CN113477187A - 一种板式轴向反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及轴向反应器技术领域，且公开了一种板式轴向反应器，包括壳体，所述壳体内部的中心处设置有内筒，所述内筒的外壁均匀设置有若干组板片对，每组所述板片对均包括两个波纹板片，两个所述波纹板片之间固定连接有密封板，两个所述波纹板片与密封板和内筒之间形成有换热腔。反应气体由进气口进入，进入时，上凸台内的风扇由于受到反应气体的冲击而实现转动，通过调节反应气体的流速便能够控制风扇的旋转速度，从而保证风扇旋转时的离心力能够使反应气体在进入壳体内时会均匀分布。本发明设计新颖，结构简单，具有气体介质分布均匀、便于卸料的优点。
Description
技术领域
本发明涉及轴向反应器技术领域，具体为一种板式轴向反应器。
背景技术
对于工业生产来说，大多数反应都有催化剂的参与，催化剂一般为固体，反应涉及多相，包括气固相、液固相和气液固相等，可采用固定床、流化床、移动床及浆态床等类型的反应器。其中，固定床反应器是最常见、结构最简单的反应器形式。化学反应过程中往往伴随放热或吸热现象，为保持反应温度在合理的范围内，通常采取直接或间接的换热方式，而直接换热形式会降低对反应物料的处理量且给后续产物分离精制造成负担，所以间接换热方式较为常见。而采用列管作为间接换热元件构成列管式固定床反应器，是化工行业目前最常见的换热式固定床反应器形式；但是，在实际应用中我们发现，传统的列管式反应器仍然存在有一定的不足之处，比如，传统的列管式反应器传热效率较低、床层径向和轴向温度分布不均、体积大、能量效率低、反应速度慢、催化剂装填困难和检修难度高。
中国专利公告号为：CN205182683U的专利提供了一种新型板式轴向反应器，包括反应器外壳(5)、换热板对束(6)、换热介质分配总管(10)、换热介质分配支管(11)、换热介质收集总管(3)和换热介质收集支管(4)，所述的反应器外壳(5)设有反应物料进口(1)、反应物料出口(8)、换热介质进口(9)和换热介质出口(2)，所述的换热板对束(6)由多组子换热板对束组成，每组子换热板对束一端通过换热介质分配支管(11)和对应的换热介质分配总管(10)连接换热介质进口(9)，另一端通过换热介质收集支管(4)和对应的换热介质收集总管(3)连接换热介质出口(2)。与现有技术相比，该反应器具有体积小、催化剂装卸方便、结构灵活、可进行多段反应的优点。
上述反应器相对管式反应器传热效率更高，但该类反应器采用集合管(分配总管)的型式，介质分配不均匀，导致不同板间的反应速率和换热量相差较大，有温差应力导致结构失效的风险；而且该反应器仅通过人孔和卸料口完成催化剂的装卸，催化剂卸料效率较低，工作量较大。
基于此，我们提出了一种板式轴向反应器，希冀解决现有技术中的不足之处。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种板式轴向反应器，具备气体介质分布均匀、便于卸料的优点。
(二)技术方案
为实现上述气体介质分布均匀、便于卸料的目的，本发明提供如下技术方案：一种板式轴向反应器，包括壳体，所述壳体内部的中心处设置有内筒，所述内筒的外壁均匀设置有若干组板片对，每组所述板片对均包括两个波纹板片，两个所述波纹板片之间固定连接有密封板，两个所述波纹板片与密封板和内筒之间形成有换热腔；
所述波纹板片的内部流通有冷却液，所述换热腔的内部盛装有催化剂并流通有反应气体。
作为本发明的一种优选技术方案，若干组所述板片对的末端均固定安装在壳体的内壁上。
作为本发明的一种优选技术方案，所述波纹板片是鼓泡型。
作为本发明的一种优选技术方案，所述壳体的底部固定安装有下凸台，所述下凸台的底部开设有出气口，所述出气口用于排出反应气体；
所述下凸台的内壁设置有冷却液分配管，所述冷却液分配管的顶部与波纹板片之间相互贯通，所述冷却液分配管的外壁还贯通连接有冷却液入口管，所述冷却液入口管的末端穿过下凸台并延伸至下凸台的外部。
作为本发明的一种优选技术方案，所述壳体的顶部固定安装有上凸台，所述上凸台的顶部开设有进气口，所述进气口用于通入反应气体；
所述上凸台的内壁设置有蒸汽收集管，所述蒸汽收集管的底部与波纹板片之间相互贯通，所述蒸汽收集管的外壁还贯通连接有出汽管口，所述出汽管口的末端穿过上凸台并延伸至上凸台的外部。
作为本发明的一种优选技术方案，所述上凸台的内部还设置有旋转式气体分配器，所述旋转式气体分配器用于使从进气口通入的反应气体均匀分散。
作为本发明的一种优选技术方案，所述旋转式气体分配器包括固定架、轴承和风扇，所述上凸台内部的中心处设置有轴承，所述轴承的底部转动设置有风扇，所述轴承的外壁固定安装有固定架，所述固定架的末端固定安装在上凸台的内壁上。
作为本发明的一种优选技术方案，所述内筒的下方设置有托环，若干个所述换热腔的内壁均活动设置有筛孔板，若干个所述筛孔板与托环之间均通过支柱相连接；
所述下凸台的外部活动设置有旋钮，设置在旋钮与托环之间的卸料装置，带动托环、支柱和筛孔板上下移动，使筛孔板深入换热腔或从换热腔中脱离。
作为本发明的一种优选技术方案，所述卸料装置包括转轴、主动轮、从动轮、丝杆、丝母、支杆、立柱和横杆，所述旋钮外壁的中心处固定安装有转轴，所述转轴转动设置在安装筒的内部，所述安装筒固定安装在控制盒的外壁上；
所述转轴的末端固定安装有主动轮，所述主动轮活动设置在控制盒的内部，所述主动轮的外壁啮合有从动轮，所述从动轮的中心处固定安装有丝杆，所述丝杆的底部转动设置在控制盒的内底壁上；
所述丝杆的外壁螺纹连接有丝母，所述丝母顶部的两侧固定安装有支杆，所述支杆的顶部固定安装有立柱，所述立柱的顶部固定安装有横杆，所述横杆的两端均固定安装在托环的内壁上。
作为本发明的一种优选技术方案，所述控制盒的顶部还固定安装有竖筒，所述丝母滑动设置在竖筒的内壁上；
所述丝母外壁的两侧均固定安装有限位滑片，所述限位滑片滑动设置在限位滑槽的内壁上，所述限位滑槽开设在竖筒的内侧壁上。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种板式轴向反应器，至少具备以下有益效果：
1、该板式轴向反应器，反应气体由进气口进入，进入时，上凸台内的风扇由于受到反应气体的冲击而实现转动，通过调节反应气体的流速便能够控制风扇的旋转速度，从而保证风扇旋转时的离心力能够使反应气体在进入壳体内时会均匀分布。
2、该板式轴向反应器，反应气体在换热腔内流动并与催化剂产生反应，波纹板片的内部流通有冷却液，波纹板片内的冷却液与波纹板片外的反应气体进行换热，换热效率更高，冷却液吸收热量后蒸发，通过蒸汽收集管从出汽管口排出。
3、该板式轴向反应器，换热腔的内壁活动设置有筛孔板，当筛孔板位于换热腔的内部时，换热腔内的催化剂无法排出，卸料时，通过卸料装置使筛孔板脱离换热腔即可，失去了筛孔板的阻挡催化剂能够自动从换热腔中排出，卸料更加的简单方便，大大减小了工作量。
附图说明
图1为本发明整体结构的立体示意图；
图2为本发明上凸台部分的仰视图；
图3为本发明上凸台部分的俯视图；
图4为本发明下凸台部分的立体示意图；
图5为本发明板片部分的立体示意图；
图6为本发明卸料装置的剖视示意图。
图中：1、壳体；2、上凸台；3、下凸台；4、进气口；5、出气口；6、固定架；7、轴承；8、风扇；9、内筒；10、波纹板片；11、密封板；12、冷却液入口管；13、冷却液分配管；14、蒸汽收集管；15、出汽管口；16、换热腔；17、筛孔板；18、支柱；19、托环；20、横杆；21、旋钮；22、转轴；23、安装筒；24、控制盒；25、主动轮；26、从动轮；27、丝杆；28、丝母；29、竖筒；30、支杆；31、立柱。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例：
请参阅图1-图6，一种板式轴向反应器，包括壳体1，壳体1内部的中心处设置有内筒9，内筒9的外壁均匀设置有若干组板片对，若干组板片对的末端均固定安装在壳体1的内壁上，从而能够固定住板片对及内筒9的位置；
每组板片对均包括两个波纹板片10，波纹板片10是鼓泡型，鼓泡型的波纹板片10具有气体传热效率高、压降小等优点，两个波纹板片10之间固定连接有密封板11；
两个波纹板片10与密封板11和内筒9之间形成有换热腔16，换热腔16的内部盛装有催化剂并流通有反应气体，波纹板片10的内部流通有冷却液，反应气体在换热腔16内流动并与催化剂产生反应，同时波纹板片10内流通的冷却液与波纹板片10外的反应气体进行换热，换热效率更高；
壳体1的底部固定安装有下凸台3，下凸台3的底部开设有出气口5，出气口5用于排出反应气体；
壳体1的顶部固定安装有上凸台2，上凸台2的顶部开设有进气口4，进气口4用于通入反应气体；
上凸台2的内部还设置有旋转式气体分配器，旋转式气体分配器用于使从进气口4通入的反应气体均匀分散，旋转式气体分配器包括固定架6、轴承7和风扇8，上凸台2内部的中心处设置有轴承7，轴承7的底部转动设置有风扇8，轴承7的外壁固定安装有固定架6，固定架6的末端固定安装在上凸台2的内壁上；
反应气体由进气口4进入，进入时，上凸台2内的风扇8由于受到反应气体的冲击而实现转动，通过调节反应气体的流速便能够控制风扇8的旋转速度，从而保证风扇8旋转时的离心力能够使反应气体在进入壳体1内时会均匀分布；
下凸台3的内壁设置有冷却液分配管13，冷却液分配管13的顶部与波纹板片10之间相互贯通，冷却液分配管13的外壁还贯通连接有冷却液入口管12，冷却液入口管12的末端穿过下凸台3并延伸至下凸台3的外部，通过冷却液入口管12通入冷却液，通入的冷却液通过冷却液分配管13均匀的进入到各个波纹板片10中；
上凸台2的内壁设置有蒸汽收集管14，蒸汽收集管14的底部与波纹板片10之间相互贯通，蒸汽收集管14的外壁还贯通连接有出汽管口15，出汽管口15的末端穿过上凸台2并延伸至上凸台2的外部，波纹板片10内的冷却液与波纹板片10外的反应气体进行换热时，波纹板片10内的冷却液吸收热量后蒸发，通过蒸汽收集管14从出汽管口15排出；
波纹板片10在反应区域内组成板片对，若干个板片对轴向贯通可组成板片束，就板片束而言，由于冷却液在不同层的板片对内温度和流速相差较大，所以可通过控制每一层板片对间距相同，不同层板片对间距不同，来保证整个反应区域内传热均匀；
如图5所示，若干个板片对呈花瓣状排列，也可根据实际反应需要调整板片对的排列方式，如平行排列,排列方式根据催化剂大小和类型以及反应介质的类型决定；
内筒9的下方设置有托环19，若干个换热腔16的内壁均活动设置有筛孔板17，若干个筛孔板17与托环19之间均通过支柱18相连接；
下凸台3的外部活动设置有旋钮21，设置在旋钮21与托环19之间的卸料装置，带动托环19、支柱18和筛孔板17上下移动，使筛孔板17深入换热腔16或从换热腔16中脱离；
当筛孔板17位于换热腔16的内部时，换热腔16内的催化剂无法排出，卸料时，通过卸料装置使筛孔板17脱离换热腔16即可，失去了筛孔板17的阻挡催化剂能够自动从换热腔16中排出，卸料更加的简单方便，大大减小了工作量；
卸料装置包括转轴22、主动轮25、从动轮26、丝杆27、丝母28、支杆30、立柱31和横杆20，旋钮21外壁的中心处固定安装有转轴22，转轴22转动设置在安装筒23的内部，安装筒23固定安装在控制盒24的外壁上；
转轴22的末端固定安装有主动轮25，主动轮25活动设置在控制盒24的内部，主动轮25的外壁啮合有从动轮26，从动轮26的中心处固定安装有丝杆27，丝杆27的底部转动设置在控制盒24的内底壁上；
丝杆27的外壁螺纹连接有丝母28，丝母28顶部的两侧固定安装有支杆30，支杆30的顶部固定安装有立柱31，立柱31的顶部固定安装有横杆20，横杆20的两端均固定安装在托环19的内壁上；
拧动旋钮21使转轴22旋转，转轴22旋转带动其末端固定安装的主动轮25旋转，主动轮25旋转带动其外壁啮合的从动轮26旋转，从动轮26旋转带动丝杆27旋转，丝杆27旋转带动其外壁螺纹连接的丝母28上下移动，丝母28上下移动通过支杆30带动立柱31上下移动，立柱31上下移动通过横杆20带动托环19上下移动，当托环19向上移动时，筛孔板17深入换热腔16中，当托环19向下移动时，筛孔板17脱离换热腔16，此时换热腔16内的催化剂便可自动排出；
控制盒24的顶部还固定安装有竖筒29，丝母28滑动设置在竖筒29的内壁上，丝母28外壁的两侧均固定安装有限位滑片，限位滑片滑动设置在限位滑槽的内壁上，限位滑槽开设在竖筒29的内侧壁上，限位滑片在限位滑槽内的滑动设置限制了丝母28的旋转，使丝母28只能够在丝杆27的带动下做上下平移运动。
本发明的工作原理及使用流程：
反应气体由进气口4进入，进入时，上凸台2内的风扇8由于受到反应气体的冲击而实现转动，通过调节反应气体的流速便能够控制风扇8的旋转速度，从而保证风扇8旋转时的离心力能够使反应气体在进入壳体1内时会均匀分布；
均匀分布的反应气体继续向下流动，流到换热腔16中，反应气体在换热腔16内流动会与催化剂产生反应，由于波纹板片10的内部流通有冷却液，所以波纹板片10内的冷却液会与波纹板片10外的反应气体进行换热，换热效率更高，冷却液吸收热量后蒸发，通过蒸汽收集管14从出汽管口15排出；
当筛孔板17位于换热腔16的内部时，换热腔16内的催化剂无法排出，卸料时，通过卸料装置使筛孔板17脱离换热腔16即可，失去了筛孔板17的阻挡催化剂能够自动从换热腔16中排出，卸料更加的简单方便，大大减小了工作量，具体的：
拧动旋钮21使转轴22旋转，转轴22旋转带动其末端固定安装的主动轮25旋转，主动轮25旋转带动其外壁啮合的从动轮26旋转，从动轮26旋转带动丝杆27旋转，丝杆27旋转带动其外壁螺纹连接的丝母28上下移动，丝母28上下移动通过支杆30带动立柱31上下移动，立柱31上下移动通过横杆20带动托环19上下移动，当托环19向上移动时，筛孔板17深入换热腔16中，当托环19向下移动时，筛孔板17脱离换热腔16，此时换热腔16内的催化剂便可自动排出。
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)
1.一种板式轴向反应器，包括壳体(1)，其特征在于：所述壳体(1)内部的中心处设置有内筒(9)，所述内筒(9)的外壁均匀设置有若干组板片对，每组所述板片对均包括两个波纹板片(10)，两个所述波纹板片(10)之间固定连接有密封板(11)，两个所述波纹板片(10)与密封板(11)和内筒(9)之间形成有换热腔(16)；
所述波纹板片(10)的内部流通有冷却液，所述换热腔(16)的内部盛装有催化剂并流通有反应气体。
2.根据权利要求1所述的一种板式轴向反应器，其特征在于：若干组所述板片对的末端均固定安装在壳体(1)的内壁上。
3.根据权利要求2所述的一种板式轴向反应器，其特征在于：所述波纹板片(10)是鼓泡型。
4.根据权利要求3所述的一种板式轴向反应器，其特征在于：所述壳体(1)的底部固定安装有下凸台(3)，所述下凸台(3)的底部开设有出气口(5)，所述出气口(5)用于排出反应气体；
所述下凸台(3)的内壁设置有冷却液分配管(13)，所述冷却液分配管(13)的顶部与波纹板片(10)之间相互贯通，所述冷却液分配管(13)的外壁还贯通连接有冷却液入口管(12)，所述冷却液入口管(12)的末端穿过下凸台(3)并延伸至下凸台(3)的外部。
5.根据权利要求4所述的一种板式轴向反应器，其特征在于：所述壳体(1)的顶部固定安装有上凸台(2)，所述上凸台(2)的顶部开设有进气口(4)，所述进气口(4)用于通入反应气体；
所述上凸台(2)的内壁设置有蒸汽收集管(14)，所述蒸汽收集管(14)的底部与波纹板片(10)之间相互贯通，所述蒸汽收集管(14)的外壁还贯通连接有出汽管口(15)，所述出汽管口(15)的末端穿过上凸台(2)并延伸至上凸台(2)的外部。
6.根据权利要求5所述的一种板式轴向反应器，其特征在于：所述上凸台(2)的内部还设置有旋转式气体分配器，所述旋转式气体分配器用于使从进气口(4)通入的反应气体均匀分散。
7.根据权利要求6所述的一种板式轴向反应器，其特征在于：所述旋转式气体分配器包括固定架(6)、轴承(7)和风扇(8)，所述上凸台(2)内部的中心处设置有轴承(7)，所述轴承(7)的底部转动设置有风扇(8)，所述轴承(7)的外壁固定安装有固定架(6)，所述固定架(6)的末端固定安装在上凸台(2)的内壁上。
8.根据权利要求7所述的一种板式轴向反应器，其特征在于：所述内筒(9)的下方设置有托环(19)，若干个所述换热腔(16)的内壁均活动设置有筛孔板(17)，若干个所述筛孔板(17)与托环(19)之间均通过支柱(18)相连接；
所述下凸台(3)的外部活动设置有旋钮(21)，设置在旋钮(21)与托环(19)之间的卸料装置，带动托环(19)、支柱(18)和筛孔板(17)上下移动，使筛孔板(17)深入换热腔(16)或从换热腔(16)中脱离。
9.根据权利要求8所述的一种板式轴向反应器，其特征在于：所述卸料装置包括转轴(22)、主动轮(25)、从动轮(26)、丝杆(27)、丝母(28)、支杆(30)、立柱(31)和横杆(20)，所述旋钮(21)外壁的中心处固定安装有转轴(22)，所述转轴(22)转动设置在安装筒(23)的内部，所述安装筒(23)固定安装在控制盒(24)的外壁上；
所述转轴(22)的末端固定安装有主动轮(25)，所述主动轮(25)活动设置在控制盒(24)的内部，所述主动轮(25)的外壁啮合有从动轮(26)，所述从动轮(26)的中心处固定安装有丝杆(27)，所述丝杆(27)的底部转动设置在控制盒(24)的内底壁上；
所述丝杆(27)的外壁螺纹连接有丝母(28)，所述丝母(28)顶部的两侧固定安装有支杆(30)，所述支杆(30)的顶部固定安装有立柱(31)，所述立柱(31)的顶部固定安装有横杆(20)，所述横杆(20)的两端均固定安装在托环(19)的内壁上。
10.根据权利要求9所述的一种板式轴向反应器，其特征在于：所述控制盒(24)的顶部还固定安装有竖筒(29)，所述丝母(28)滑动设置在竖筒(29)的内壁上；
所述丝母(28)外壁的两侧均固定安装有限位滑片，所述限位滑片滑动设置在限位滑槽的内壁上，所述限位滑槽开设在竖筒(29)的内侧壁上。
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