CN109701456A - 一种新型径向反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型径向反应器，包括支座以及设置在支座上的反应本体，反应本体包括反应壳体、分布器、集气筒、换热管、上管板和下管板；其中，所述分布器、集气筒、下管板、反应壳体下部配合形成反应腔的换热反应壳程，所述上、下管板与换热管配合形成反应腔的换热反应管程。本发明的优点在于：与传统管式反应器相比，变成工艺气走壳程，进行径向流动，大幅度提高了反应效率，缩小了反应器的体积，降低了设备的制造成本，适用多种以气体状态进行合成的工艺系统；同时，从化工工艺角度看，本反应器还具有压降小，温度均匀等优点，且这种反应器也为装置的大型化提供了可能。
Description
技术领域
本发明涉及化工技术领域，特别涉及一种新型径向反应器。
背景技术
反应器是一种实现反应过程的设备，广泛应用于化工、炼油、冶金等领域。反应器用于实现液相单相反应过程和液液、气液、液固、气液固等多相反应过程。
传统管式反应器工艺气走管程进行轴向流动的方式，但是该结构的管式反应器存在一定的缺陷：1.反应器采用轴向流动的方式，一定程度上抑制了反应效率；2.需要反应器有足够大的体积，进而增加设备的制造成本。
因此，研发一种能够大幅度提高反应效率且可以降低设备制造成本的新型径向反应器是非常有必要的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够大幅度提高反应效率且可以降低设备制造成本的新型径向反应器。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种新型径向反应器，其特征在于：包括支座以及设置在支座上的反应本体，所述反应本体包括反应壳体、分布器和集气筒；
所述分布器内置于反应壳体上部，且所述分布器与反应壳体的轴线同轴设置；所述分布器包括均布多孔的外分布器筒以及设置于外分布器筒顶端的外分布器盖板，所述外分布器筒与反应壳体之间形成一个环形空间；在所述外分布器筒下端与反应壳体之间还设置有分隔支承用支承环，所述分布器与支承环将反应壳体分隔成同轴形式的反应腔与布气腔；
所述反应腔中心设置有同轴的集气筒，且所述集气筒上、下端分别连接有不与集气筒直接导通的上管板和下管板；所述集气筒外围的反应腔内分布有若干换热管，所述换热管包括中部主体段与上、下折弯段，所述换热管的主体段平行于反应壳体、集气筒的轴线，所述各上、下折弯段折向反应壳体、集气筒的轴线，与上、下管板连通；
所述分布器、集气筒、下管板、反应壳体下部配合形成反应腔的换热反应壳程，所述上、下管板与换热管配合形成反应腔的换热反应管程；
所述换热反应壳程内自下而上依次设置有瓷球、阻气沙层和触媒，所述阻气沙层将换热反应壳程分隔为不直接连通的上换热反应壳程和下换热反应壳程；
所述反应壳体的上端设置有布气腔连通的混合气进口，反应壳体的下端设置有与下换热反应壳程连通的合成气出口；所述气体自混合气进口进入布气腔，并沿垂直于反应壳体轴线方向经过上换热反应壳程汇聚进入集气筒上部，再由集气筒下部沿垂直于反应壳体轴线方向分散至下换热反应壳程内；
所述反应壳体的上端还设置有与上管板连通的冷媒蒸汽出口，反应壳体的下端还设置有与下管板连通的冷媒进口；所述冷媒从冷媒进口进入到下管板的内腔，再流入各换热管，吸收由换热管管壁传来的化学反应所产生的热量后产生气化，然后蒸汽流出换热管进入上管板的内腔，最后从冷媒蒸汽出口流走。
进一步地，所述换热管采用横截面为圆形的钢管。
进一步地，所述上管板和下管板均采用空间曲面构成的异形管板。
进一步地，在所述反应壳体下端的内侧壁设有与合成气出口连通的多孔结构的瓷球挡板。
进一步地，所述反应壳体的上端还设置有分布器连通的催化剂进口，反应壳体的下端还设置有与下换热反应壳程连通的催化剂出口。
本发明的优点在于：
（1）本发明径向反应器，与传统管式反应器相比，变成工艺气走壳程，进行径向流动，大幅度提高了反应效率，缩小了反应器的体积，降低了设备的制造成本，适用多种以气体状态进行合成的工艺系统；同时，从化工工艺角度看，本反应器还具有压降小，温度均匀等优点，且这种反应器也为装置的大型化提供了可能；
（2）本发明径向反应器，其中，换热管的上、下折弯段折向反应壳体、集气筒的轴线，与上、下管板连通，这种结构可以大幅度降低管板和管头连接焊缝中的热应力；此外，上、下管板均是采用空间曲面构成的异形管板，该管板与普通管板相比具有内应小的优点，可以在幅度降低管板厚度。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明径向反应器的结构示意图。
具体实施方式
下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例
本实施例新型径向反应器，如图1所示，包括支座1以及设置在支座1上的反应本体，该反应本体包括反应壳体6、分布器和集气筒14。
分布器内置于反应壳体6上部，且分布器与反应壳体6的轴线同轴设置；分布器包括均布多孔的外分布器筒13以及设置于外分布器筒13顶端的外分布器盖板10，外分布器筒13与反应壳体6之间形成一个环形空间；在外分布器筒下端与反应壳体6之间还设置有分隔支承用支承环5，分布器与支承环5将反应壳体6分隔成同轴形式的反应腔与布气腔。
在反应腔中心设置有同轴的集气筒14，且集气筒14上、下端分别连接有不与集气筒直接导通的上管板11和下管板17，具体实施时，上管板11和下管板17均采用空间曲面构成的异形管板，该管板与普通管板相比具有内应小的优点，可以在幅度降低管板厚度；集气筒14外围的反应腔内分布有若干换热管16，且换热管16采用横截面为圆形的钢管；换热管16包括中部主体段与上、下折弯段，换热管16的主体段平行于反应壳体6、集气筒14的轴线，各换热管16的上、下折弯段折向反应壳体6、集气筒14的轴线，与上管板11和下管板17连通。
分布器、集气筒14、下管板17、反应壳体下部配合形成反应腔的换热反应壳程，上管板11、下管板17与换热管16配合形成反应腔的换热反应管程；换热反应壳程内自下而上依次设置有瓷球18、阻气沙层15和触媒12，阻气沙层15将换热反应壳程分隔为不直接连通的上换热反应壳程和下换热反应壳程。
反应壳体6的上端设置有布气腔连通的混合气进口7，反应壳体6的下端设置有与下换热反应壳程连通的合成气出口3，在反应壳体6下端的内侧壁设有与合成气出口3连通的多孔结构的瓷球挡板4；混合气（即待合成气体）自混合气进口7进入布气腔，并沿垂直于反应壳体轴线方向经过上换热反应壳程汇聚进入集气筒14上部，再由集气筒14下部沿垂直于反应壳体6轴线方向分散至下换热反应壳程内，最后向流向合成气出口3。
反应壳体6的上端还设置有与上管板11连通的冷媒蒸汽出口8，反应壳体6的下端还设置有与下管板17连通的冷媒进口2；冷媒从冷媒进口2进入到下管板17的内腔，再流入各换热16管，吸收由换热管16管壁传来的化学反应所产生的热量后产生气化，然后蒸汽流出换热管16进入上管板11的内腔，最后从冷媒蒸汽出口8流走。
作为实施例，更具体的实施方式为反应壳体6的上端还设置有分布器连通的催化剂进口9，反应壳体6的下端还设置有与下换热反应壳程连通的催化剂出口19，便于换热反应壳程内触媒12的更换。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种新型径向反应器，其特征在于：包括支座以及设置在支座上的反应本体，所述反应本体包括反应壳体、分布器和集气筒；
所述分布器内置于反应壳体上部，且所述分布器与反应壳体的轴线同轴设置；所述分布器包括均布多孔的外分布器筒以及设置于外分布器筒顶端的外分布器盖板，所述外分布器筒与反应壳体之间形成一个环形空间；在所述外分布器筒下端与反应壳体之间还设置有分隔支承用支承环，所述分布器与支承环将反应壳体分隔成同轴形式的反应腔与布气腔；
所述反应腔中心设置有同轴的集气筒，且所述集气筒上、下端分别连接有不与集气筒直接导通的上管板和下管板；所述集气筒外围的反应腔内分布有若干换热管，所述换热管包括中部主体段与上、下折弯段，所述换热管的主体段平行于反应壳体、集气筒的轴线，所述各上、下折弯段折向轴线，与上、下管板连通；
所述分布器、集气筒、下管板、反应壳体下部配合形成反应腔的换热反应壳程，所述上、下管板与换热管配合形成反应腔的换热反应管程；
所述换热反应壳程内自下而上依次设置有瓷球、阻气沙层和触媒，所述阻气沙层将换热反应壳程分隔为不直接连通的上换热反应壳程和下换热反应壳程；
所述反应壳体的上端设置有布气腔连通的混合气进口，反应壳体的下端设置有与下换热反应壳程连通的合成气出口；所述气体自混合气进口进入布气腔，并沿垂直于反应壳体轴线方向经过上换热反应壳程汇聚进入集气筒上部，再由集气筒下部沿垂直于反应壳体轴线方向分散至下换热反应壳程内；
所述反应壳体的上端还设置有与上管板连通的冷媒蒸汽出口，反应壳体的下端还设置有与下管板连通的冷媒进口；所述冷媒从冷媒进口进入到下管板的内腔，再流入各换热管，吸收由换热管管壁传来的化学反应所产生的热量后产生气化，然后蒸汽流出换热管进入上管板的内腔，最后从冷媒蒸汽出口流走。
2.根据权利要求1所述的新型径向反应器，其特征在于：所述换热管采用横截面为圆形的钢管。
3.根据权利要求1所述的新型径向反应器，其特征在于：所述上管板和下管板均采用空间曲面构成的异形管板。
4.根据权利要求1所述的新型径向反应器，其特征在于：在所述反应壳体下端的内侧壁设有与合成气出口连通的多孔结构的瓷球挡板。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的新型径向反应器，其特征在于：所述反应壳体的上端还设置有分布器连通的催化剂进口，反应壳体的下端还设置有与下换热反应壳程连通的催化剂出口。
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