CN201171976Y - 一种换热催化反应设备 - Google Patents
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Abstract
一种换热催化反应设备，主要由带有顶部进气管口1，装催化剂人孔2，气体多孔分布板10，底部出气口3和卸催化剂孔4的受压壳体5与支承于壳体底部支承架6上的换热管组7，进水管14和出水管18，支承于底部多孔集气板8的催化剂9或装于壳体5和换热管组7间的浆态床催化剂9组成，采用流体作冷却介质移去反应热用于合成甲醇、二甲醚、甲胺、烃类等反应，具有投资少、产量高、节能降耗、易于大型化的有益效果。
Description
技术领域
本实用新型是一种换热催化反应设备，用于流体催化反应和传热过程，属化学工程领域，特别适用于甲醇、烃类等合成反应过程，也可用于甲烷、甲醚等合成过程。
背景技术
对于由加压下甲醇合成、甲醚、烃类等合成这类放热催化反应，随着反应过程的进行，不断放出的反应热使催化剂层温度提高。为了提高反应器的效率，需要把反应热移出以降低反应温度。在工业反应器中曾广为使用的一种如西德Lurgi公司的用于甲醇合成的列管式反应器，原料气从上部进气口进入分布到各管中，在管内装触媒层中合成甲醇，管间侧面进水。反应热被管外沸腾水连续移热，产生蒸汽由侧面管出，反应气由底部出气管出塔，该塔温差小，但触媒装填系数小，投资大，大型化难度大。
本实用新型的任务是依据催化放热可逆反应的特点，克服现有技术的缺点，提供一种用流体作冷却介质移去反应热，生产能力大、触媒活性高、结构简单可靠、操作性能好的反应器。下面说明中冷却介质以水为代表，但不限于水，可以为导热油或熔盐。
发明内容
本实用新型提供一种换热催化反应设备，由带有顶部进气管口1，装催化剂人孔2，气体多孔分布板10，底部出气口3和卸催化剂孔4的受压壳体5与支承于壳体底部支承架6上的水冷换热管组7，进水管14和出水管18，支承于底部多孔集气板8或下隔板22的催化剂9或装于壳体5和换热管组7间的浆态床催化剂9组成，其特征是换热管组7由分水管11和集水管12与连结分水管和集水管之间的多排换热水管13连结组成，分水管11与下部连通管15连结，连通管15与底部进水管14连结，集水管12与上部连通管17连结，连通管17与集水总管16连结，集水总管16与出水管18连结，出水管18通过壳体上端填料函19活动密封，底部进水管14与壳体底部填料函20活动密封，壳体5的筒体51与上封头52用大法兰53间唇形焊密封，或上封头52与筒体51直接连接。
本实用新型反应器连组换热水管13的分水管11和集水管12是环管或直管排管。
本实用新型反应器床层中由上而下成轴向流动。
本实用新型反应器床层中由内到外或由外到内成径向流动。
本实用新型反应器床层中由左右向从一侧向另一侧横向流动。
本实用新型反应器换热水管是圆管或扁平管或换热板片。
附图说明
下面结合附图具体说明。
图1是分水管和集水管为环管的水冷反应器示意图。
图2是分水管和集水管为直管排管的水冷反应器示意图。
图3是图2所示水冷反应器换热管区的俯视图示意图。
图4是管内水冷径向流反应器示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细地说明。
图1是分水管和集水管为环管的水冷反应器。图中受压壳体5的上部封头52和筒体51间用大法兰53紧固，并用唇形焊密封，拆开法兰吹去唇形焊时可吊出内件。上封头52顶部有进气口1和催化剂装入孔2，气体多孔分布板10，壳体底部有出气口3，催化剂卸出口4，壳体内焊有支承板6支承的换热水管内件，多排换热管13下端与同心套装的圆环形分水管11连通，上端与同心套装的圆环形集水管12连接，下部连通管15连接分水管11和进水管14，进水管14与壳体底部间用填料函20活动密封，上部连通管17连接集水管12和集水总管16，连结集水总管16的出水管18通过填料函19与封头52密封，换热管13外和壳体5内装有催化剂9支承在底部多孔集气板8上。用于甲醇合成反应器时压力5～12Mpa，含氢、一氧化碳、二氧化碳的原料气温度210℃左右，由顶部进气口1经气体分布器10均匀分布进入铜基甲醇合成催化剂9在200～300℃下进行甲醇合成反应，反应气经多孔集气板8后由出气口3出反应器，高于100℃例如200℃左右锅炉水由进水管14进入，经下部连通管15分流到各分水管11，再进入各组换热管13内吸收管外催化剂层9的反应热，水吸热升温在2～8Mpa压力下汽化，使管外催化剂层温度均匀温差小，换热管13内汽水混合物到集水管12，再经上部连通管17到集水总管16后，再由出水管18出反应器，出水管18与上封头52用填料函19活动密封，使换热水管受热膨胀时可以向上自由伸缩。
图2是分水管和集水管为直管排管，床层中由左右向从一侧向另一侧横向流动的水冷反应器示意图。图中受压壳体5的上封头有进气口1和催化剂装入孔2，下封头有出气口3和催化剂卸出口4，图中封头与壳体直接焊接，但也可采用图1用法兰连接。在底部支承板6上有多组连接分水管箱11和集水管箱12的换热水管组71、72、73、74、75、76。在上部集水管箱12处有右边开通气口的上隔板21，下部分水管箱11处有左边开通气口的下隔板22，上下隔板21和22间有气体多孔分布板10和多孔集气板8，在上隔板21、下隔板22、气体多孔分布板10和多孔集气板8间的换热管13外装有催化剂层9。用于二甲醚合成反应器时压力5～12Mpa，含氢、一氧化碳、二氧化碳和甲醇的原料气温度200℃～300℃左右，经顶部进气口1由上隔板21右边通气口进入壳体5右侧和气体多孔分布板10的弓形通道，经气体多孔分布板10均匀分布进入催化剂层9在200～380℃下进行二甲醚合成反应，反应气经多孔集气板8和壳体5左侧的弓形通道由下隔板22左边通气口进入后由出气口3出反应器，高于100℃例如200℃左右锅炉水由进水管14进入，经下部连通管15分流到各分水直管排管11，再进入各组换热管13内吸收管外催化剂层9的反应热，水吸热升温在2～12Mpa压力下汽化，使管外催化剂层温度均匀温差小，换热管13内汽水混合物到集水管12，再经上部连通管17到集水总管16后，再由出水管18出反应器，出水管18与上封头52用填料函19活动密封，使换热水管受热膨胀时可以向上自由伸缩。进水管14与壳体底部封头用填料函20密封。
图3是图2换热管区俯视图示意图。图3中在气体多孔分布板10和多孔集气板8间的六组矩形换热管组71、72……76，与图2中连接分水管箱11和集水管箱12的六组换热管组对应，图中每组换热管组为三排换热管7，但实际使用中不止三排。
图4是管内水冷径向流反应器，图4结构上与图1不同的是在壳体5内有圆筒体的多孔气体分布器23，中心有顶部封闭的多孔集气筒24连结底部多孔集气板8，其余与图1相同。原料气体由进气口1进反应器，经多孔气体分布器23径向流过催化剂层9反应到多孔集气筒24，反应气经多孔集气板8后到出气口3出反应器，水等冷却介质在换热管13内向上流动的情况和图1相同。
本实用新型反应器结构还可用于浆态床和三相床，主要结构如图1，这时原料气由底部管口3进气，反应在冷管胆外进行，反应产物由上部管口1出塔。冷却介质水等同样由底部孔14经下连通管15、分水环管11到换热管13逆流向上，吸收管外反应热，产生蒸汽等经集水管12、上部连通管17、集水总管16和出水管18由顶部管口18出塔。
实施例：用图1水冷反应器内径3.6米，装铜基甲醇催化剂80M3。在合成压力9Mpa下，合成气温度220℃，从进气口1进反应器，反应热被换热管内水吸收产生蒸汽，出反应器气体温度250℃，甲醇产量2000吨/日。在压力2～4MPa下，锅炉水加热到220℃进入反应器底部进水管吸收反应热，每吨甲醇付产蒸汽1.3吨。相关数据见附表1。
附表1
有益效果
本实用新型与现有技术比较，一是采用内部换热管胆与壳体间活动密封装配，底部进水管14和顶部出水管18均通过填料函与壳体活动装配，使内件在热应力引起的热膨胀可自由伸缩。采用封头52和筒体51间法兰连结密封，打开法兰和封头方便内件安装或吊装出塔，当分水管和集水管用多组直管管箱时，更便于化整为零一组组安装，避免了管壳式反应器反应管与两端管板固定焊接，提高结构可靠性；二是催化剂装冷管外提高催化剂容积装填率，大幅减小反应器尺寸。此外本实用新型反应器既可以合理利用反应器副产中压蒸汽，又可提高生产能力，尤其适当大型化装置，如上面所举年产60万吨大型反应器。以上只是以甲醇合成为例，但不限于甲醇合成，还可用于二甲醚、甲胺、甲醇制丙烯、氨合成等。
以上说明中冷却介质以水为代表，但不限于水，在需较高反应温度时可以是导热油或熔盐。
Claims (7)
1.一种换热催化反应设备，主要由带有顶部进气管口(1)，装催化剂人孔(2)，气体多孔分布板10，底部出气口(3)和卸催化剂孔(4)的受压壳体(5)与支承于壳体底部支承板(6)上的水冷换热管组(7)，进水管(14)和出水管(18)，支承于底部多孔集气板(8)或下隔板(22)的催化剂(9)或装于壳体(5)和换热管组(7)间的浆态床催化剂(9)组成，其特征是换热管组(7)由分水管(11)和集水管(12)与连结分水管和集水管之间的多排换热水管(13)连结组成，分水管(11)与下部连通管(15)连结，连通管(15)与底部进水管(14)连结，集水管(12)与上部连通管(17)连结，连通管(17)与集水总管(16)连结，集水总管(16)与出水管(18)连结，出水管(18)通过壳体上端填料函(19)活动密封，底部进水管(14)与壳体底部填料函(20)活动密封，壳体(5)的筒体(51)与上封头(52)用大法兰(53)间唇形焊密封，或上封头(52)直接与筒体(51)直接连接。
2.根据权利要求1所述的一种催化换热反应设备，其特征是连组换热水管(13)的分水管(11)和集水管(12)是环管。
3.根据权利要求1所述的一种催化换热反应设备，其特征是连组换热水管(13)的分水管(11)和集水管(12)是直管排管。
4.根据权利要求1所述的一种催化换热反应设备，其特征是床层中由上而下成轴向流动。
5.根据权利要求1所述的一种催化换热反应设备，其特征是床层中由内到外或由外到内成径向流动。
6.根据权利要求1所述的一种催化换热反应设备，其特征是床层中由左右向从一侧向另一侧横向流动。
7.根据权利要求1所述的一种催化换热反应设备，其特征是换热水管是管内为水的扁平管或换热板片。
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| CNU2008200024665U CN201171976Y (zh) | 2008-01-23 | 2008-01-23 | 一种换热催化反应设备 |
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| CN (1) | CN201171976Y (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101491751B (zh) * | 2008-01-23 | 2012-04-25 | 杭州林达化工技术工程有限公司 | 一种换热催化反应设备 |
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2008
- 2008-01-23 CN CNU2008200024665U patent/CN201171976Y/zh not_active Expired - Lifetime
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