CN201404796Y - 一种水管型反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水管型反应器，它包括反应器外壳和装配于反应器外壳内的冷管束，冷管束由相互并联的冷管束换热单元体组成，冷管束换热单元体的汽水出口依次经汽水连通管、汽水总管接上封头汽水出口，冷管束换热单元体的进水口经由水连接管后接下部进水总管。由于采用相互并联的冷管束换热单元体，避免了管板式水管反应器管板厚度随设备直径增大而增厚，有效降低了反应器制造难度，可方便对冷管束换热单元体进行组装、更换或检修，避免了整个反应器的整体报废。可改善反应器运行中的受力状态，降低了冷管束内件由于温差应力造成破坏的可能性，提高了设备运行的可靠性，降低了制造成本。尤其适合于制作大型水管型反应器，符合反应器大型化的发展趋势。

Description

一种水管型反应器

技术领域

本实用新型涉及化工设备，具体涉及一种分体组装式水管反应器。

技术背景

现有水管型反应器大多采用管壳式，如图1所示，为甲醇生产中广泛采用的一种管壳式反应器，在反应器壳体1内上管板3b和下管板3a之间布置反应管2，反应管2内装填催化剂，反应管2外充满冷却介质水，通过反应管2外的冷却介质移走反应热，以维持反应管2内的反应温度。尽管这种反应器有很多优点，但随着越来越多的大型化设备的投入使用，发现其存在有以下缺陷：

1.随着生产能力的增加，由于催化剂装填于反应管2内，反应管2长度受触媒层阻力的限制，只能增加设备直径，管板的直径随之加大、厚度增加。例如年产20万吨甲醇的现有反应器其设备直径约3.8米，管板厚度约为320毫米，反应管长度一般不大于7米。由此可见反应器的设计和制造难度越来越大。

2.由于反应管2内外存在较大温差，使得上管板3b和下管板3a与反应管2、反应器壳体1间存在较大温差应力，为减小温差应力，该反应器通常采用特种材料制作，从而增加了设备制造难度和成本。

3.在管板上往往要密集焊接数千根的反应管，在设备运行中冷管、管板或冷管与管板的焊接一旦出现泄露，很难进行维修或更换。

发明内容

本实用新型针对现有管壳水管式反应器制造难度大、费用高、维修困难等缺陷，提供一种分体组装式水管反应器。

本实用新型目的是这样实现的：所述水管型反应器包括反应器外壳和装配于反应器外壳内的冷管束，其特征在于所述冷管束由一个以上相互并联的冷管束换热单元体组成，冷管束换热单元体在反应器外壳内纵向均匀排列，冷管束换热单元体的汽水出口依次经汽水连通管、汽水总管接上封头汽水出口，冷管束换热单元体的进水口经由水连接管后接下部进水总管。

所述冷管束换热单元体由下联箱管、上连箱管及固连于下联箱管和上连箱管间的换热元件组成。

所述汽水总管与上封头间连接有热应力补偿装置，该热应力补偿装置可设置在汽水总管上，也可设置在每根连通管上，所述热应力补偿装置为具有应力补偿能力的金属弯管、金属软管或填料函，以便于消除冷管束换热单元体与外壳之间的热应力。

对本实用新型的改进，所述冷管束换热单元体装设于一分气筒内，分气筒筒壁开设有进气孔，分气筒的下端与反应器外壳固连，分气筒内设有一集气管，所述集气管上设有出气孔，集气管上端接上封头气体出口或集气管下端接下封头气体出口，在冷管束换热单元体的换热元件间填装有催化剂，从而使催化剂层气体流动为径向流动。

所述反应器外壳上部分别开设有冷管束换热单元体检修更换孔和检修人孔。

所述反应器底部开设有催化剂卸出口。

所述冷管束换热单元体的换热元件为换热管式、翘片管式或薄板式结构。

本实用新型取得的技术进步：

1.由于取消了固定管板式水管反应器的管板3a和3b，将原有冷管反应器的反应管2设计成由一个以上相互独立且相互并联的冷管束换热单元体，每个冷管束换热单元体都有其独立的联箱管，由于圆环形的联箱管的受压要远远优于固定管板，联箱管的厚度不随设备直径的增大而增加，而避免了固定管板式水管反应器管板的厚度随设备直径的增大而增厚，因此有效降低了水管型反应器的制造难度，大大降低了生产成本。

2.由于设置了冷管束换热单元体进出的检修更换孔和检修人孔，不用设置与设备直径相同直径的大型设备法兰，可很方便对冷管束换热单元体进行组装、更换或检修，避免了整个反应器的整体报废。

3.由于在冷管束换热单元体与汽水出口间设置热应力补偿装置；从而可大大改善反应器运行中的受力状态，降低了冷管束内件由于温差应力造成破坏的可能性，提高了设备运行的可靠性，同时避免了为降低温差应力使用特种材料，降低了制造成本。

4.由于在冷管束换热单元体的换热元件间填装有催化剂，较现有反应管内装填催化剂结构，催化剂装卸方便，且空间利用率高。更重要的是采用冷管束换热单元体的换热元件间装填催化剂，反应气体可采用径向流动，触媒床阻力小，触媒床高度不会因为床层阻力受到限制。由此可见，这种相互独立且相互并联的冷管束换热单元体结构和冷管束换热单元体检修孔的结合带来的优势尤其适合于制作大型水管型反应器，符合反应器大型化的发展趋势，具有较好的推广价值和潜在的经济效益。

附图说明

图1为现有管壳式水管型反应器结构示意图。

图2为本实用新型结构示意图。

图3为图2的A-A向结构示意图。

图4为图2中冷管束换热单元体7结构示意图。

图5为本实用新型另一实施方式结构示意图。

图6为本实用新型第三种实施方式结构示意图。

图7为本实用新型第四种实施方式结构示意图。

具体实施方式：

以下结合附图对本实用新型作进一步描述。

实施例1：如图2、图3、图4所示，在水管型反应器外壳1内设置一个以上相互并联的冷管束换热单元体7，每个冷管束换热单元体7由下联箱管7a、上连箱管7c和固连于下联箱管7a和上连箱管7c间的换热元件7b组成。冷管束换热单元体7在反应器外壳1内纵向均匀排列，冷管束换热单元体7的汽水出口依次经汽水连通管8、汽水总管9接上封头汽水出口13，冷管束换热单元体7的进水口经由水连接管6后接下部进水总管4，进水总管4与反应器外壳1下部进水口5连接，冷管束换热单元体7的横断面几何形状为长方形，冷管束换热单元体7的换热元件采用换热管式或翘片管式或薄板式结构，在汽水总管9与上封头汽水出口13间连接热应力补偿装置，该热应力补偿装置为具有应力补偿能力的金属金属软管12，以便于消除冷管束换热单元体7与反应器外壳1之间的热应力。在反应器外壳1上部开设人孔10，用于检修或装添催化剂，在反应器外壳1的下方设置触媒卸出口15，根据冷管束换热单元体7的大小，在反应器外壳1顶部开设冷管束换热单元体7的进出口11，通过该开孔11可在反应器外壳1内部进行冷管束的组装或检修。反应器外壳1上部设置反应气体进口14，反应器外壳1底部设置气体出口16，本实施例反应气体流动为自上而下的轴向流动，即反应气体以轴向方向通过冷管束换热单元体7的换热元件7b间的催化剂层。

实施例2：如图5所示，本实施例与实施例1不同之处是：取消了与汽水连通管8相连的汽水总管9，每个冷管束换热单元体7上的汽水连通管8分别经一具有应力补偿能力的金属膨胀节12a接反应器外壳1上部侧壁出口13a。

实施例3：如图6所示，本实施例与实施例1不同之处是：所述冷管束换热单元体7装设于反应器外壳1内的分气筒17内，分气筒17筒壁开设有进气孔17a，分气筒17的下端与反应器外壳1焊接连接，分气筒17内轴心处设有集气管18，该集气管18管壁上开设有出气孔18a，集气管18下端接下封头气体出口16，在冷管束换热单元体7的换热元件7b间填装催化剂，反应气体经由反应器外壳1与分气筒17间的环隙从分气筒17筒壁上的进气孔17a径向通过催化剂床层，即催化剂层反应气体流动方向为朝向轴心的径向流动方向，同时与冷管束换热单元体7管内的水进行换热，反应并换热后的气体经集气管18上的出气孔18a进入集气管18后经底部气体出口16出反应器。

实施例4：如图7所示，本实施例与实施例3不同之处是：取消了与汽水连通管8相连的汽水总管9，每个冷管束换热单元体7的汽水连通管8分别经一具有应力补偿能力的金属弯管12b后接反应器外壳1上部侧壁出口13a，反应并换热后的气体经集气管18b上的出气孔18a进入集气管18b后经顶部气体出口16a出反应器。

Claims (7)

1.一种水管型反应器，它包括反应器外壳和装配于反应器外壳内的冷管束，其特征在于所述冷管束由一个以上相互并联的冷管束换热单元体组成，冷管束换热单元体在反应器外壳内纵向均匀排列，冷管束换热单元体的汽水出口依次经汽水连通管、汽水总管接上封头汽水出口，冷管束换热单元体的进水口经由水连接管后接下部进水总管。

2.根据权利要求1所述的水管型反应器，其特征在于所述冷管束换热单元体由下联箱管、上连箱管及固连于下联箱管和上连箱管间的换热元件组成。

3.根据权利要求1所述的水管型反应器，其特征在于所述汽水总管与上封头间连接有热应力补偿装置，所述热应力补偿装置为金属弯管、软管或填料函。

4.根据权利要求1所述的水管型反应器，其特征在于所述冷管束单元体装设于一分气筒内，分气筒筒壁设有进气孔，分气筒的下端与反应器外壳固连，分气筒内设有一集气管，所述集气管上设有出气孔，集气管下端出口接下封头气体出口。

5.根据权利要求1所述的水管型反应器，其特征在于所述在反应器外壳上部分别开设有冷管束换热单元体检修更换孔和检修人孔。

6.根据权利要求1所述的水管型反应器，其特征在于所述反应器底部开设有催化剂卸出口。

7.根据权利要求1、2或3所述的水管型反应器，其特征在于所述冷管束换热单元体的换热元件为换热管式、翘片管式或薄板式结构。

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