CN202376909U - 具有双层催化剂的立式反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及具有双层催化剂的立式反应器，该立式反应器包括：壳体，上下方向的中间段为竖直设置的圆筒，圆筒从其上边缘和下边缘分别向上和向下以相等的斜率渐缩延伸出相等长度的上段和下段，下段的下端面上设置进气口，上段的上端面上设置出气口，壳体的外壁设置保温材料用于保温；以及第一催化剂支架和第二催化剂支架，分别为尺寸与壳体的中间段的直径匹配的圆盘状，其上气体相通地叠放金属蜂窝催化剂，以彼此相隔开的方式水平地设置在中间段的壳体内腔中。

Description

具有双层催化剂的立式反应器

技术领域

本实用新型涉及反应器，特别是，涉及用于丙烯酸生产的具有双层催化剂的立式反应器，其中装有金属蜂窝催化剂。

背景技术

反应器是化工生产中的常用设备，图1是现有技术的卧式反应器的示意图。如图1所示，废气水蒸气从进口1进入反应器，经过催化剂2产生催化氧化分解反应，反应后的气体通过出口3排出反应器，并且排放到预定的位置。

现有技术的诸如丙烯酸生产线等化工生产线的废气催化氧化分解反应器均为卧式结构的反应器，在实际应用中存在如下的问题。

因为反应器为卧式结构，所以从进口1进入的废气水蒸汽大体水平地通过反应器内腔，密度较大的废气水蒸气在重力的作用下下沉，而密度较小的废气水蒸气上升，从而废气水蒸气的分布重心偏下。在此情况下，在废气水蒸气通过均匀分布的催化剂3时，下部的催化剂单位面积接触的废气水蒸气量大于上部的催化剂，相应地，下部的废气催化氧化分解反应中产生的热量大于上部。因此，造成上部和下部催化剂的床温不均匀，下部温度明显偏高。一旦反应温度超过催化剂的使用温度，就导致催化剂失效。

多层催化剂无间隙地叠放在一起，在废气水蒸气通过催化剂产生化学反应时，化学反应中产生的热量难于通过辐射、传导或对流得到均匀化，因此容易造成催化剂的局部温度超过使用温度，导致催化剂失效。

实用新型内容：

本实用新型要解决的技术问题是提供能够使废气水蒸气均匀地通过催化剂而防止催化剂局部过热导致催化剂失效的反应器。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供具有双层催化剂的立式反应器，该立式反应器包括：壳体，上下方向的中间段为竖直设置的圆筒，圆筒从其上边缘和下边缘分别向上和向下以相等的斜率渐缩延伸出相等长度的上段和下段，下段的下端面上设置进气口，上段的上端面上设置出气口，壳体的外壁设置保温材料用于保温；以及第一催化剂支架和第二催化剂支架，分别为尺寸与壳体的中间段的直径匹配的圆盘状，其上气体相通地叠放金属蜂窝催化剂，以彼此相隔开的方式水平地设置在中间段的壳体内腔中。

在本实用新型的一个技术方案中，该立式反应器还包括水平地设置在第一催化剂支架和第二催化剂支架之间的热交换器，将热交换器中流动的低温水蒸气被废气水蒸气在催化剂的作用下进行氧化分解反应时产生的热量加热而使该热量再利用。

在本实用新型的一个技术方案中，该立式反应器还包括设置在进气口上方的气体分布器，以引导从进气口进入立式反应器的废气水蒸气均匀地分布到第一催化剂支架上设置的金属蜂窝催化剂。

在本实用新型的一个技术方案中，壳体的上段和下段的侧壁上分别设有可开关的检修孔。

本实用新型的技术效果在于提供能够使废气水蒸气均匀地通过催化剂而防止催化剂局部过热导致催化剂失效的反应器。

附图说明

图1是现有技术的卧式反应器的示意图；

图2是根据本实用新型的立式反应器的总体结构的示意图；

图3是根据本实用新型第一实施例的具有分布器的立式反应器的示意图；

图4是根据本实用新型第二实施例的具有双层催化剂支架的立式反应器的示意图；

图5是根据本实用新型第三实施例的具有热交换器的立式反应器的示意图；以及

图6是根据本实用新型优选实施方式的立式反应器。

具体实施方式

下面，参考附图描述本实用新型的实施例。描述按下面的顺序进行：

1、立式反应器的总体结构

2、第一实施例的具有分布器的立式反应器

3、第二实施例的具有双层催化剂支架的立式反应器

4、第三实施例的具有热交换器的立式反应器

5、立式反应器的优选实施方式。

立式反应器的总体结构

图2是根据本实用新型的立式反应器的总体结构的示意图。

如图2所示，根据本实用新型的反应器是立式反应器100。立式反应器100包括壳体10，壳体10的上下方向的中间段11为竖直设置的圆筒，中间段11从其上边缘和下边缘分别向上和向下以相等的斜率渐缩延伸出相等长度的上段13和下段12。就是说，上段13和下段12为圆台状的筒，并且上段13和下段12的大径端与中间段11的端面连接，从而使壳体10形成中间大两头小的容器。下段12的下端面上设置进气口20，并且进气口20连接到给立式反应器100供气的管路。上段13的上端面上设置出气口30，并且出气口30连接到向外排气的管路。壳体10的外壁用保温材料保温，以避免立式反应器100中发生化学反应时产生的热量散发到周围环境。立式反应器100还包括设置在中间段11内的催化剂支架40。催化剂支架40为尺寸与壳体的中间段11的直径匹配的圆盘状，水平地设置在中间段11的壳体内腔中，其上可气体相通地叠放预定数量的金属蜂窝催化剂。为了检修和更换金属蜂窝催化剂的方便，上段13和下段12上分别开设有检修孔15和14。检修孔15和14包括可开关的门，并且门板上也带有保温。

比较图1和图2可见，根据本实用新型的立式反应器100与现有技术的卧式反应器的总体结构基本相同，其区别在于现有技术的卧式反应器卧式安装，而根据本实用新型的反应器100是将现有技术的卧式反应器旋转90度角安装。现有技术的卧式反应器中的废弃水蒸气水平地通过反应器，而根据本实用新型的立式反应器100中的水蒸气竖直地通过反应器。水平地通过反应器的废气水蒸气中密度较大的废气水蒸气在重力的作用下下沉，而密度较小的废气水蒸气上升，从而废气水蒸气的分布重心偏下。然而，在根据本实用新型的立式反应器100中，水蒸气竖直地通过反应器，从而根本上解决了废气水蒸气的分布重心偏移的问题。

另外，为了描述上的方便起见，采用了废气水蒸气从下向上通过立式反应器100的流动方式。根据本实用新型的立式反应器100可上下倒置使用，从而废气水蒸气可从上向下通过立式反应器100。对此，也适合下面讨论的各实施例。

再者，根据本实用新型的立式反应器壳体10的上下方向的中间段11也可为竖直设置的方筒，相应地，上段13和下段12也可为四棱台状的筒，从而使壳体10形成中间大两头小的容器。作为选择，根据本实用新型的立式反应器壳体10的上下方向的中间段11也可为竖直设置的方筒，而上段13和下段12为方到圆的过度形状，从而使壳体10形成中间大两头小的容器。

第一实施例

图3是根据本实用新型第一实施例的具有分布器的立式反应器的示意图。

参见图2和3，根据本实用新型第一实施例的立式反应器200具有与上述立式反应器100相同的总体结构。立式反应器200与立式反应器100的区别在于，立式反应器200在进气口20的上方设置了气体分布器50，以引导从进气口20进入立式反应器200的废气水蒸气均匀地分布到催化剂支架40上设置的金属蜂窝催化剂。气体分布器50可为如图3所示的层叠的多个同心的喇叭筒方式，也可是散在地同心设置的导流片形式，本实用新型对此没有特别限制。另外，为了使进入立式反应器200的废气水蒸气更加均匀地分配给催化剂支架40上设置的金属蜂窝催化剂，还可在气体分布器50的上方增设蜂窝孔板51。或者，在设置蜂窝孔板51的情况下，也可由蜂窝孔板51取代气体分布器50，从而蜂窝孔板51成为气体分布器50的另一个实施方式。

通过在进气口20的上方设置气体分布器50，使进入立式反应器200中的废弃水蒸气均匀地分配给催化剂支架40上设置的金属蜂窝催化剂。因此，通过金属蜂窝催化剂的废弃水蒸气在金属蜂窝催化剂的作用下化学反应时产生的热量也是均布的，避免了局部过热造成的金属蜂窝催化剂失效的问题。

第二实施例

图4是根据本实用新型第二实施例的具有双层催化剂支架的立式反应器的示意图。

参见图2和图4，根据本实用新型第二实施例的立式反应器300具有与上述立式反应器100相同的总体结构。立式反应器300与立式反应器100的区别在于，立式反应器100包括一个堆叠多层的催化剂支架40，而立式反应器300包括两个催化剂支架41和42，分别水平地设置在中间段11的下边缘和上边缘附近。催化剂支架41和42分别承载催化剂支架40承载的金属蜂窝催化剂的一半。

因为催化剂支架41和42相距一定的距离，所以大大地改善了其散热能力。因此，避免了金属蜂窝催化剂堆叠在一起造成的局部过热而使催化剂失效的问题。

第三实施例

图5是根据本实用新型第三实施例的具有热交换器的立式反应器的示意图。

参见图2和图5，根据本实用新型第三实施例的立式反应器400具有与上述立式反应器100相同的总体结构。立式反应器400与立式反应器100的区别在于，立式反应器400将催化剂支架40向下移动到中间段11的下边缘位置，并且在催化剂支架40的上方设置热交换器60。热交换器60可以是板式换热器或者是回转弯曲的或盘旋的管子，例如，铜管。热交换器60从其进口引入饱和水蒸气，通过接受废弃水蒸气在金属蜂窝催化剂的作用下化学反应产生的热量，使热交换器60中的饱和水蒸气加温，并且通过其出口引入到利用该水蒸气的场所，例如，化工生产线或作为汽轮机的动力源。因为废弃水蒸气在金属蜂窝催化剂的作用下化学反应产生的热量被热交换器60中的水蒸气及时带走，所以提高了金属蜂窝催化剂附近散热。因此，避免了金属蜂窝催化剂的局部温升导致的金属蜂窝催化剂失效。

另一方面，废气水蒸气在金属蜂窝催化剂的作用下化学反应产生的热量得到再利用，可减少热量排放，起到节能减排的有益效果。

优选实施例

图6是根据本实用新型优选实施方式的立式反应器。

如图6所示，本实用新型的优选实施例是对本实用新型的第一至第三实施例的技术方案的有机结合。

根据本实用新型优选实施例的立式反应器500具有与上述立式反应器100相同的总体结构。

根据本实用新型优选实施例的立式反应器500包括壳体10，壳体10的上下方向的中间段11为竖直设置的圆筒，中间段11从其上边缘和下边缘分别向上和向下以相等的斜率渐缩延伸出相等长度的上段13和下段12。就是说，上段13和下段12为圆台状的筒，并且上段13和下段12的大径端与中间段11的端面连接，从而使壳体10形成中间大两头小的容器。下段12的下端面上设置进气口20，并且进气口20连接到给立式反应器500供气的管路。上段13的上端面上设置出气口30，并且出气口30连接到向外排气的管路。壳体10的外壁用保温材料保温，以避免立式反应器500中发生化学反应时产生的热量散发到周围环境。为了检修和更换金属蜂窝催化剂的方便，上段13和下段12上分别开设有检修孔15和14。检修孔15和14包括可开关的门，并且门板上也带有保温。

立式反应器500还包括两个催化剂支架41和42，分别水平地设置在中间段11的下边缘和上边缘附近。催化剂支架41和42分别承载催化剂支架40承载的金属蜂窝催化剂的一半。催化剂支架41和42相距一定的距离。

立式反应器500还可包括设置在两个催化剂支架41和42之间的中间位置的热交换器60，即两个催化剂支架41和42关于热交换器60上下对称。热交换器60可以是板式换热器或者是回转弯曲的或盘旋的管子，例如，铜管。热交换器60从其进口引入饱和水蒸气，通过接受废弃水蒸气在金属蜂窝催化剂的作用下化学反应产生的热量，使热交换器60中的饱和水蒸气加温，并且通过其出口引入到利用该水蒸气的场所，例如，化工生产线或作为汽轮机的动力源。

立式反应器500在进气口20的上方设置了气体分布器50，以引导从进气口20进入立式反应器500的废气水蒸气均匀地分布到催化剂支架40上设置的金属蜂窝催化剂。气体分布器50可为如图6所示的层叠的多个同心的喇叭筒方式，也可是散在地同心设置的导流片形式，本实用新型对此没有特别限制。另外，为了使进入立式反应器500的废气水蒸气更加均匀地分配给催化剂支架40上设置的金属蜂窝催化剂，还可在气体分布器50的上方增设蜂窝孔板51。或者，在设置蜂窝孔板51的情况下，也可由蜂窝孔板51取代气体分布器50，从而蜂窝孔板51成为气体分布器50的另一个实施方式。

上面介绍了本实用新型的第一至第三实施例以及优选实施例，本领域的技术人员可根据设计需要对上述实施例结合使用。

本领域的技术人员应当理解的是，根据设计需要和其他因素，可以进行各种修改、结合、部分结合和替换。这样的修改、结合、部分结合和替换落入在所附权利要求或其等同方案的范围内。

Claims (5)

1.一种具有双层催化剂的立式反应器，其特征在于，包括：壳体，上下方向的中间段为竖直设置的圆筒，所述圆筒从其上边缘和下边缘分别向上和向下以相等的斜率渐缩延伸出相等长度的上段和下段，所述下段的下端面上设置进气口，所述上段的上端面上设置出气口，所述壳体的外壁设置保温材料用于保温；以及第一催化剂支架和第二催化剂支架，分别为尺寸与所述壳体的所述中间段的直径匹配的圆盘状，其上气体相通地叠放金属蜂窝催化剂，以彼此相隔开的方式水平地设置在所述中间段的壳体内腔中。

2.如权利要求1所述的立式反应器，其特征在于，还包括水平地设置在所述第一催化剂支架和第二催化剂支架之间的热交换器，将所述热交换器中流动的低温水蒸气被所述废气水蒸气在所述催化剂的作用下进行氧化分解反应时产生的热量加热而使该热量再利用。

3.如权利要求1或2所述的立式反应器，还包括设置在所述进气口上方的气体分布器，以引导从所述进气口进入所述立式反应器的废气水蒸气均匀地分布到所述第一催化剂支架上设置的所述金属蜂窝催化剂。

4.如权利要求1或2所述的立式反应器，其特征在于，所述壳体的所述上段和所述下段的侧壁上分别设有可开关的检修孔。

5.如权利要求3所述的立式反应器，其特征在于，所述壳体的所述上段和所述下段的侧壁上分别设有可开关的检修孔。

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