CN108579620A - 一种组合式绝热水移热反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种组合式绝热水移热反应器，所述上封头和下封头分别密封于筒体的顶部和底部，所述绝热进气管、绝热出气管分别设置于上封头上，所述封闭支撑板密封支承在筒体内，所述绝热反应器位于所述上封头与封闭支撑板之间，所述水移热进气口和水移热出水口分别设置在筒体上且位于封闭支撑板之下，所述水移热反应器位于下封头与封闭支撑板之间，所述水移热出气口、水移热进水管、水移热催化剂自卸管分别设置于下封头上。本发明上部进行绝热反应，下部进行水移热反应，是一种复合结构，能够有效的节省空间，绝热段的出口喷水冷却后进入水移热段，能够减少系统需要添加的蒸汽，同时利用绝热段出口高温气体可以预热其他蒸汽。
Description
技术领域
本发明涉及一种化工反应器，尤其涉及的是一种组合式绝热水移热反应器。
背景技术
CO变换反应器作为化工行业的一种广泛应用反应器，其间，人们对变换反应器进行了多次的改进，由原来全轴向改为全径向，在催化剂床层阻力方面取得很好效果，但催化剂床层仍为绝热反应，催化剂床层分为若干床层，每床层之间采取间接换热或用水冷激。这种间接换热回收变换系统热能品位低，回收显热和潜热效率低、催化剂易超温、同时变换还拌有甲烷化等副反应等缺陷。
现有单管版式、上下联箱式、板式、上下分体小管板式等在催化剂床层直接副产蒸汽的变换反应器，只解决了阻力低、催化剂易于自卸、催化剂床层不超温等绝热变换反应器存在的问题。若一旦水路部分出现泄漏，在不卸催化剂前提下难以实现对泄漏点进行检修、堵漏难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：现有设备中没有集成式的绝热水移热反应器，提供了一种组合式绝热水移热反应器。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括上封头、下封头、筒体、绝热进气管、绝热出气管、绝热反应器、封闭支撑板、水移热进气口、水移热出水口、水移热出气口、水移热进水管、水移热催化剂自卸管和水移热反应器；所述上封头和下封头分别密封于筒体的顶部和底部，所述绝热进气管、绝热出气管分别设置于上封头上，所述封闭支撑板密封支承在筒体内，所述绝热反应器位于所述上封头与封闭支撑板之间，所述水移热进气口和水移热出水口分别设置在筒体上且位于封闭支撑板之下，所述水移热反应器位于下封头与封闭支撑板之间，所述水移热出气口、水移热进水管、水移热催化剂自卸管分别设置于下封头上。
所述绝热反应器包括绝热平盖、绝热气体分布筒、绝热催化床层、绝热集气筒；所述封闭支撑板、绝热气体分布筒和绝热平盖构成绝热反应器的主体部分，所述绝热集气筒位于绝热气体分布筒之间形成气体收集通路，绝热出气管位于绝热集气筒的顶部，所述绝热催化床层装填于绝热气体分布筒与绝热集气筒之间，所述绝热气体分布筒与筒体之间具有间隙，所述绝热气体分布筒的底部设置有绝热催化剂自卸口。
所述绝热反应器气体的通道为：由绝热进气管进入，沿绝热气体分布筒与筒体之间的间隙进入绝热气体分布筒，然后由绝热集气筒后经绝热出气管排出到反应器之外。
所述上封头上设置有用于进入维修的绝热人孔。便于人员进入维修。
所述水移热反应器包括集水球腔、上球体、水移热平盖、水移热气体分布筒、水移热集气筒、换热管、下球体、分水球腔、支撑环和水移热催化剂床层；所述水移热平盖和支撑环分别固定在水移热气体分布筒的顶部和底部构成水移热反应器的主体，所述上球体固定在水移热平盖上，所述集水球腔位于上球体内，所述换热管的出口连通集水球腔，所述水移热出水口连通集水球腔，所述换热管的进水端连通分水球腔，所述分水球腔位于下球体内，所述换热管位于水移热气体分布筒内，所述水移热集气筒位于换热管的中部并沿水移热反应器轴向分布，所述水移热进水管连通分水球腔，所述水移热出气口连通到水移热集气筒，所述水移热气体分布筒与筒体之间具有间隙，所述水移热催化剂床层分布在换热管、水移热集气筒以及水移热气体分布筒之间的空隙处。
所述水移热反应器还包括气侧球体和支撑座，所述水移热集气筒连通到气侧球体，所述气侧球体固定在支撑座上，所述支撑座固定在下封头上，所述气侧球体连通水移热出气口。
所述水移热反应器的气体通路为：由水移热进气口进入，经过水移热气体分布筒与筒体之间的空隙进入水移热气体分布筒内，由水移热集气筒收集后经水移热出气口排出到反应器外。
所述封闭支撑板为弧形，向上封头拱起。能够有效的承压。
所述封闭支撑板与水移热反应器之间具有用于检修的空间，所述筒体在所述用于检修的空间对应的位置上设置有用于人员进入的水移热人孔。
所述水移热平盖上设置有扇形密封盖。可以方便打开进入维修。
本发明将绝热反应器和水移热反应器有机的结合在一起，整个反应器的上部为径向绝热反应器，反应可以实现将进入的气体温度由200℃升高到480℃，然后由上部排出绝热反应器，进入到反应器的外部，从而获得高品质的水蒸气。
反应器下部进气时，引入200～260℃的气体进入到下部的水移热反应器进行反应，反应的热量通过水传输转换为蒸汽移出催化剂床层。
可以节省较大的设备空间，至少减少一对上封头和下封头，由于封闭支撑板两侧的气体压差只有0.1MPa，并未达到数量级的差别，因此对于封闭支撑板的强度要求并不如封头那么高，可以减少实际的设备投入。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明上部进行绝热反应，下部进行水移热反应，是一种复合结构，能够有效的节省空间，绝热段的出口喷水冷却后进入水移热段，能够减少系统需要添加的蒸汽，同时利用绝热段出口高温气体可以预热其他蒸汽。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例包括上封头3、下封头32、筒体18、绝热进气管1、绝热出气管2、绝热反应器、封闭支撑板9、水移热进气口13、水移热出水口12、水移热出气口30、水移热进水管33、水移热催化剂自卸管34和水移热反应器；所述上封头3和下封头32分别密封于筒体18的顶部和底部，所述绝热进气管1、绝热出气管2分别设置于上封头3上，所述封闭支撑板9密封支承在筒体18内，所述绝热反应器位于所述上封头3与封闭支撑板9之间，所述水移热进气口13和水移热出水口12分别设置在筒体18上且位于封闭支撑板9之下，所述水移热反应器位于下封头32与封闭支撑板9之间，所述水移热出气口30、水移热进水管33、水移热催化剂自卸管34分别设置于下封头32上。
所述绝热反应器包括绝热平盖5、绝热气体分布筒6、绝热催化床层7、绝热集气筒8；所述封闭支撑板9、绝热气体分布筒6和绝热平盖5构成绝热反应器的主体部分，所述绝热集气筒8位于绝热气体分布筒6之间形成气体收集通路，绝热出气管2位于绝热集气筒8的顶部，所述绝热催化床层7装填于绝热气体分布筒6与绝热集气筒8之间，所述绝热气体分布筒6与筒体18之间具有间隙，所述绝热气体分布筒6的底部设置有绝热催化剂自卸口11。
所述绝热反应器气体的通道为：由绝热进气管1进入，沿绝热气体分布筒6与筒体18之间的间隙进入绝热气体分布筒6，然后由绝热集气筒8后经绝热出气管2排出到反应器之外。
所述上封头3上设置有用于进入维修的绝热人孔4。便于人员进入维修。
所述水移热反应器包括集水球腔14、上球体15、水移热平盖17、水移热气体分布筒19、水移热集气筒22、换热管20、下球体27、分水球腔28、支撑环29和水移热催化剂床层24；所述水移热平盖17和支撑环29分别固定在水移热气体分布筒19的顶部和底部构成水移热反应器的主体，所述上球体15固定在水移热平盖17上，所述集水球腔14位于上球体15内，所述换热管20的出口连通集水球腔14，所述水移热出水口12连通集水球腔14，所述换热管20的进水端连通分水球腔28，所述分水球腔28位于下球体27内，所述换热管20位于水移热气体分布筒19内，所述水移热集气筒22位于换热管20的中部并沿水移热反应器轴向分布，所述水移热进水管33连通分水球腔28，所述水移热出气口30连通到水移热集气筒22，水移热集气筒22内形成水移热集气室23，所述水移热气体分布筒19与筒体18之间具有间隙21，所述水移热催化剂床层24分布在换热管20、水移热集气筒22以及水移热气体分布筒19之间的空隙处。
所述水移热反应器还包括气侧球体25和支撑座31，所述水移热集气筒22连通到气侧球体25，所述气侧球体25固定在支撑座31上，气侧球体25与下球体27之间具有气体通道26所述支撑座31固定在下封头32上，所述气侧球体25连通水移热出气口30。
所述水移热反应器的气体通路为：由水移热进气口13进入，经过水移热气体分布筒19与筒体18之间的空隙进入水移热气体分布筒19内，由水移热集气筒22收集后经水移热出气口30排出到反应器外。
所述封闭支撑板9为弧形，向上封头3拱起。能够有效的承压。
所述封闭支撑板9与水移热反应器之间具有用于检修的空间，所述筒体18在所述用于检修的空间对应的位置上设置有用于人员进入的水移热人孔10。
所述水移热平盖17上设置有扇形密封盖16。可以方便打开进入维修。
整个反应器的上部为径向绝热反应器，反应可以实现将进入的气体温度由200℃升高到480℃，然后由上部排出绝热反应器，进入到反应器的外部，从而获得高品质的水蒸气。
进行CO水移热反应过程如下：
(1)换热管20埋入水移热催化剂床层24内，利用换热管20内水转换为蒸汽发生相变吸热，CO+H2O→H2+CO2+Q放变换反应放出热量，通过换热管20内的水循环移出；
(2)吸热后的热水，进入上球体15，同时水移热催化剂床层24的温度可控；
(3)催化反应后的气体从下封头32排出。
水路采取自然循环，突然停车时，反应器内部残余部分的反应物继续反应，水路也仍然保持循环，并将水移热催化剂床层24内部热量移出，确保在突然停车状态反应器的床层温度也不会超，有效保护催化剂使用寿命。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种组合式绝热水移热反应器，其特征在于，包括上封头、下封头、筒体、绝热进气管、绝热出气管、绝热反应器、封闭支撑板、水移热进气口、水移热出水口、水移热出气口、水移热进水管、水移热催化剂自卸管和水移热反应器；所述上封头和下封头分别密封于筒体的顶部和底部，所述绝热进气管、绝热出气管分别设置于上封头上，所述封闭支撑板密封支承在筒体内，所述绝热反应器位于所述上封头与封闭支撑板之间，所述水移热进气口和水移热出水口分别设置在筒体上且位于封闭支撑板之下，所述水移热反应器位于下封头与封闭支撑板之间，所述水移热出气口、水移热进水管、水移热催化剂自卸管分别设置于下封头上。
2.根据权利要求1所述的一种组合式绝热水移热反应器，其特征在于，所述绝热反应器包括绝热平盖、绝热气体分布筒、绝热催化床层、绝热集气筒；所述封闭支撑板、绝热气体分布筒和绝热平盖构成绝热反应器的主体部分，所述绝热集气筒位于绝热气体分布筒之间形成气体收集通路，绝热出气管位于绝热集气筒的顶部，所述绝热催化床层装填于绝热气体分布筒与绝热集气筒之间，所述绝热气体分布筒与筒体之间具有间隙，所述绝热气体分布筒的底部设置有绝热催化剂自卸口。
3.根据权利要求2所述的一种组合式绝热水移热反应器，其特征在于，所述绝热反应器气体的通道为：由绝热进气管进入，沿绝热气体分布筒与筒体之间的间隙进入绝热气体分布筒，然后由绝热集气筒后经绝热出气管排出到反应器之外。
4.根据权利要求2所述的一种组合式绝热水移热反应器，其特征在于，所述上封头上设置有用于进入维修的绝热人孔。
5.根据权利要求1所述的一种组合式绝热水移热反应器，其特征在于，所述水移热反应器包括集水球腔、上球体、水移热平盖、水移热气体分布筒、水移热集气筒、换热管、下球体、分水球腔、支撑环和水移热催化剂床层；所述水移热平盖和支撑环分别固定在水移热气体分布筒的顶部和底部构成水移热反应器的主体，所述上球体固定在水移热平盖上，所述集水球腔位于上球体内，所述换热管的出口连通集水球腔，所述水移热出水口连通集水球腔，所述换热管的进水端连通分水球腔，所述分水球腔位于下球体内，所述换热管位于水移热气体分布筒内，所述水移热集气筒位于换热管的中部并沿水移热反应器轴向分布，所述水移热进水管连通分水球腔，所述水移热出气口连通到水移热集气筒，所述水移热气体分布筒与筒体之间具有间隙，所述水移热催化剂床层分布在换热管、水移热集气筒以及水移热气体分布筒之间的空隙处。
6.根据权利要求5所述的一种组合式绝热水移热反应器，其特征在于，所述水移热反应器还包括气侧球体和支撑座，所述水移热集气筒连通到气侧球体，所述气侧球体固定在支撑座上，所述支撑座固定在下封头上，所述气侧球体连通水移热出气口。
7.根据权利要求6所述的一种组合式绝热水移热反应器，其特征在于，所述水移热反应器的气体通路为：由水移热进气口进入，经过水移热气体分布筒与筒体之间的空隙进入水移热气体分布筒内，由水移热集气筒收集后经水移热出气口排出到反应器外。
8.根据权利要求6所述的一种组合式绝热水移热反应器，其特征在于，所述封闭支撑板为弧形，向上封头拱起。
9.根据权利要求6所述的一种组合式绝热水移热反应器，其特征在于，所述封闭支撑板与水移热反应器之间具有用于检修的空间，所述筒体在所述用于检修的空间对应的位置上设置有用于人员进入的水移热人孔。
10.根据权利要求6所述的一种组合式绝热水移热反应器，其特征在于，所述水移热平盖上设置有扇形密封盖。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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