CN113694870B - 一种板式换热反应器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种板式换热反应器，涉及石油、化工技术领域。该板式换热反应器包括：进气混合腔、压紧板、上导杆、下导杆、板片；所述上导杆、下导杆分别与进气混合腔焊接，所述板片固定于上导杆与下导杆之间，所述压紧板通过螺栓将板片压紧。本发明板式换热反应器极大提高催化剂的有效使用率以及设备的整体效率；同时，对反应区域进行温度控制，有效避免反应区域内的冷/热点的出现，极大保障了催化剂活性。

Description

一种板式换热反应器

技术领域

本发明涉及石油、化工技术领域，具体地，涉及一种板式换热反应器。

背景技术

反应器在所有化学反应发生过程中扮演极其重要的作用，在石油、化工领域广泛存在。随着科学技术的快速发展，适用于各类化学反应的专用反应器逐渐面世，有效促进了化工科技的快速发展。在反应器使用过程中，当内部的化学反应为放热或吸热过程，极易在反应器的局部区域形成热点或冷点，造成该区域的催化剂床层失活，严重影响设备的整体运行效率。而众所周知，几乎所有的化学反应过程都伴随有能量的传递与转移。因此，如何控制反应过程放出或吸收的热量及时传递，对于保障催化剂活性和使用效率，提高反应器整体运行效率具有至关重要的作用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种板式换热反应器。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种板式换热反应器，包括：进气混合腔、压紧板、上导杆、下导杆、板片；所述上导杆、下导杆分别与进气混合腔焊接，所述板片固定于上导杆与下导杆之间，所述压紧板通过螺栓将板片压紧；所述进气混合腔包括：腔体、第一反应气进口、第二反应气进口、混合气出口、第一固定支架；所述腔体的内侧焊接有第一内部扰流板、第二内部扰流板，所述第一反应气进口、第二反应气进口、混合气出口焊接与腔体的外侧，所述第一固定支架焊接于腔体的底部；所述压紧板包括：盖板、反应气出口、介质入口、介质出口与第二固定支架；所述反应气出口、介质入口、介质出口焊接与盖板的外侧，所述第二固定支架焊接于盖板的底部。

进一步地，所述第一内部扰流板、第二内部扰流板的厚度与进气混合腔的厚度相同；所述第一内部扰流板、第二内部扰流板交错排列，形成供混合气流的通道。

进一步地，所述板片的厚度为0.5-1.2mm，材料为铝、不锈钢、钛中的任意一种。

进一步地，所述板片的一侧负载活性催化剂颗粒，另一侧为光滑面。

进一步地，所述活性催化剂颗粒通过离子交换或浸渍方法负载。

进一步地，所述板片排列时负载活性催化剂颗粒的一侧面对面设置。

进一步地，所述板片上的流体流动区的导流单元为人字型、波纹型、雨滴型或梅花型。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

（1）本发明板式换热反应器上设置进气混合腔，内嵌交错排列的第一内部扰流板、第二内部扰流板，使两种反应气进入进气混合腔的腔体后在流动过程中逐级混合，最终达到较好的混合状态，流出腔体进入后续反应区域；

（2）本发明板式换热反应器中的板片构成反应区域，且板片的一侧表面上负载活性催化剂颗粒，形成具有高比表面积的反应区域，极大提高催化剂的有效使用率以及设备反应效率；

（3）本发明的板片间隔排布，形成反应通道与介质流体相间分布的形式，能够根据化学反应类型，选择合适的加热或冷却介质，对反应区域进行加热或冷却，有效避免反应区域内的冷/热点的出现，极大保障了催化剂活性。

附图说明

图1为本发明板式换热反应器整体示意图；

图2为本发明板式换热反应器的进气混合腔的结构示意图；

图3为本发明板式换热反应器的进气混合腔内部扰流部件的排布示意图；

图4为本发明板式换热反应器中两孔人字形板片结构示意图；

图5为本发明板式换热反应器中两孔雨滴形板片结构示意图；

图6为本发明板式换热反应器中四孔人字形板片结构示意图；

图7为本发明板式换热反应器中四孔雨滴形板片结构示意图；

图8为本发明板式换热反应器中压紧板的结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术方案，下面将对实施例或技术方案中描述中所需要的附图进行简单介绍。显而易见地，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。

本发明中板式换热反应器的结构示意图参见图1-8，该板式换热反应器包括：进气混合腔1、压紧板2、上导杆3、下导杆4、板片5；所述上导杆3、下导杆4分别与进气混合腔1焊接，板片5固定于上导杆3与下导杆4之间，压紧板2通过螺栓将板片5压紧。本发明提供的板式换热反应器，能够有效提高两种反应气体的混合程度，并根据化学反应类型对反应区域进行加热或冷却，控制催化剂与反应气在合适的化学反应温度区间，避免出现热/冷点，保障催化剂活性，极大提高设备的整体运行效率。

本发明中进气混合腔1包括：腔体11、第一反应气进口12、第二反应气进口13、混合气出口14、第一固定支架15，腔体11的内侧焊接有第一内部扰流板16、第二内部扰流板17，第一内部扰流板16、第二内部扰流板17的厚度与进气混合腔的厚度相同；第一内部扰流板16、第二内部扰流板17交错排列，形成供混合气流的通道，第一反应气进口12、第二反应气进口13、混合气出口14焊接与腔体11的外侧，第一固定支架15焊接于腔体11的底部；两种不同的反应气体，分别由第一反应气进口12、第二反应气进口13进入腔体11中，经由第一内部扰流板16、第二内部扰流板17之间形成的流体通道流出，实现逐级混合，混合气经由混合气出口14进入后续的反应区域。

本发明中压紧板2包括：盖板21、反应气出口22、介质入口23、介质出口24与第二固定支架25；反应气出口22、介质入口23、介质出口24焊接与盖板21的外侧，第二固定支架25焊接于盖板21的底部。

本发明中板片5的厚度为0.5-1.2mm，材料为铝、不锈钢、钛中的任意一种，板片5由流体入口、流体流动区、流体出口、垫片槽组成，流体流动区的导流单元可为人字型、波纹型、雨滴型或梅花型。板片5的一侧通过离子交换或浸渍方法负载活性催化剂颗粒，另一侧为光滑面。通过板片5排布时负载活性催化剂颗粒的一侧面对面设置，形成气体的反应区，光滑面进行面对面设置，形成温控区域。 反应混合气经板片5的流体入口依次流经流体流动区、流体出口。本领域技术人员可根据化学反应类型，选择加热或冷却的介质，使其流经换热温控区域，对反应区域的催化剂和反应气进行加热或冷却，防止冷/热点的出现。

实施例

以甲醇氧化制甲醛的催化反应为例。反应气为甲醇蒸汽与空气的混合气，反应气中甲醛蒸汽的含量大于36%。甲醇蒸汽与空气分别由第一进气口12、第二进气口13进入腔体11中，经由第一内部扰流板16、第二内部扰流板17之间形成的流体通道流出，实现逐级混合，最终经由混合气出口14进入由板片5组成的换热与反应区域。该反应所需温度为300℃，因此，选择温度为300℃的过热蒸汽为加热介质，经由压紧板2上的介质入口23进入，依次流经各个温度控制区域，对相邻的反应区域进行加热，使位于反应区域内的催化剂与反应气温度达到300℃而发生反应，提高催化剂的反应效率和反应器的运行效率。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种板式换热反应器，其特征在于，包括：进气混合腔(1)、压紧板(2)、上导杆(3)、下导杆(4)、板片(5)；所述上导杆(3)、下导杆(4)分别与进气混合腔(1)焊接，所述板片(5)固定于上导杆(3)与下导杆(4)之间，所述压紧板(2)通过螺栓将板片(5)压紧；所述进气混合腔(1)包括：腔体(11)、第一反应气进口(12)、第二反应气进口(13)、混合气出口(14)、第一固定支架(15)；所述腔体(11)的内侧焊接有第一内部扰流板(16)、第二内部扰流板(17)，所述第一反应气进口(12)、第二反应气进口(13)、混合气出口(14)焊接与腔体(11)的外侧，所述第一固定支架(15)焊接于腔体(11)的底部；所述压紧板(2)包括：盖板(21)、反应气出口(22)、介质入口(23)、介质出口(24)与第二固定支架(25)；所述反应气出口(22)、介质入口(23)、介质出口(24)焊接与盖板(21)的外侧，所述第二固定支架(25)焊接于盖板(21)的底部；

所述板片(5)上的流体流动区的导流单元为人字型、波纹型、雨滴型或梅花型；

所述第一内部扰流板(16)、第二内部扰流板(17)的厚度与进气混合腔的厚度相同；所述第一内部扰流板(16)、第二内部扰流板(17)交错排列，形成供混合气流的通道；

所述板片(5)的厚度为0.5-1.2mm，材料为铝、不锈钢、钛中的任意一种；

所述板片(5)的一侧负载活性催化剂颗粒，另一侧为光滑面；

所述活性催化剂颗粒通过离子交换或浸渍方法负载；

所述板片(5)排列时负载活性催化剂颗粒的一侧面对面设置。

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