CN111701548B - 一种固定床丙醛合成反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固定床丙醛合成反应器，包括反应筒体，所述反应筒体顶部固定有球形封头，且反应筒体内固定有两个换热管板，两个所述换热管板内安装有多个用于丙醛合成反应放热吸收的热量吸收组件，且多个热量吸收组件顶部连接有用于丙醛合成反应液态的异戊烷进料的异戊烷进料分布装置，本发明通过异戊烷进料分布装置内设计的进液调节件实现对液态异戊烷进行针对性分流，根据各区域温度高低实现对不同区域异戊烷流量的把控，从而实现针对性散热处理，避免各区域温度高低不平，同时利用热量吸收组件内的弹簧缓冲结构，起到三维防震，防止异戊烷急剧沸腾时内外管相对摆动，保证反应器运行中振动对所有焊缝无应力影响。

Description

一种固定床丙醛合成反应器

技术领域

本发明涉及丙醛合成反应设备技术领域，具体为一种固定床丙醛合成反应器。

背景技术

反应器是一种用于化工合成的一种大型列管式反应器，适用于在高温、高压下两种气体在催化剂的作用下合成一种新的气态物质的工况。进一步地，适用于反应过程为放热的化学反应。用水或者其他冷却液作为冷却介质，将反应放出热量带走，保证反应始终在额定的温度下进行。

新型固定床丙醛合成反应器，适用于非均相氢甲酰化合成丙醛，利用混合气体在反应层内反应，并通过沸腾异戊烷介质相变吸热，将反应热量及时、高效移出反应热，使反应床层温度恒定，现有方法都是将液态的异戊烷从异戊烷进料分布装置靠重力流入反应器管程，然后汽化冷凝回收，但是由于反应层内混合气体分布存在不均匀，使得反应时，各个位置区间放热不一，而现有对液态的异戊烷的导入都是均匀分布的，从而无法做到针对性放热，同时由于液态的异戊烷汽化反应存在剧烈的相对摆动，使得单独的放热管晃动严重，存在与其他相邻换热管碰撞的概率，使得器械易受损，为此，我们提出一种固定床丙醛合成反应器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种丙醛合成反应时防止各个位置取件放热不一的固定床丙醛合成反应器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种固定床丙醛合成反应器，包括反应筒体，所述反应筒体顶部固定有球形封头，且反应筒体内固定有两个换热管板，两个所述换热管板内安装有多个用于丙醛合成反应放热吸收的热量吸收组件，且多个热量吸收组件顶部连接有用于丙醛合成反应液态的异戊烷进料的异戊烷进料分布装置。

优选的，所述异戊烷进料分布装置包括进料管，所述进料管连通在球形封头顶部，且进料管底部连通有多个输液管，多个所述输液管底端均连通有储液壳，且输液管与储液壳连接处安装有第一电磁阀，所述储液壳底部固定有用于针对不同区域反应温度进行吸热的进液调节件，通过异戊烷进料分布装置实现对液态的异戊烷进行针对性分布，提高散热效果。

优选的，所述进液调节件包括调节桶，所述调节桶顶与储液壳底部连通， 且调节桶底部与热量吸收组件连接，所述调节桶底部安装有第二电磁阀，所述调节桶内固定有分隔板，且分隔板底部一端通过转轴转动连接有调节管，所述调节管一端固定有调节件，且另一端固定有L型管，通过调节件调节L型管的倾斜角度，从而实现对进液量进行调节，或者调节多次少量进液。

优选的，所述调节件包括驱动电机，所述驱动电机通过电机台安装在分隔板上，且驱动电机输出端通过联轴器固定有驱动齿轮，所述驱动齿轮外侧啮合有传动齿轮，且传动齿轮与调节管外侧固定，通过调节件调节L型管的倾斜角度。

优选的，所述热量吸收组件包括内刺刀换热管和外换热管，所述内刺刀换热管顶部与换热管板固定，且内刺刀换热管插于外换热管内，所述外换热管底部与另一换热管板固定，且外换热管内等距安装有多个呈人字分布的弹簧缓冲结构，所述内刺刀换热管顶部与调节桶底部连通，且内刺刀换热管底部开有出液口，通过热量吸收组件实现对反应筒体内催化物层吸热，使反应降温。

优选的，所述弹簧缓冲结构包括伸缩杆，所述伸缩杆一端固定在外换热管内壁，且另一端固定有弧形接触板，并通过弧形接触板与内刺刀换热管外壁接触，所述伸缩杆外侧套有缓冲弹簧，且缓冲弹簧两端分别与弧形接触板和外换热管内壁接触，弹簧缓冲结构起到三维防震，防止异戊烷急剧沸腾时内外管相对摆动，保证反应器运行中振动对所有焊缝无应力影响。

优选的，所述反应筒体内安装有多个热电阻PT加温度变送器，合计有4~8根，现场热电阻制转化为4~20mA信号传入DCS远程监控，单根温度计具有上下2~8个温度测点，确保温度测量无死角。

优选的，所述内刺刀换热管与换热管板的连接采用强度焊结构，且外换热管与换热管板的连接采用强度胀加密封焊的连接结构，既保证内刺刀换热管和外换热管的悬挂承重，也保证了管板焊缝的完全无泄漏。

优选的，所述反应筒体底部固定有多个支撑腿，由独特的裙式支座和钢筋混凝土结构的圈梁共同完成，确保反应器能够抵抗恶劣天气工况下稳定，确保反应器运行中无振动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过异戊烷进料分布装置内设计的进液调节件实现对液态异戊烷进行针对性分流，根据各区域温度高低实现对不同区域异戊烷流量的把控，从而实现针对性散热处理，避免各区域温度高低不平，同时利用热量吸收组件内的弹簧缓冲结构，起到三维防震，防止异戊烷急剧沸腾时内外管相对摆动，保证反应器运行中振动对所有焊缝无应力影响。

附图说明

图1为本发明整体外观局部剖视结构示意图；

图2为本发明内部热量吸收组件与异戊烷进料分布装置连接结构示意图；

图3为本发明热量吸收组件局部剖视结构示意图；

图4为本发明内刺刀换热管与外换热管连接示意图；

图5为本发明调节件局部剖视结构示意图；

图6为本发明调节件另一角度局部剖视结构示意图；

图7为本发明弹簧缓冲结构人字形分布结构示意图；

图8为图6中A处放大图。

图中：1-反应筒体；2-球形封头；3-换热管板；4-热量吸收组件；5-异戊烷进料分布装置；6-进料管；7-输液管；8-储液壳；9-第一电磁阀；10-进液调节件；11-调节桶；12-第二电磁阀；13-分隔板；14-调节管；15-调节件；16-L型管；17-驱动电机；18-驱动齿轮；19-传动齿轮；20-内刺刀换热管；21-外换热管；22-弹簧缓冲结构；23-出液口；24-伸缩杆；25-弧形接触板；26-缓冲弹簧；27-支撑腿。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-8，图示中的一种固定床丙醛合成反应器，包括反应筒体1，所述反应筒体1顶部固定有球形封头2，球形封头2起到密封和承压作用，且反应筒体1内固定有两个换热管板3，两个所述换热管板3内安装有多个用于丙醛合成反应放热吸收的热量吸收组件4，且多个热量吸收组件4顶部连接有用于丙醛合成反应液态的异戊烷进料的异戊烷进料分布装置5。

其中，异戊烷进料分布装置5包括进料管6，所述进料管6连通在球形封头2顶部，且进料管6底部连通有多个输液管7，多个所述输液管7底端均连通有储液壳8，储液壳8与反应筒体1内部固定，储液壳为8主要用于存储异戊烷液体，且输液管7与储液壳8连接处安装有第一电磁阀9，所述储液壳8底部固定有用于针对不同区域反应温度进行吸热的进液调节件10，通过异戊烷进料分布装置5实现对异戊烷液体进行分流处理；

进液调节件10包括调节桶11，所述调节桶11顶与储液壳8底部连通， 且调节桶11底部与热量吸收组件4连接，所述调节桶11底部安装有第二电磁阀12，所述调节桶11内固定有分隔板13，且分隔板13底部一端通过转轴转动连接有调节管14，所述调节管14一端固定有调节件15，且另一端固定有L型管16，调节桶11靠近L型管16一端内与储液壳8底部连通，储液壳8内的液体流入L型管16一侧腔体内；

调节件15包括驱动电机17，所述驱动电机17通过电机台安装在分隔板13上，且驱动电机17输出端通过联轴器固定有驱动齿轮18，所述驱动齿轮18外侧啮合有传动齿轮19，且传动齿轮19与调节管14外侧固定；

进液调节件工作远离：通过驱动电机17转动，带动驱动齿轮18转动，从而使的与驱动齿轮18啮合的传动齿轮19转动，既而带动调节管14转动，使得L型管16倾斜角度反生变化，从而控制L型管16一端腔体内液体的容量，而调节桶11底部流入热量吸收组件4的异戊烷是L型管16一端腔体内异戊烷液体，调节桶11内调节件15一端的异戊烷液体可以通过放平L型管16实现全部流出。

另外，热量吸收组件4包括内刺刀换热管20和外换热管21，所述内刺刀换热管20顶部与换热管板3固定，连接采用强度焊结构，保证内刺刀换热管的悬挂承重，且内刺刀换热管20插于外换热管21内，所述外换热管21底部与另一换热管板3固定，连接采用强度胀加密封焊的连接结构，保证了管板焊缝的完全无泄漏，且外换热管21内等距安装有多个呈人字分布的弹簧缓冲结构22，所述内刺刀换热管20顶部与调节桶11底部连通，且内刺刀换热管20底部开有出液口23；

弹簧缓冲结构22包括伸缩杆24，所述伸缩杆24一端固定在外换热管21内壁，且另一端固定有弧形接触板25，并通过弧形接触板25与内刺刀换热管20外壁接触，所述伸缩杆24外侧套有缓冲弹簧26，通过缓冲弹簧26的缓冲效果，以及多个弹簧缓冲结构22呈人字形分布，有效的防止异戊烷急剧沸腾时内外管相对摆动，保证反应器运行中振动对所有焊缝无应力影响

另外，反应筒体1内安装有多个热电阻PT100加温度变送器，合计有4~8根，现场热电阻制转化为4~20mA信号传入DCS远程监控，单根温度计具有上下2~8个温度测点，确保温度测量无死角，使得反应器温度同一轴向偏差不大于10℃，同一径向圆周方向不大于5℃，以保证合成反应完全，反应无热点死角，也能平稳控制。

反应筒体1底部固定有多个支撑腿27，由独特的裙式支座和钢筋混凝土结构的圈梁共同完成，确保反应器能够抵抗恶劣天气工况下稳定，确保反应器运行中无振动。

本方案中，在进行丙醛合成反应时，通过反应筒体1内设置的热电阻PT100加温度变送器实现对催化物层稳定进行实时监控，能够及时判断不同区域温度的差值，然后再通过进料管6进行液态异戊烷的导入，导入时，液体的异戊烷通过进料管6进入反应筒体1内，然后再通过多个输液管7分布至多个储液壳8内，期间，通过第一电磁阀9和第二电磁阀12共同配合，实现对多个热量吸收组件4内分布不同量的异戊烷液体，在液体分布时，储液壳8内的异戊烷液体流入到调节桶11内靠近L型管16一端腔体内，通过不同热量吸收组件4附近温度的高低，来控制对不同热量吸收组件4异戊烷的输入，通过调节件15的转动，实现对L型管16倾斜角度的改变，从而满足对调节桶11靠近L型管16一端腔体内液体容量的控制，实现对注入内刺刀换热管20异戊烷液体容量的把控，从而实现针对性散热处理，避免各区域温度高低不平；

在异戊烷液体流入内刺刀换热管20内时，通过重力作用，直接流入至最底部，并通过出液口23流入内刺刀换热管20与外换热管21之间，从而使液体异戊烷液体与外换热管21间壁换热，瞬时移走反应器的反应热量，确保反应器不超温，无热量死点，在异戊烷汽化吸热时，存在反应剧烈导致内刺刀换热管20抖动的概率，此时通过缓冲弹簧26弹性形变产生弹力，起到三维防震，防止异戊烷急剧沸腾时内外管相对摆动，保证反应器运行中振动对所有焊缝无应力影响。

本方案中，驱动电机17优选Y80M2-2型号，电机运行电路为常规电机正反转控制程序，电路运行为现有常规电路，本发明中涉及的电路以及控制均为现有技术，在此不进行过多赘述。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

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 (6)

1.一种固定床丙醛合成反应器，包括反应筒体（1），所述反应筒体（1）顶部固定有球形封头（2），且反应筒体（1）内固定有两个换热管板（3），其特征在于：两个所述换热管板（3）内安装有多个用于丙醛合成反应放热吸收的热量吸收组件（4），且多个热量吸收组件（4）顶部连接有用于丙醛合成反应液态的异戊烷进料的异戊烷进料分布装置（5），所述异戊烷进料分布装置（5）包括进料管（6），所述进料管（6）连通在球形封头（2）顶部，且进料管（6）底部连通有多个输液管（7），多个所述输液管（7）底端均连通有储液壳（8），且输液管（7）与储液壳（8）连接处安装有第一电磁阀（9），所述储液壳（8）底部固定有进液调节件（10），进液调节件（10）实现对液态异戊烷进行针对性分流，根据各区域温度高低实现对不同区域异戊烷流量的把控，所述进液调节件（10）包括调节桶（11），所述调节桶（11）顶与储液壳（8）底部连通，且调节桶（11）底部与热量吸收组件（4）连接，所述调节桶（11）底部安装有第二电磁阀（12），所述调节桶（11）内固定有分隔板（13），且分隔板（13）底部一端通过转轴转动连接有调节管（14），所述调节管（14）一端固定有调节件（15），且另一端固定有L型管（16），通过调节件（15）调节L型管（16）的倾斜角度，从而实现对进液量进行调节，或者调节多次少量进液，所述调节件（15）包括驱动电机（17），所述驱动电机（17）通过电机台安装在分隔板（13）上，且驱动电机（17）输出端通过联轴器固定有驱动齿轮（18），所述驱动齿轮（18）外侧啮合有传动齿轮（19），且传动齿轮（19）与调节管（14）外侧固定。

2.根据权利要求1所述的一种固定床丙醛合成反应器，其特征在于：所述热量吸收组件（4）包括内刺刀换热管（20）和外换热管（21），所述内刺刀换热管（20）顶部与换热管板（3）固定，且内刺刀换热管（20）插于外换热管（21）内，所述外换热管（21）底部与另一换热管板（3）固定，且外换热管（21）内等距安装有多个呈人字分布的弹簧缓冲结构（22），所述内刺刀换热管（20）顶部与调节桶（11）底部连通，且内刺刀换热管（20）底部开有出液口（23）。

3.根据权利要求2所述的一种固定床丙醛合成反应器，其特征在于：所述弹簧缓冲结构（22）包括伸缩杆（24），所述伸缩杆（24）一端固定在外换热管（21）内壁，且另一端固定有弧形接触板（25），并通过弧形接触板（25）与内刺刀换热管（20）外壁接触，所述伸缩杆（24）外侧套有缓冲弹簧（26），且缓冲弹簧（26）两端分别与弧形接触板（25）和外换热管（21）内壁接触。

4.根据权利要求1所述的一种固定床丙醛合成反应器，其特征在于：所述反应筒体（1）内安装有多个热电阻PT100加温度变送器。

5.根据权利要求2所述的一种固定床丙醛合成反应器，其特征在于：所述内刺刀换热管（20）与换热管板（3）的连接采用强度焊结构，且外换热管（21）与换热管板（3）的连接采用强度胀加密封焊的连接结构。

6.根据权利要求1所述的一种固定床丙醛合成反应器，其特征在于：所述反应筒体（1）底部固定有多个支撑腿（27）。

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