程中，主要反应过程是在具有“沸腾床”条件的反应器内完成的。该“沸腾床”不仅为反应过程提供催化作用，还要提供足够的热量满足反应过程的需要。而热量的提供则是由不同硝酸盐混配的熔盐通过反应器内的换热器间接传递热量来完成的。

目前三聚氰胺行业在反应器内使用的换热器主要是径向管束式和水平蛇管式。

径向管束式换热器的换热管为U型，多个换热器被均匀、水平式地放置在圆柱型反应器的经向平面内（见附图1），反应器内载气自下而上流动，使反应器内的催化剂呈悬浮状——形成“沸腾床”，反应需要的热量由热流体（熔盐）供给，热流体由换热管束的入口进入经U型管与载气换热后经出口管流出。

在换热管漏料时，停车后将毁坏的U型换热器拔出修复。对于工作压力高、工作温度高、直径7、8米以上的反应器，在同一平面开很多直径尺寸较大的换热器装入孔，影响整个反应器的安全运行，势必加厚反应器钢板，并对反应器材质要求苛刻，造成反应器制作费用高昂。

水平蛇管式换热器是由多层径向分布的蛇形换热管组成（见附图2），其结构型式能解决U型管换热器在反应器表面上开孔的不足，但如果在换热管束范围内的某个部位发生泄漏，解决的办法只有将反应器的筒体解体，将换热装置吊出反应器维修。但使用过的反应器解体维修会影响设备安全和使用寿命。

发明内容

为解决现有反应器中换热器存在的问题，本发明提出了一种三聚氰胺反应器。通过改变换热器的结构型式，减少换热管的支撑架数量和密度，降低设备重量和造价，同时减少和降低反应器内硅胶与金属角棱碰撞的机会，使硅胶的破碎率和消耗下降。选择换热器更合理的结构型式，使换热器换热管在出现泄漏时容易发现和维修。

本发明采用如下技术方案：

本发明的三聚氰胺反应器是由圆形反应器外壳、轴向立式换热管和支撑工字钢组成，轴向立式换热管轴向垂直分布在反应器外壳内部，支撑工字钢位于反应器外壳和轴向立式换热管的底部，轴向立式换热管的下端开有热流体进口，上端开有热流体出口。

热流体进口和热流体出口都设有阀门。

支撑工字钢与反应器外壳和轴向立式换热管是通过焊接进行连接。

反应器的高度为为10m-40m,直径为100cm-800。

轴向立式换热管高度为100cm-800cm。

反应器内轴向立式换热管呈直线对称分布，从中线向两侧轴向立式换热管的数量依次递减，反应器内轴向立式换热管的数量为2-400根。

轴向立式换热管的管厚为0.1cm-0.65cm。

轴向立式换热管的管间距为2.5cm-50cm。。

反应器外壳为低合金钢材料制成。

轴向立式换热管为不锈钢材料制成。

对反应器内换热器的换热管采用轴向管束状布置，在反应器的同一平面内对换热器内的热流体采用分区供应。

工艺过程为：反应器内的载气在一定压力下，自下往上流动，使反应器内的催化剂呈悬浮状——形成“沸腾床”，反应需要的热量由热流体（熔盐）供给，热流体由换热管束的下部入口管流到上部出口管，由于换热管束圆形的换热管自身有支撑作用，不易变形，无需大量的支撑与固定支架，催化剂（硅胶）与有角棱的金属器件接触机会减少，破碎率和损耗减少。

由于换热器的焊缝均在管束的上下端，当换热管出现毁坏泄漏时（绝大部分原因是焊缝开裂），由于存在便于查找原因和维修的作业面，使换热管的维修相对容易。

热流体出口进入检液槽，当某根换热管出现泄漏时，由于反应器的工作压力大于热流体（熔盐）的工作压力，反应器内的气流就会进入换热管束内，在出口管的任何一个管在出液时发现有气流喷出，则说明对应的该管束有漏气管，可关闭该管束的进出口阀，把该管束从系统中切除。维持正常生产或负荷稍低一点的生产，待机会合适时再对毁坏的换热管进行维修。

现有U型换热管或蛇形换热管基本上呈水平布置，需大量防止换热管因受重力变形的托架，新型换热器的换热管束采用轴向、立式布置，换热管不用托架支撑。

现有换热器热流体由主管供应，在反应器内分流各支管，新型换热器在进反应器之前就采用分流控制。

本发明的积极效果如下：

（1）换热管轴向管束状布置，使换热管不仅有换热功能，还有支撑和承载重量的功能。可节约大量的做支撑架的有色金属，有效减轻和降低硅胶的破碎和损失。

（2）热流体采用分区供应，使不同区域内的热流体流量可调，增加了反应器平面温度不均匀时的调节手段。减少温度不均导致的副反应发生。

（3）在换热管出现泄漏时容易维修。管束的上下端都可以进入维修人员进行换热管的维修和更换。

（4）由于热流分区供应，在某根管毁坏发生泄漏时，可以关闭所在管束，维持稍低负荷继续生产，待机会合适时进行泄漏管的检修。

（5）反应器内通过合理布置换热管的位置，选择换热管的数量，壁厚和管间距等参数，极大的提高了反应器内换热的效率，提高了热量的利用率，增加了反应的收率。

附图说明

图1是U形管式换热器的示意图。

图2是蛇形管式换热器的示意图。

图3是本发明的反应器和换热管的示意图。

1. 反应器外壳  2. 轴向立式换热管  3. 支撑工字钢  4. 热流体进口  5. 热流体出口。

具体实施方式

下面的实施例是对本发明的进一步详细描述。

实施例1

反应器的高度为20m，直径为63cm，轴向立式换热管的管径为32, 壁厚为0.3cm,管长为6m,数量为12根。或双层布局, 管长为3m,数量为24根。反应器内的载气在0.2Mpa压力下，自下往上流动，使反应器内的催化剂呈悬浮状——形成“沸腾床”，反应需要的热量由热流体（熔盐）供给，热流体由换热管束的下部入口管流到上部出口管，由于换热管束圆形的换热管自身有支撑作用，不易变形，无需大量的支撑与固定支架，催化剂（硅胶）与有角棱的金属器件接触机会减少，破碎率和损耗减少。

由于换热器的焊缝均在管束的上下端，当换热管出现毁坏泄漏时（绝大部分原因是焊缝开裂），由于存在便于查找原因和维修的作业面，使换热管的维修相对容易。

热流体出口进入检液槽，当某根换热管出现泄漏时，由于反应器的工作压力大于热流体（熔盐）的工作压力，反应器内的气流就会进入换热管束内，在出口管的任何一个管在出液时发现有气流喷出，则说明对应的该管束有漏气管，可关闭该管束的进出口阀，把该管束从系统中切除。可维持正常生产或负荷稍低一点的生产，待机会合适时再对毁坏的换热管进行维修。

实施例2

反应器的高度为23m，直径为120cm，轴向立式换热管的管径为35, 壁厚为0.5cm,管长为6m,数量为45根。或双层布局, 管长为3m,数量为90根。反应器内的载气在0.6Mpa压力下，自下往上流动，使反应器内的催化剂呈悬浮状——形成“沸腾床”，反应需要的热量由热流体（熔盐）供给，热流体由换热管束的下部入口管流到上部出口管，由于换热管束圆形的换热管自身有支撑作用，不易变形，无需大量的支撑与固定支架，催化剂（硅胶）与有角棱的金属器件接触机会减少，破碎率和损耗减少。

由于换热器的焊缝均在管束的上下端，当换热管出现毁坏泄漏时（绝大部分原因是焊缝开裂），由于存在便于查找原因和维修的作业面，使换热管的维修相对容易。

热流体出口进入检液槽，当某根换热管出现泄漏时，由于反应器的工作压力大于热流体（熔盐）的工作压力，反应器内的气流就会进入换热管束内，在出口管的任何一个管在出液时发现有气流喷出，则说明对应的该管束有漏气管，可关闭该管束的进出口阀，把该管束从系统中切除。可维持正常生产或负荷稍低一点的生产，待机会合适时再对毁坏的换热管进行维修。

实施例3

反应器的高度为26m，直径为650cm，轴向立式换热管的管径为35, 壁厚为0.5cm,管长为6m,数量为1200根。或双层布局, 管长为3m,数量为2400根。反应器内的载气在1.0Mpa压力下，自下往上流动，使反应器内的催化剂呈悬浮状——形成“沸腾床”，反应需要的热量由热流体（熔盐）供给，热流体由换热管束的下部入口管流到上部出口管，由于换热管束圆形的换热管自身有支撑作用，不易变形，无需大量的支撑与固定支架，催化剂（硅胶）与有角棱的金属器件接触机会减少，破碎率和损耗减少。

由于换热器的焊缝均在管束的上下端，当换热管出现毁坏泄漏时（绝大部分原因是焊缝开裂），由于存在便于查找原因和维修的作业面，使换热管的维修相对容易。

热流体出口进入检液槽，当某根换热管出现泄漏时，由于反应器的工作压力大于热流体（熔盐）的工作压力，反应器内的气流就会进入换热管束内，在出口管的任何一个管在出液时发现有气流喷出，则说明对应的该管束有漏气管，可关闭该管束的进出口阀，把该管束从系统中切除。可维持正常生产或负荷稍低一点的生产，待机会合适时再对毁坏的换热管进行维修。

实施例4

采用实施例1-3的反应器、U形管换热器的反应器和蛇形管换热器的反应器进行三聚氰胺生产，经计算以上五种反应器吨三聚氰胺的尿素消耗为3.2吨、3.15吨、3.1吨、3吨、2.99吨。

由此看见本发明的三聚氰胺反应器能提高反应的收率。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种三聚氰胺反应器,其特征在于:该反应器是由圆形反应器外壳（1）、轴向立式换热管（2）和支撑工字钢（3）组成，轴向立式换热管（2）轴向垂直分布在反应器外壳（1）内部，支撑工字钢（3）位于反应器外壳（1）和轴向立式换热管（2）的底部，轴向立式换热管（2）的下端开有热流体进口（4），上端开有热流体出口（5）。

2.如权利要求1所述的三聚氰胺反应器,其特征在于: 热流体进口（4）和热流体出口（5）都设有阀门。

3.如权利要求1所述的三聚氰胺反应器,其特征在于: 支撑工字钢（3）与反应器外壳（1）和轴向立式换热管（2）是通过焊接进行连接。

4.如权利要求1所述的三聚氰胺反应器,其特征在于:该反应器的高度为10m-40m,直径为100cm-800cm。

5.如权利要求1所述的三聚氰胺反应器,其特征在于: 轴向立式换热管（2）高度为100cm-800cm。

6.如权利要求1所述的三聚氰胺反应器,其特征在于:反应器内轴向立式换热管（2）呈直线对称分布，从中线向两侧轴向立式换热管（2）的数量依次递减，反应器内轴向立式换热管（2）的数量为2根-400根。

7.如权利要求1所述的三聚氰胺反应器,其特征在于: 轴向立式换热管（2）的管厚为0.1cm-0.65cm。

8.如权利要求1所述的三聚氰胺反应器,其特征在于: 轴向立式换热管（2）的管间距为2.5cm-50cm。

9.如权利要求1所述的三聚氰胺反应器,其特征在于: 反应器外壳（1）为低合金钢制成。

10.如权利要求1所述的三聚氰胺反应器,其特征在于: 轴向立式换热管（2）为不锈钢制成。

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