CN201049292Y - 一种甲醇合成反应器 - Google Patents

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李福达
杨志敏
吴邦庆
孙永亮
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Wison Engineering Ltd
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Abstract

本实用新型为一种甲醇合成反应器。它包括反应器壳程和安装在反应器壳程内的的换热器部分；所述的换热器部分由支承管板和若干根换热管组成；所述的换热管穿插安装在支承管板上对应设置的若干个穿装孔内，在每层支承板与换热管外壁相配合的孔位处设置有弹性卡环。本实用新型大大改善甲醇合成反应器运行中的受力状况，提高了设备运行可靠性和增加了设备运行的稳定性；同时，有效提高了传热系数，增大了甲醇合成反应器的操作弹性。本实用新型科研大幅度降低反应器的制作成本，同时可以提高煤气调峰能力约35％。

Description

一种甲醇合成反应器
技术领域
本实用新型及城市煤气联产甲醇的生产技术，具体说是涉及一种甲醇合成反应器，特别是涉及一种用于甲醇生产中的具有减小温差应力和振动破坏作用的管壳式合成反应器。
背景技术
目前在化工生产领域，尤其在甲醇生产中管壳式反应器得到较广泛使用。在管壳式反应器中，反应管外的壳程充满加热或冷却介质，并通过这些介质提供反应所需的热量或带走管内反应所产生的热量，由此保持预定的反应条件。
甲醇合成反应是一强放热反应，反应温度一般为200～280℃，空速为6000～10000h-1。随着反应的进行，甲醇合成反应器的换热器必须能将甲醇合成生成的反应热及时移走，以避免甲醇合成反应器触媒床层升温过热使催化剂烧结而导致无法正常生产。在实际使用中，由于甲醇合成反应器换热器的管外热载体为沸水，因此在甲醇合成反应的换热过程中，这种甲醇反应器存在以下缺陷：
1.由于管内、外存在较大的温差，使得管束与管板的连接处产生很大的温差应力；
2.由于在高温作用下在管外热作为载体的沸水将迅速汽化，从而极易形成涡流上升，使换热器形成振动，从而严重影响到设备的使用寿命，容易造成运行事故，给正常生产带来了不安全隐患；
3.为了解决热膨胀应力问题，现有技术通常必须采用2种不同膨胀系数的特殊不锈钢材质，增大了设备加工难度和制作成本；而且由于甲醇合成过程中反应热较高，列管外的沸水迅速汽化时易形成涡流上升，使换热器形成振动而影响换热器的使用寿命。
发明内容
本实用新型的目的正是针对上述现有技术中所存在的缺陷，提供了一种可用普通钢材制作并能使反应器管束与支撑管板减小温差应力和消除振动应力的管壳式甲醇合成反应器。
本实用新型的目的可通过下述技术方案来实现：
一种甲醇合成反应器，它包括反应器壳程和安装在反应器壳程内的的换热器(也是反应器)部分；所述的换热器部分由支承管板和若干根换热管(也是反应管)10组成；所述的换热管10穿插安装在支承管板上对应设置的若干个穿装孔内，其特征在于：在每层支承板与换热管10外壁相配合的孔位处设置有弹性卡环11(也称挡圈)。
在具体实施的时候，上述的支承管板可以设置多层，其中优选3层；上述的弹性卡环优选环形开口形状。
本实用新型的工作过程及原理如下：
压缩机过来的新鲜原料气及循环机过来的循环气混合后进入本管壳式甲醇反应器的管程，在催化剂的作用下进行甲醇合成反应，反应温度约为250-280℃，压力约5Mp。甲醇合成反应是以强放热反应，为了保持生产稳定运行，必须将合成反应热及时移走。移走反应热是靠通入反应器壳程的沸水汽化产生蒸汽的方式来完成的，这样，不仅移走了反应热，还产生了中压蒸汽，合理利用了能量。合成后的气体，经甲醇分离，一部分进入循环压缩机循环利用，一部分进入氢膜回收系统。
由于本实用新型采用上述的的结构特征，它避免了热水和甲醇在合成反应器换热过程中，因合成反应产生的高温造成的水的迅速汽化而形成的上升涡流冲击支承管板引起的换热器振动，破除涡流上升时产生的汽液不均现象；同时它还减轻和避免了由于支承管板与换热管束连接处温差应力造成结构破坏的可能性。
本实用新型的技术效果是十分显著的：本实用新型大大改善甲醇合成反应器运行中的受力状况，提高了设备运行可靠性和增加了设备运行的稳定性；同时，有效提高了传热系数，增大了甲醇合成反应器的操作弹性；其结果是大幅度降低了反应器的制作成本，同时可以提高煤气调峰能力约35％。
与目前现有管壳式甲醇合成反应器相比较，本实用新型适用范围广，使用效果好，生产成本低，具有较好的推广价值和潜在的经济效益。
附图说明
图1是本实用新型甲醇合成反应器的示意图。
图2是弹性卡环的结构示意图。
图中：1、甲醇合成气入口；2、甲醇合成气出口；3、锅炉给水入口；4、蒸汽出口；5、水出口；6、排气口；7、卸触媒口；8、下降管口；9a、9b、9c、支承管板；10、换热管；11弹性卡环。
具体实施方式
本实用新型以下结合实例(附图)作进一步描述：
如图1所示，本实用新型的甲醇合成反应器采取列管式结构，管程装填甲醇合成反应催化剂，通甲醇合成气；壳程通沸腾水，目的是作为热媒移走甲醇合成过程的反应热。该类型反应器的催化剂床层温差较小，操作比较平稳，转化率也较高，还能副产中压蒸汽。本实用新型具体可以采用3层支承管板，在每层支承管板9a、9b、9c与换热管10外壁相配合的孔位处设置有弹性卡环11(见图2)，弹性卡环采取环形开口形状，并且器环形开口的圆心角为60度。
本实用新型有效地破除了壳程蒸汽涡流上升时产生的汽液不均相，使传热系数得到增加，同时还可起到加固作用，防止汽化涡流上升冲击支承管板引起换热器振动问题。

Claims (3)

1.一种甲醇合成反应器，它包括反应器壳程和安装在反应器壳程内的换热器部分；所述的换热器部分由支承管板(9)和若干根换热管(10)组成；所述的换热管(10)穿插安装在支承管板上对应设置的若干个穿装孔内，其特征在于：
在每层支承板与换热管(10)外壁相配合的孔位处设置有弹性卡环(11)。
2.一种如权利要求1所述的甲醇合成反应器，其特征在于：
所述的支承管板为三层(9a)、(9b)、(9c)；所述的弹性卡环(11)为环形开口形状。
3.一种如权利要求2所述的甲醇合成反应器，其特征在于：
所述的弹性卡环(11)环形开口的圆心角为60度。
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Granted publication date: 20080423

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Granted publication date: 20080423

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