CN115253927A - 一种精准控温的径向反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种精准控温的径向反应器，涉及反应器技术领域，其包括分布器，所述分布器的外壁开设有若干个进气孔，所述分布器内设置有集气筒，所述集气筒的一端设置有进液室，所述集气筒的另一端设置有出汽室，所述进液室和出汽室之间连通有若干个换热管，所述分布器内设置有隔断环板，所述集气筒筒壁上开有若干均匀分布的出气孔；所述出汽室连通有出汽管，所述出汽管上设置有控压阀，所述进液室连通有进液管，所述进液管与调速泵出口相连通，所述调速泵进口的热水来自于容积式换热器。本申请具有提高换热能力，提升产品质量的效果。
Description
技术领域
本发明涉及反应器的技术领域，尤其是涉及一种精准控温的径向反应器。
背景技术
目前，反应器是广泛应用于化工、炼油、冶金等领域的一种实现反应过程的设备。
相关技术中设计有申请公布号为CN109701456A的中国专利提供了一种新型径向反应器，包括反应壳体和位于反应壳体内的分布器，分布器上开设有供气体进入的通孔，反应壳体内还同轴设置有集气筒，集气筒的两端对称密封设置有上管板和下管板，集气筒贯穿分布器，集气筒外围且位于分布器内设置有若干个换热管，换热管之间填充催化剂；在反应时，气体进入反应壳体内，然后气体通过分布器上的通孔进入分布器内，气体与分布器内催化剂接触反应，同时换热管内由低向高流动冷却水，换热管对催化剂反应时产生的热量进行降温，然后气体进入集气筒内流动，最后通过集气筒进入催化剂的下方并排出反应壳体。
在实现本申请过程中，发明人发现该技术中至少存在如下问题：在利用换热管对催化剂产生的热量进行降温时，冷却水在换热管内流动，换热管不断吸收催化剂产生的热量，这样冷却水在换热管内流动时温度会不断的上升，从而导致换热管内不同高度的冷却水温度并不一致，进而导致分布器内不同高度催化剂的温度会存在较大差异，工艺气体在催化剂中反应时，选择性就会大大降低，从而产生较多的杂质，降低了产品质量。
发明内容
为了提高反应效果，增强产品质量，本申请提供一种精准控温的径向反应器。
本申请提供的一种精准控温的径向反应器采用如下的技术方案：
一种精准控温的径向反应器，包括分布器，所述分布器的外壁开设有若干个均匀分布的进气孔，所述分布器的圆筒四周敷设了隔热层；所述分布器内设置有集气筒，所述集气筒的筒壁上开有若干均匀分布的出气孔。所述径向反应器还包括外壳，外壳的顶板上穿过顶板设置有进气管，外壳的底板上穿过底板设置有出气管，出气管穿过底板后继续向上从进液室的中央穿过并与集气筒的下端相衔接。所述分布器内设置有一套控温组合件，控温组合件由进液管、进液室、换热管、出汽室、出汽管、控压阀、温度传感器、流速传感器和容积式换热器组成。所述进液室安装在分布器的下底板上并穿过下底板，出汽室安装在分布器的上盖板上并穿过上盖板。所述分布器内设置有若干根换热管，换热管的下端与进液室相连通，换热管的上端与出汽室相连通，换热管在分布器与集气筒之间的空间内均匀分布。所述分布器内的换热管之间的空隙装填催化剂。所述分布器的底板与外壳之间装有隔断环板。所述出汽管上装有控压阀，出汽管与出汽室相连通；所述进液管的一端与进液室相连通，另一端与调速泵出口相连通。所述调速泵进口的饱和水来自于容积式换热器。所述容积式换热器的加热介质进口处设置有流量控制阀。所述换热管之间插入温度传感器，温度传感器穿过分布器和外壳。在所述换热管内插入流速传感器，流速传感器穿过分布器和外壳。
在上述技术方案中，工艺气从进气管加入到外壳之内，迅速向下流动，进入到分布器与外壳之间的空间，流到分布器底板处时被隔断环板阻挡不能继续向下流动，被迫从分布气的进气孔流入催化剂中，然后沿径向流经催化剂，在流动的过程中发生合成反应，完成反应后从集气筒壁上的出气孔流入集气筒中，然后向下经出气管流出反应器。
所述反应过程是一个放热反应，需要将反应放出的热量移走以保持催化剂的温度始终保持在所需的反应温度的区间之内。在上述技术方案中，冷却水来自于容积式换热器，经由调速泵输入进液管，经过进液管再进入进液室，由进液室分配到各个换热管中，流过换热管后冷却水变为蒸汽汇入出汽室，然后流入出汽管，最后经过控压阀流出反应器。在上述过程中，冷却水以饱和水的状态进入催化区，在催化区中，管外温度高于管内冷却水的温度，冷却水一边流动一边吸热，流出催化区时就变为蒸汽。如此这般将合成反应所产生的热量移走。
在运行过程中，通过控压阀来保持蒸汽出口压力在所需压力值上下一个很小的区间波动。当出口压力低于所需压力时，阀门的开度变小，迫使压力升高，反之，当出口压力高于所需压力时，阀门的开度变大，使得出口压力下降。这样换热管中的冷却水的压力就会保持在所需值附近。
在运行过程中，通过温度传感器和流量控制阀的互相配合，来保持换热管内的水温保持在所需温度附近。当温度传感器检测了催化器中的温度低于设定温度时，发出信号命令流量控制阀加大加热介质的流量，从而提高容积式换热器中的水温，反之则减少加热介质的流量。
在运行过程中，通过流速传感器与调速泵的互相配合，来保持换热管中冷却水的流速始终在所需流速附近。当冷却水的流速小于所需流速时，流速传感器发出信号通知调速泵提高转速，从而提高泵的出口压力，这样就加大了进液管和出汽管之间的压力差，从而提高冷却水在换热管中的流速。反之亦然。
通过以上措施，充分利用了水的汽化潜热这一物理特性，使反应器的温度控制更精准。通过控制冷却水的压力，使得冷却水的汽化点移动到我们所需的温度处，这样就使得冷却水到达换热管入口时刚刚达到饱和点，但还未开始吸收汽化潜热，也就是刚刚到达水的升温曲线平台段的起点。又通过控制换热管中冷却水的流速，使得冷却水流过换热管所花时间恰好等于冷却水开始吸收汽化潜热到吸收汽化潜热结束(开始汽化的那个时间点)所花的时间，也就是升温曲线平台段的所覆盖的时间长度。
作为优选，本发明在分布器的圆筒四周设置了隔热层。通常来说工艺气在反应之前和反应发生时的温度是不一样，为降低分布器筒壁处内外温差对催化床内温度一致性产生不利影响，固在此处设置隔热层，这样可有效阻断了分布器筒壁内外的热对流。
化工常识指出，合成反应通常要具备所需的压力、温度、催化等条件才能很好地进行，偏离所需条件，反应就会受到不利影响，其中温度是一个重要条件。如果偏离了所需温度，就会产生较多的非目的产物也就是杂质，化工上称为选择性降低。本发明通过一套综合措施，将温度控制在一个很小的范围内，可以大大提高产品的纯度，大大减少后道提纯工序的工作量。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.避免了利用不到水的汽化潜热这一物理特性这一题。如果不利用汽化潜热的话，水在吸热的过程中，温度会不断上升，使换热管进口和出口处水温相差很大，因此导致催化剂床上中下的温度相差很大。而本发明的技术方案，保证冷却在流过换热管时不断吸热，但水温并不上升，因而换热管中至下而上各点的温度保持一致，因而就保证了催化床中各处的温度保持一致；
2.避免了冷却水在走到换热管半途就汽化的问题。设想冷却水走得太慢，走了换热管一半的路程，就吸完了所需的汽化潜热，于是便开始汽化，那么水蒸汽在换热管后半程中就会不断升温，那么换热管上半段的温差就会较大；
3.避免了冷却水还有吸完汽化潜热就走出了换热管的问题。那就是冷却水在换热管中走得太快，吸收汽化潜热的能力并未用完。那样的话换热效率就会降低，就会浪费能源并增大设备体积。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一种精准控温的径向反应器的局面示意图。
图2是本申请实施例提供的一种精准控温的径向反应器的局面剖示图。
图3是本申请实施例提供的一种精准控温的径向反应器的示意图。
附图标记说明1、分布器；11、进气孔；12、隔热层；2、集气筒；21、出气孔；3、外壳；31、进气管；32、出气管；4控温组合件；41进液管；42、进液室；43、换热管；44、出汽室；45、出汽管；46、控压阀；47、温度传感器；48、流速传感器；49、容积式换热器；491、调速泵；492、流量控制阀；5、催化剂；6、隔断环板。
具体实施方式
以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种精准控温的径向反应器。参照图1至图3，包括外壳3和位于外壳3内的分布器1，分布器的外壁开设有若干个均匀分布的进气孔11，分布器1的圆筒四周敷设了隔热层12；分布器1内设置有集气筒2，集气筒的筒壁上开有若干均匀分布的出气孔21。进气孔11和出气孔21均为密集均布小孔，气体可以从孔中通过，但催化剂颗粒不能通过。集气筒2的上端与出汽室44的下底板相连接但与出汽室不相通，集气筒2的下端与进气管31的上端相衔接。径向反应器外壳的顶板上穿过顶板设置有进气管31，外壳3的底板上穿过底板设置有出气管32，出气管32穿过底板后继续向上从进液室42的中央穿过并与集气筒2的下端相衔接。分布器内设置有一套控温组合件4，控温组合件由进液管41、进液室42、换热管43、出汽室44、出汽管45、控压阀46、温度传感器47、流速传感器48以及容积式换热器49组成。进液室42安装在分布器的下底板上并穿过下底板，出汽室44安装在分布器1的上盖板上并穿过上盖板。分布器1内设置有若干根换热管43，换热管43的下端与进液室42相连通，换热管43的上端与出汽室44相连通，换热管43在分布器1与集气筒2之间的空间内均匀分布。分布器1内的换热管43之间的空隙装填催化剂5。分布器1的底板处装有隔断环板6，隔断环板6的内缘与分布器1底板抵紧连接，外缘与外壳3的筒体内壁抵紧连接。出汽管45上装有控压阀46，出汽管45与出汽室44相连通；进液管41的一端与进液室42相连通，另一端与设调速泵491出口相连通。调速泵491进口的饱和水来自于容积式换热器49。容积式换热器的加热介质进口处设置有流量控制阀492。换热管之间插入温度传感器47，温度传感器穿过分布器1和外壳3。在换热管内插入流速传感器48，流速传感器穿过布器1和外壳3。
本申请实施例一种精准控温的径向反应器的实施原理为：
充分利用了水的汽化潜热这一物理特性，使反应器的温度控制更精准。通过控制冷却水的压力，使得冷却水的汽化点移动到我们所需的温度处，这样就使得冷却水到达换热管43入口时刚刚达到饱和点，但还未开始吸收汽化潜热，也就是刚刚到达水的升温曲线平台段的起点。又通过控制换热管43中冷却水的流速，使得冷却水流过换热管43所花时间恰好等于冷却水开始吸收汽化潜热到吸收汽化潜热结束(开始汽化的那个时间点)所花的时间，也就是升温曲线平台段的所覆盖的时间长度。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种精准控温的径向反应器，包括外壳(3)和位于外壳(3)内的分布器(1)，所述分布器(1)的筒壁上开设有若干个均匀分布的进气孔(11)，所述分布器(1)内设置有集气筒(2)，所述集气筒(2)的筒壁上开有若干均匀分布的出气孔(21)；所述外壳(3)的顶部上连通设置有进气管(31)，所述外壳(3)的底部连通设置有出气管(32)；其特征在于：所述出气管(32)贯穿分布器(1)的底端并与集气筒(2)相互连通，所述分布器(1)内设置有若干个换热管(43)，所述分布器(1)内设置有控温组合件(4)，所述控温组合件(4)用于控制换热管(43)内冷却水的温度，所述分布器(1)内的换热管(43)之间的空隙装填催化剂(5)；所述分布器(1)与外壳(3)之间装有隔断环板(6)，所述隔断环板(6)从分布器(1)的底端处将外壳(3)内的空间分为上下两部分。
2.根据权利要求1所述的一种精准控温的径向反应器，其特征在于：所述分布器(1)的圆筒四周敷设了隔热层(12)。
3.根据权利要求1所述的一种精准控温的径向反应器，其特征在于：所述控温组合件由进液管(41)、进液室(42)、出汽室(44)、出汽管(45)、控压阀(46)和温度传感器(47)、流速传感器(48)和容积式换热器(49)组成；所述进液室(42)安装在分布器(1)的底端上并且贯穿分布器(1)的底端，所述出汽室(44)安装在分布器(1)的顶端上并且贯穿分布器(1)的顶端，所述换热管(43)的底端与进液室(42)相连通，所述换热管(43)的顶端与出汽室(44)相连通，所述换热管(43)在分布器(1)与集气筒(2)之间空间内均匀分布；所述控压阀(46)安装在出汽管(45)上，所述出汽管(45)与出汽室(44)相连通。
4.根据权利要求3所述的一种精准控温的径向反应器，其特征在于：所述进液管(41)的一端与进液室(42)相连通，所述进液管(41)的另一端与调速泵(491)出口相连通，所述调速泵(491)进口的饱和水来自于容积式换热器(49)。
5.根据权利要求3所述的一种精准控温的径向反应器，其特征在于：所述容积式换热器(49)的加热介质进口处设置有流量控制阀(492)。
6.根据权利要求3所述的一种精准控温的径向反应器，其特征在于：所述换热管(43)的空隙间插入温度传感器(47)，温度传感器(47)穿过分布器(1)和外壳(3)。
7.根据权利要求3所述的一种精准控温的径向反应器，其特征在于：在所述换热管(43)内插入流速传感器，流速传感器(47)穿过分布器(1)和外壳(3)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20221101 |