CN201320464Y - 内冷式反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种化学反应器，尤其涉及一种内冷式壳式反应器，具有壳体、移热元件和催化剂层，移热元件和催化剂层设置在壳体内部，壳体由上封头、下封头和筒体组成，上封头设置有主气体进口和冷激气进口，在下封头上设置有气体出口管、卸料口和人孔，移热元件具有上部气体分布管、气体下行管、下部气体分布管和气体上行管，上部气体分布管和下部气体分布管之间通过气体下行管连通，气体上行管得一端与下部气体分布管连通，催化剂层设置在气体下行管、气体上行管和筒体之间，在气体上行管中设置有气体扰流子，本实用新型解决现有的反应器中存在的问题。

Description

内冷式反应器

技术领域

本实用新型涉及一种化学反应器，尤其涉及一种内冷式壳式反应器。

背景技术

大多数工业催化反应使用固体催化剂，所使用反应器为气固相催化反应器。固定床催化反应器是化学工业中常用的设备，在甲醇合成、氨合成、一氧化碳变换、有机化合物加氢、二甲醚合成、环氧乙烷合成、其他可逆放热催化反应中得到广泛应用。固定床催化反应器按换热方式可分为绝热式和连续换热式。多段绝热式催化反应器可分为直接冷激式和间接换热式，连续换热式催化反应器可分为外冷式和内冷式。外冷式催化反应器，催化剂装填在管内，管外为换热介质，因此外冷式催化反应器也称管壳外冷式。对于内冷式催化反应器，催化剂装填在管间，管内为未反应的气体。

进行了多次的改进，以期取得更好的使用效果，曾经出现冷管束壳式反应器及绝热式壳式反应器。

冷管束壳式反应器，内部全部采用冷管结构，气体在冷管内部流速低、管内气体给热系数小，不能够将催化剂床层的热量及时带走，特别对于强放热反应的二甲醚脱水反应或甲醇合成反应，由于冷管束移热能力弱，造成催化剂床层热点温度高，缩短催化剂使用寿命，也使反应过程中副反应物增加。

绝热式壳式反应器是根据催化剂反应对催化剂床层采取两段以上的绝热床层结构，更容易造成催化剂床层温度高，缩短催化剂使用寿命，使反应过程中副反应物增加。

实用新型内容

本实用新型为解决上述的技术问题，提供一种高效移热的内冷式反应器。

为了克服背景技术中存在的缺陷，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种内冷式反应器，具有壳体、移热元件和催化剂层，移热元件和催化剂层设置在壳体内部，壳体由上封头、下封头和筒体组成，上封头设置有主气体进口和冷激气进口，在下封头上设置有气体出口管、卸料口和人孔，移热元件具有上部气体分布管、气体下行管、下部气体分布管和气体上行管，上部气体分布管和下部气体分布管之间通过气体下行管连通，气体上行管得一端与下部气体分布管连通，催化剂层设置在气体下行管、气体上行管和筒体之间，在气体上行管中设置有气体扰流子。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述的气体扰流子为麻花状的扰流部件或交叉状的扰流部件。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述的气体扰流子为锥形金属扰流浮子。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述气体上行管中的气体扰流子设置的位置与催化剂层的位置相对应。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述的气体下行管中设置有气体扰流子。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述的上封头上还设置有热电偶。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述的上封头和筒体之间通过法兰密封连接。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述的上部气体分布管与主气体进口连通。

本实用新型解决了背景技术中存在的缺陷，主要在气体上行管内部安装了可以使气体扰动、提高气体给热系数的扰流子，使上、下行气体管将催化剂床层反应热量及时移走，有效控制了催化剂床层热点温度，延长了催化剂使用寿命，同时减少了反应过程中副反应物的生成。

本实用新型的有益效果是，本实用新型采用以上方案后，具有以下的优点：

(1)移热能力强：主要在气体上行管内部安装了可以使气体扰动、提高气体给热系数的扰流子，使上、下行气体管将催化剂床层反应热量及时移走。

(2)热点温度易控制：在热点位置不仅设置了气体下行管，而且设置了气体上行管，在热点区段气体上行管内部安装了扰流子，便于热点温度的控制。

(3)反应器空间利用率高、催化剂装填量大：与现有反应器相比，高压容器空间利用系数高，催化剂装填量大。

(4)热应力处理好：内件支点在下部，内件件受热后整体向上膨胀，可以通过上部填料部分向上滑动。

(5)催化剂便于装卸：催化剂自反应器上部装进去，从反应器下部的卸料管可以自由卸出，操作简单，减轻了劳动强度。

(6)同等催化剂装填量(同等生产能力)的情况下设备体积小，不仅造价低，而且便于运输、安装，适合装置大型化。

(7)由于移热能力强，催化剂使用寿命长、副反应物少。

(8)催化剂床阻力低，催化剂床通径大，催化剂床阻力可以控制在0.05～0.08MPa范围内。

(9)适用范围广，一种扰流子高效移热反应器由内外件组成，壳体压力在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。

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是本实用新型的优选实施例的结构示意图；

图2是本实用新型的优选实施例的催化剂床层结构示意图。

其中：1.冷激气进口，2.主气体进口，3.热电偶，4.喇叭形气体分布器，5.上封头，6.法兰，7.上部气体分布管，8.筒体，9.气体下行管，10.气体扰流子，11.催化剂床，12.气体上行管，13.下部气体再分布管，14.人孔，15.下封头，16.气体出口管，17.卸料口。

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1所示的本实用新型的一种内冷式反应器，具有壳体、移热元件和催化剂层，移热元件和催化剂层设置在壳体内部，壳体是由上封头5、下封头15和筒体8组成的压力容器外壳，上封头5与筒体8之间通过法兰6密封连接，下封头15与筒体8之间通过焊接固定，上封头5设置有主气体进口2和冷激气进口1，还设置有测量温度的热电偶3，在冷激气进口1的下端安装有喇叭形气体分布器4，在下封头15上设置有气体出口管16、卸料口17和人孔14，移热元件具有上部气体分布管7、气体下行管9、下部气体分布管13和气体上行管12，上部气体分布管7和下部气体分布管13之间通过气体下行管9连通，上部气体分布管7与气体下行管9焊接连通，下部气体再分布管13与气体下行管9、气体上行管12均采用焊接连接，螺旋状的高效气体扰流子10安装在气体上行管12内部，催化剂层设置在气体下行管、气体上行管和筒体之间，在气体上行管中设置有气体扰流子10。

本实用新型内冷式反应器工作时，原料气体由主气体进口1进入上部气体分布管7，然后均匀分布进入到气体下行管9，气体在气体下行管9中吸收催化剂床层中产生的反应热，气体流入到下部气体再分布管13内再次均匀分布到气体上行管12，气体在气体上行管12中经气体扰流子的作用下气体更均匀有效的吸收催化剂床层产生的反应热，温度升高后的气体从气体上行管地出口出来，并与冷激气进口1进入的低温度的气体混合后进行180°的折向进入催化剂床层11进行反应，这样可避免催化剂温度过高产生大量副反应的问题，同时可延长催化剂的使用寿命，反应后的气体由气体出口16出来，废弃的催化剂通过下封头的卸料口拆卸。

本实施例中的螺旋状气体扰流子可由交叉状气体扰流子或锥形金属气体扰流浮子，也可由能将中心气流向外缘流动的装置。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1、一种内冷式反应器，具有壳体、移热元件和催化剂层，移热元件和催化剂层设置在壳体内部，壳体由上封头、下封头和筒体组成，上封头设置有主气体进口和冷激气进口，在下封头上设置有气体出口管、卸料口和人孔，移热元件具有上部气体分布管、气体下行管、下部气体分布管和气体上行管，上部气体分布管和下部气体分布管之间通过气体下行管连通，气体上行管得一端与下部气体分布管连通，催化剂层设置在气体下行管、气体上行管和筒体之间，其特征在于：在气体上行管中设置有气体扰流子。

2、如权利要求1所述的内冷式反应器，其特征在于：所述的气体扰流子为螺旋状扰流子或交叉状扰流子。

3、如权利要求1所述的内冷式反应器，其特征在于：所述的气体扰流子为锥形金属扰流浮子。

4、如权利要求1所述的内冷式反应器，其特征在于：所述气体上行管中的气体扰流子设置的位置与催化剂层的位置相对应。

5、如权利要求1所述的内冷式反应器，其特征在于：所述的气体下行管中设置有气体扰流子。

6、如权利要求1所述的内冷式反应器，其特征在于：所述的上封头上还设置有热电偶。

7、如权利要求1所述的内冷式反应器，其特征在于：所述的上封头和筒体之间通过法兰密封连接。

8、如权利要求1所述的内冷式反应器，其特征在于：所述的上部气体分布管与主气体进口连通。

9、如权利要求1所述的内冷式反应器，其特征在于：所述的冷激气进口的下端设置有喇叭形气体分布器。

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