CN201295608Y - 自平衡列管式等温反应器 - Google Patents

Abstract

适用于强放热催化工艺的自平衡列管式反应器，由原料预热段和反应段组成，包括设备筒体、上下封头、列管管板、进料再分配器、冷原料补充口、热媒或冷媒升气管和降液管、排气口、液位控制器口、热媒或冷媒进出口、排污口、人孔。根据反应放热剧烈程度在反应段壳体内设置折流板，降液管上设置液体循环推进器增加传热，达到反应器等温操作。自平衡列管式反应器适用于强放热反应的精确控制。

Description

自平衡列管式等温反应器

技术领域

自平衡列管式等温反应器属于一种在石油、石油化工、煤化工等行业中使用的固定床列管式等温反应器，其特征在于利用反应放热来预热反应进料，原料预热器和反应器合理集成，反应热量实现动态自平衡。

背景技术

目前，国内石油、石油化工、化工等行业中使用的列管式反应器，普遍存在以下缺点：1)结构不紧凑；2)控制等温困难；3)附属设备多，投资大；4)控制点多且繁锁；5)热利用率低，耗能高；6)补热和取热自平衡困难。

发明内容

为了克服现有等温反应器的上述缺点，本发明为自平衡列管式等温反应器。本发明自平衡列管式等温反应器可广泛适用于石油、石油化工、化工等行业中的各种固定床强放热性气相反应或强放热性气液相反应，特别适合于要求催化剂床层等温的化学反应过程。

本实用新型构思如下：本实用新型组合式反应器由上下两段组合而成。上段为原料预热段，下段为反应段，上下两段连接处设置原料再分配器，正常反应时原料先通过预热段管程，被预热段壳程的蒸汽加热到所需的反应温度，然后经原料再分配器后进入下段反应段，反应在装载有催化剂的列管管程中进行，反应所放出的热量迅速传给壳程的冷却水，使之产生蒸汽，并返回预热段作为原料加热热源；通过冷媒加入和热媒定压排放保证反应器内热量实现自平衡，反应列管内温度基本恒定，整个反应列管处于等温热媒之内。通过控制预热段压力来控制反应段温度，通过控制冷媒流量来控制预热段的液位。同时在反应段壳体内设置折流板，降液管设置流体推进器强化传热。

本实用新型自平衡列管式等温反应器由两段组成，上段为预热段，下段为反应段。包括设备筒体、上下封头、列管管板、原料再分配器、冷原料补充口、冷热媒升气管和降液管、排气口、液位控制器口、冷热媒进出口、排污口及人孔。预热段筒体上设置有升气管入口及降液管出口，反应段筒体上设置有升气管出口及降液管入口，升气管与降液管的出入口与两段筒体壳程相通，换热介质走筒体壳程，原料走列管管程，列管固定在上下管板上，原料进口设置在预热段上封头处，反应物料出口设置在筒体下封头处，排污口设置在筒体上，与壳程相连通，冷原料补充口设置在两段筒体连接处，与原料再分配器相通；换热介质入口设置在反应段筒体上，在预热段筒体上设置排气口及液位控制器口，以便与控制压力及冷凝液液位；同时为进一步强化传热，在反应段壳体内设置折流板，在降液管上设置流体推进器。

本实用新型自平衡列管式等温反应器为集成设备，整体安装在使用现场，打开进料分布器附近的人孔装填催化剂，打开下封头上的人孔可以放出催化剂，上下封头和壳体之间采用焊接或法兰连接方式。

根据工艺介质的化学性质和物理状态(相态、压力、温度)不同，本发明的材质和设计压力等级也不同，根据反应物不同预热段和反应段长度不同。原料预热列管和反应列管的直径和排列多少也随原料和催化剂不同变化。列管排列方式可以是正三角形或正方形排列。材质可以选用碳钢、不锈钢、其它金属材料等。其温度使用范围≤400℃；压力使用范围≤10.0MPa。反应列管中可以装入瓷球、专用催化剂等。冷媒或热媒可采用水、蒸汽、导热油等，理想换热介质为水。

本发明自平衡列管式等温反应器的反应列管和预热列管管径从25-100mm，列管排列方式是正三角形或正方形排列。如果列管和壳体材质不同时，反应器壳体设置膨胀节。

本实用新型反应器可应用于草酸酯加氢合成乙二醇的工业试验装置中，该反应放热效应较大，采用本实用新型反应器，可使正常操作时反应温度波动控制在操作点温度±1℃范围内。而使用普通列管反应器时，温度波动范围为10—20℃。

以下结合附图对本发明自平衡列管式等温反应器的组成进行详细说明。

附图说明

图1是自平衡列管式等温反应器结构示意图

图1中：1—工艺介质(反应进料)进口，2—上封头人孔，3—上封头，4—预热段上管板，5—原料预热管，6—排气口，7—封头和筒体连接，8-预热段筒体，9、10—液位计口，11—升气管，12—预热段排污口，13—冷原料补入口，14-预热段下管板，15-原料再分配器，16-反应列管，17-人孔，18-降液管，19-反应段上管板，20-反应段筒体，21-反应段排污口，22-下封头，23-反应产物出口，24-人孔和催化剂卸出口，25-反应段下管板，26-冷媒或热媒进口，27-折流板，28-液体推进器。

具体实施方式

附图1所示的自平衡列管式等温反应器的工作过程详细叙述如下：首先将瓷球或其它惰性材料通过反应列管充满下封头，然后在反应列管内装入催化剂。开始使用时，在反应段壳体内充满水，然后通过冷媒进口切换通入蒸汽加热水到预定的反应温度，再切换成水开始循环。规定温度和压力的反应进料从工艺介质进口1进入到上封头3内，在上封头3充分混合之后进入原料预热列管5，原料在预热段内被加热到设定的反应入口温度，进入反应器下段即反应段。反应段上部设置原料再分配器15，如果原料预热温度超过预设的温度，冷原料从冷原料补入口13进入原料再分配器15，再与预热器进来的热原料混合降温后进入反应列管16。如果原料预热温度达到预设值，直接进入反应列管16。反应列管16内装入催化剂。原料在反应列管内反应后进入下封头22，然后从反应物出口23流出。由于反应为强放热反应，热量必须迅速取走，否则催化剂床层飞温，副反应加剧，所以本发明把原料在反应列管内的反应放热由冷媒吸收。冷媒，最好是用水从冷媒或热媒进口26进入反应段，与反应列管16内的反应混合物逆流换热逐步升温后从升气管11进入预热段汽化并与原料预热列管5内的原料换热同时部分冷凝液化，液化后的水从降液管18循环回到反应段，降液管18外加液体推进器28强化循环，反应段壳体内设置折流板27强化传热。为了保证换热效果，预热段和反应段分别设置排污口12和排污口21。为了保证预热段壳体有足够的蒸发空间，预热段壳程液位通过液位检测口9和10自动监测并控制。为了保证反应段等温，预热段设置排气口6控制预热段和反应段的压力。封头和筒体的连接7可以采用焊接或法兰连接。

Claims (4)

1.自平衡列管式等温反应器，其特征在于由两段组成，上段为预热段，下段为反应段；包括设备筒体、上下封头、列管管板、进料分布器、冷原料补充口、冷热媒升气管和降液管、排气口、液位控制器口、冷热媒进出口、排污口及人孔；预热段筒体上设置有升气管入口及降液管出口，反应段筒体上设置有升气管出口及降液管入口，升气管与降液管的出入口与两段筒体壳程相通，换热介质走筒体壳程，原料走列管管程，列管固定在上下管板上，原料进口设置在预热段上封头处，反应物料出口设置在筒体下封头处，排污口设置在筒体上，与壳程相连通，冷原料补充口设置在两段筒体连接处，与原料再分配器相通；换热介质入口设置在反应段筒体上，在预热段筒体上设置排气口及液位控制器口；在反应段壳体内设置折流板，在降液管上设置流体推进器。

2.根据权利要求1所述的自平衡列管式等温反应器，其特征为上下两段集成一体设备整体安装，上段为原料预热段，下段为反应段，上下两段连接处设置原料再分配器。

3.根据权利要求1所述的自平衡列管式等温反应器，其特征为封头和筒体之间的连接采用焊接或法兰连接方式。

4.根据权利要求1所述的自平衡列管式等温反应器，其特征为反应段壳体内设置折流板，降液管设置液体推进器。

Images