CN201200886Y - 一种多相移热绝热管壳式反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种多相移热绝热管壳式反应器，包括筒体，上封头，气侧封头以及下封头，筒体与上封头固定连接，所述的气侧封头位于筒体内部，所述的筒体上固定连接有下管板，所述的下封头与下管板固定连接，所述的气侧封头与上管板固定连接，下管板与下封头形成第一腔室，上管板与气侧封头形成第二腔室，筒体、下管板、上管板、上封头以及气侧封头形成第三腔室，所述的第一腔室与所述的第二腔室通过水侧换热管连接，水侧换热管至少部分位于第三腔室中。本实用新型的有益效果是有效解决了热应力，提高了移热能力，造价低，而且便于运输、安装、适合装置大型化，适用范围广等优点。

Description

一种多相移热绝热管壳式反应器

技术领域

本实用新型涉及一种壳式反应器，尤其是一种用于气固相催化反应床内采用多组空心圆柱形及绝热层催化剂床反应器，具体地说是一种空心圆柱型催化剂床的外侧及内侧分别被不同介质移热的管式反应器。

背景技术

近期发展了径向流动的折流板式水冷反应器，具体请参考CN200620077859.3的内容，该反应器主要目的是解决阻力大的问题(见图1)使反应器阻力从0.5MP降至0.2MPa，同时提高了气侧、水侧的传热系数，移热能力提高。

这种径向流动的折流板式水冷反应器提高了移热能力及降低了运行阻力，但随之又出现另一些问题：

(1)内件与外筒分开，外筒内壁全部于高温反应气体接触，外筒要选用耐高温材质，制造成本增加。

(2)内件由换热板、弯管、小联箱、中联箱、大联箱组成，设计制造复杂，焊点多，制造质量难以保证，而且一旦出现漏点就无法维修，设备使用寿命短。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有的管壳或径向流式反应器存在的体积大、换热效果差、筒体容易疲劳拉裂、制造制造成本高、单相介质移热能力差等缺陷，设计一种多相介质移热，移热能力强，增大空心圆柱催化剂截面积，缩小反应器体积，运行阻力低，确保寿命长的多相移热绝热管壳式反应器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多相移热绝热管壳式反应器，包括筒体，上封头，气侧封头以及下封头，筒体与上封头固定连接，所述的气侧封头位于筒体内部，所述的筒体上固定连接有下管板，所述的下封头与下管板固定连接，所述的气侧封头与上管板固定连接，下管板与下封头形成第一腔室，上管板与气侧封头形成第二腔室，筒体、下管板、上管板、上封头以及气侧封头形成第三腔室，所述的第一腔室与所述的第二腔室通过水侧换热管连接，水侧换热管至少部分位于第三腔室中。

根据本实用新型的另一个实施例，多相移热绝热管壳式反应器进一步包括所述的水侧换热管内穿装有冷气换热管。

根据本实用新型的另一个实施例，多相移热绝热管壳式反应器进一步包括冷气进气管，该冷气进气管设置在下封头侧，该冷气进气管与冷气换热管连接。

根据本实用新型的另一个实施例，多相移热绝热管壳式反应器进一步包括所述的第二腔室内设有绝热反应层。

根据本实用新型的另一个实施例，多相移热绝热管壳式反应器进一步包括所述的冷气换热管贯穿于所述的水侧换热管。

根据本实用新型的另一个实施例，多相移热绝热管壳式反应器进一步包括所述的下封头与所述的下管板采用紧固件连接。

根据本实用新型的另一个实施例，多相移热绝热管壳式反应器进一步包括所述的冷气进气管与所述的冷气换热管通过冷气联箱连接。

根据本实用新型的另一个实施例，多相移热绝热管壳式反应器进一步包括所述的气侧封头以及上管板与所述的筒体之间设置有间隙。

根据本实用新型的另一个实施例，多相移热绝热管壳式反应器进一步包括所述的筒体与上封头、筒体与下管板、气侧封头与上管板、上管板与水侧换热管、水侧换热管与下管板之间皆才用焊接连接。

本实用新型的有益效果是，具体如下：

(1)能有效解决管壳式水冷却反应器筒体疲劳拉裂现象，有效解决了热应力。

(2)空心圆柱形催化剂床的反应热分别被气、液两相移热，与目前单相介质移热反应器相比，有效提高了移热能力。

(3)同等催化剂装填量(同等生产能力)设备规格小，不仅造价低，而切便于运输、安装、适合装置大型化。

(4)降低主要受压，如筒体、上封头等主要承受内压的材料可以使用16MnR材料。下封头内部衬2～2.5mm的0Cr18Ni9材料，承受压力的仍采用16MnR材料，整个承受压力的部件避免采用15CrMo等合金钢，此部分可以比现有水移热反应器降低1/4～1/3的制造费用。

(5)移热能力强、反应气体转化率高、功耗低，同样的催化剂装填量，与现有的水移热反应器相比，不仅采用气、液两相移热，而且换热面积可以比现有水移热反应器增加1.2～1.6倍。有效提高反应气体转化率，减少循环量，降低冷却功耗及循环功耗。

(6)由于移热能力强，单位产品副产蒸汽量可以比现有水移热反应器提高15～30％。

(7)床层阻力低，由于形催化剂床是空心圆柱及内外两侧移热，催化剂通径截面积是现有水移热管壳式反应器的1.6～2.5倍，有效降低催化剂床层截面上气体的线速度，催化剂床层阻力仅是现有水移热管壳式反应器的30～50％，催化剂床层阻力可以控制在0.15～0.2MPa范围。

(8)适用范围广，多相移热绝热管壳式反应器设计压力在1.0～31.5MPa，不仅可以用于合成、脱水、缩合、分解等装置上，也可以用于气体净化装置上。

(9)上管板的上部设有一绝热层，便于提高反应气体的转化率，提高单台设备生产能力，降低单位产品能耗，降低催化剂管道的膨胀量。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是现有的径向流动的板式水冷反应器结构示意图。

图2是本实用新型的结构示意图。

其中，1、筒体，2、气侧封头，3、下封头，4、下管板，5、上管板，6、第一腔室，7、第二腔室，8、第三腔室，9、水侧换热管，10、冷气换热管，11、冷气进气管，12、绝热反应层，13、上封头，14、沸水进口，15、蒸汽出口，16、上封头催化剂装填口，17、内侧催化剂装填口，18、气体进口，19、气体出口，20、催化剂卸料口，21、冷气联箱。

具体实施方式

现在结合附图和优选实施例对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图2所示的多相移热绝热管壳式反应器，主要由筒体1，上封头13，气侧封头2，下封头3，该气侧封头2位于筒体1内部，该筒体1上固定连接有下管板4，该下封头3与下管板4固定连接，该气侧封头2与上管板5固定连接，下管板4与下封头3形成第一腔室6，上管板5与气侧封头2形成第二腔室7，筒体1、下管板4、上管板5以及气侧封头2形成第三腔室8，该第一腔室6与该第二腔室7通过水侧换热管9连接，水侧换热管9至少部分位于第三腔室8中。其中，水侧换热管9内穿装有冷气换热管10，该下封头3上设置有冷气进气管11，该冷气进气管11与冷气换热管10通过冷气联箱21连接，当需要拆卸时，可将冷气换热管10整体从水侧换热管9中取出。而第二腔室7内设有绝热反应层12，另外，下封头3与下管板4采用紧固件连接。筒体1上还开设有沸水进口14，而上封头13上安装有蒸汽出口15以及上封头催化剂装填口16，气侧封头2设置有内侧催化剂装填口17，下封头3上开设有气体进口18、气体出口19以及催化剂卸料口20，气体进口18与冷气换热管10连接。第三腔体8内部可以是水、蒸汽、气或其它可以流动的传热介质。筒体1、上封头13等主要承受内压的材料可以使用16MnR材料。本实用新型优选实施方案中筒体1与上封头13、筒体1与下管板4、气侧封头2与上管板5、上管板5与水侧换热管9、水侧换热管9与下管板4之间皆才用焊接连接。

冷气换热管10贯穿于水侧换热管9，水侧换热管9内侧与冷气换热管10外侧之间环隙形成催化剂床，催化剂床层内侧与冷气换热管10内的冷气换热；催化剂床层外侧与第三腔室8的沸水换热，实现催化剂的反应热被气、液两相介质移热。而气侧封头2以及上管板5与筒体1之间设置有间隙，当水侧换热管9受热后，与水侧换热管9焊接的气侧封头2以及上管板5能够在筒体内上下浮动。

通入气体入口18的介质可以是反应气体、液体或气、液两相混合物。本实用新型优选使用气体为介质。当使用该多相移热绝热管壳式反应器时，首先，将催化剂从上封头催化剂装填口16灌入内侧催化剂装填口17，直至充满整个第一腔室6以及水侧换热管9，接着在第二腔室7内铺设绝热层12，即该绝热层12位于上管板5的上侧，然后封闭上封头催化剂装填口16以及内侧催化剂装填口17。接下来，从沸水进口14向第三腔室8注入一定量的沸水，最后，从气体进口18注入需要催化的气体，接着气体进入冷气换热管10，进入第二腔室7，穿过绝热层12，通过装有催化剂的水侧换热管9，到达第一腔室6，在这个过程中，气体不断地经过催化剂的催化进行反应，反应后的气体从气体出口19出来。

应该理解，上述描述仅仅是为了阐述本实用新型。本领域的技术人员在不脱离本实用新型的情况下能够作出多种替换形式和修改。因此，本实用新型意在所有这些替换形式、修改和变型都包含在所附权利要求书的保护范围内。

Claims (9)

1、一种多相移热绝热管壳式反应器，包括筒体(1)，上封头(13)，气侧封头(2)以及下封头(3)，筒体(1)与上封头(13)固定连接，其特征在于：所述的气侧封头(3)位于筒体(1)内部，所述的筒体(1)上固定连接有下管板(4)，所述的下封头(3)与下管板(4)固定连接，所述的气侧封头(2)与上管板(5)固定连接，下管板(4)与下封头(3)形成第一腔室(6)，上管板(5)与气侧封头(3)形成第二腔室(7)，筒体(1)、下管板(4)、上管板(5)、上封头(13)以及气侧封头(3)形成第三腔室(8)，所述的第一腔室(6)与所述的第二腔室(7)通过水侧换热管(9)连接，水侧换热管(9)至少部分位于第三腔室(8)中。

2、如权利要求1所述的多相移热绝热管壳式反应器，其特征在于：所述的水侧换热管(9)内穿装有冷气换热管(10)。

3、如权利要求2所述的多相移热绝热管壳式反应器，其特征在于：还包括冷气进气管(11)，该冷气进气管(11)设置在下封头(3)侧，该冷气进气管(11)与冷气换热管(10)连接。

4、如权利要求1所述的多相移热绝热管壳式反应器，其特征在于：所述的第二腔室(7)内设有绝热反应层(12)。

5、如权利要求2所述的多相移热绝热管壳式反应器，其特征在于：所述的冷气换热管(10)贯穿于所述的水侧换热管(9)。

6、如权利要求1所述的多相移热绝热管壳式反应器，其特征在于：所述的下封头(3)与所述的下管板(4)采用紧固件连接。

7、如权利要求3所述的多相移热绝热管壳式反应器，其特征在于：所述的冷气进气管与所述的冷气换热管通过冷气联箱连接(21)。

8、如权利要求1所述的多相移热绝热管壳式反应器，其特征在于：所述的气侧封头(2)以及上管板(5)与所述的筒体(1)之间设置有间隙。

9、如权利要求1所述的多相移热绝热管壳式反应器，其特征在于：所述的筒体(1)与上封头(13)、筒体(1)与下管板(4)、气侧封头(2)与上管板(5)、上管板(5)与水侧换热管(9)、水侧换热管(9)与下管板(4)之间皆才用焊接连接。

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