CN203379866U - 一种高温反应器及应用该高温反应器的化工系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高温反应器及应用该高温反应器的化工系统，包括：内筒（2）设于外壳（1）的内部，并且内筒（2）的外壁与外壳（1）的内壁之间设有间隙气流通道（3）；内筒（2）的内部由上至下设有催化剂床层（5）和换热管（6）；外壳进气口（11）通过间隙气流通道（3）与内筒进气口（21）连通；外壳出气口（12）与内筒出气口（22）连通。本实用新型通过将用于强放热反应的部件和用于冷却的部件都集成到内筒（2）中，不仅缩小了高温反应器的体积，减少了设备用材，降低了系统阻力降，实现了节能，而且能够使高温反应器所排出物质的温度大幅下降，从而为后续流程中生产设备的选型和加工制造创造了有利条件。

Description

一种高温反应器及应用该高温反应器的化工系统

技术领域

本实用新型涉及化工技术领域，尤其涉及一种高温反应器及应用该高温反应器的化工系统。

背景技术

在化工领域中，很多化学反应是需要在高温环境下进行的强放热反应（强放热反应通常是指焓值大于200kJ/mol的反应），例如：甲烷化反应。由于这些强放热反应通常具有反应剧烈、放热量大、反应温度高等特点，因此现有技术中这些强放热反应大多在具有耐火衬里的高温反应器中进行。但是，现有技术中的高温反应器至少存在如下缺点：

（1）为了避免强放热反应损伤高温反应器，现有高温反应器的耐火衬里通常具有相当大的厚度，这就使得现有高温反应器的整体体积很大，不利于安装、拆卸。

（2）在经受设备震动和/或温度剧烈变动后，现有高温反应器的耐火衬里容易出现龟裂、脱落等损伤；一旦耐火衬里出现损伤，强放热反应将会直接损坏高温反应器的外壳，进而可能引发安全事故。

（3）由于高温反应器在进行强放热反应时的温度过高，因此配合高温反应器使用的后续加工流程中的生产设备（例如：高温反应器的出口管道、用于回收热量的废热锅炉等）也需要具有相当强的耐高温性能，这就给后续加工流程中生产设备的选型和加工制造带来很多困难，同时也增加了投资和运行成本。

发明内容

为了解决上述现有技术中的问题，本实用新型提供了一种高温反应器及应用该高温反应器的化工系统，不仅缩小了高温反应器的体积，而且能够使高温反应器所排出物质的温度大幅下降，从而为后续流程中生产设备的选型和加工制造创造了有利条件。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高温反应器，包括：外壳1和内筒2；内筒2设于外壳1的内部，并且内筒2的外壁与外壳1的内壁之间设有间隙气流通道3；

内筒2的内部由上至下设有催化剂床层5和换热管6；内筒2上设有与内筒2的内部连通的内筒进气口21和内筒出气口22；内筒进气口21的所在高度高于催化剂床层5的底部的所在高度；内筒出气口22的所在高度低于换热管6的底部的所在高度；

外壳1的底部设有外壳进气口11和外壳出气口12；外壳进气口11通过间隙气流通道3与内筒进气口21连通；外壳出气口12与内筒出气口22连通；

原料气体依次流经外壳进气口11、间隙气流通道3和内筒进气口21后进入内筒2的内部，并在催化剂床层5的催化作用下生成反应后的产品气；反应后的产品气流经换热管6进行热量交换，并依次穿过内筒出气口22和外壳出气口12后排出。

优选地，内筒2的内部设有封头4；该封头4将内筒2的内部分隔为内筒上部腔体23和内筒下部腔体24，并且该封头4上设有将内筒上部腔体23和内筒下部腔体24连通的气体连通管41；

催化剂床层5设于内筒上部腔体23中；换热管6设于内筒下部腔体24中。

优选地，外壳1的侧壁上设有换热管进水口61；该换热管进水口61依次穿过外壳1和内筒2，并与设于内筒下部腔体24中的换热管6连通；

外壳1的顶部设有换热管出水口62；所述的封头4为水夹套结构；设于内筒下部腔体24中的换热管6与封头4连通，并且通过封头4与换热管出水口62连通。

优选地，外壳1的内部设有支撑件13；内筒2通过支撑件13设置于外壳1的内部。

优选地，还包括：测温装置7；该测温装置7由外壳1的顶部伸入到内筒2的内部，以测量该高温反应器的反应温度。

优选地，所述的内筒进气口21包括多个进气孔；这些进气孔分布在内筒2的顶部，和/或，与内筒上部腔体23相对应的内筒2的侧壁上。

优选地，所述的气体连通管41上设有多个通气孔；这些通气孔分布在气体连通管41的两端及侧壁上，并且至少一个通气孔位于内筒上部腔体23、至少一个通气孔位于内筒下部腔体24；

该气体连通管41的顶部所在高度高于催化剂床层5的底部所在高度，并且低于催化剂床层5的顶部所在高度；该气体连通管41的顶部与催化剂床层5的顶部之间至少存在10mm的高度差；

该气体连通管41的底部所在高度高于换热管6的顶部所在高度。

优选地，还包括：加热体8；该加热体8由外壳1的顶部伸入到设于内筒2内部的加热区9；该加热区9位于催化剂床层5的上方；

所述的内筒进气口21设于内筒2的顶部。

优选地，所述的气体连通管41上设有至少两个通气孔，并且至少一个通气孔位于内筒上部腔体23、至少一个通气孔位于内筒下部腔体24；

该气体连通管41的顶部伸入到催化剂床层5的长度至多为300mm；

该气体连通管41的底部所在高度高于换热管6的顶部所在高度。

一种化工系统，包括：上述技术方案中所述的高温反应器A、汽包B和循环泵C；

所述的高温反应器A包括外壳进气口11、外壳出气口12、换热管进水口61和换热管出水口62；原料气101通过外壳进气口11流入该高温反应器A，反应后的产品气102通过外壳出气口12由该高温反应器A流出；

该高温反应器A的换热管进水口61分别与循环泵C的出水口和汽包B的出水口连通；该高温反应器A的换热管出水口62与汽包B的进水口连通；循环泵C的进水口与汽包B的出水口连通；

换热管进水口61与汽包B的出水口之间设有补水用入水口，和/或，循环泵C的进水口与汽包B的出水口之间设有补水用入水口。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例所提供的高温反应器将催化剂床层5和换热管6均设置在了内筒2的内部，并且未使用法兰、垫片、紧固件等部件，还能够使内筒进气口21和内筒出气口22的温度均在100～300℃之间，因此该高温反应器能够缩小高温反应器的体积，而且能够使高温反应器所排出物质的温度大幅下降，从而为后续加工流程中生产设备的产品选型和加工制造创造了有利条件。同时，该高温反应器通过气冷来降低内筒2的外壁的温度，使外壳1不受高温，因此外壳1无需使用耐火材料，节约了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本实用新型实施例提供的高温反应器的结构示意图一；

图2为本实用新型实施例提供的高温反应器的结构示意图二；

图3为本实用新型实施例提供的应用该高温反应器的化工系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

首先需要说明的是，本申请文件中所述的“上”、“下”、“顶”、“底”等表示方位的词语，仅是为了清楚描述出本实用新型实施例的各部件之间的相对位置关系，是基于本实用新型实施例在采用附图1和附图2中所示的放置方位时的一种表述形式，并不是本实用新型所有实施例的绝对位置关系，因此这并不构成对本实用新型的限制，本领域普通技术人员可以理解的，当本实用新型实施例的放置方位发生改变时，相应的绝对位置关系也将发生变化，但这仍属于本实用新型的保护范围。本申请文件中所述的术语“和/或”是指包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。本实用新型所提供的高温反应器主要用于气体之间进行强放热反应，例如：可以用于温度高达750℃的甲烷化反应。

下面对本实用新型实施例所提供的高温反应器进行详细描述。

如图1和图2所示，一种高温反应器，其具体结构可以包括：外壳1和内筒2；内筒2设于外壳1的内部，并且内筒2的外壁与外壳1的内壁之间设有间隙气流通道3；

内筒2的内部由上至下设有催化剂床层5和换热管6；内筒2上设有与内筒2的内部连通的内筒进气口21和内筒出气口22；内筒进气口21的所在高度高于催化剂床层5的底部的所在高度；内筒出气口22的所在高度低于换热管6的底部的所在高度；

外壳1的底部设有外壳进气口11和外壳出气口12；外壳进气口11通过间隙气流通道3与内筒进气口21连通；外壳出气口12与内筒出气口22连通。

具体地，该高温反应器的具体工作原理如下：

（1）气体运行原理：原料气体（原料气体是一种混合气体，其中至少包含了进行同一个强放热反应所需要的所有气体，例如：在甲烷化反应中，该原料气体中可以至少包含氢气和一氧化碳，或者，该原料气体中可以至少包含氢气和二氧化碳）由外壳进气口11进入到外壳1的内部；由于外壳进气口11是与间隙气流通道3的下部连通的，因此进入外壳1的内部的原料气体只能通过间隙气流通道3向上流动；当原料气体流动到与间隙气流通道3的上部连通的内筒进气口21时，原料气体会通过内筒进气口21流入到内筒2的内部；由于内筒进气口21的所在高度高于催化剂床层5的底部的所在高度，因此原料气体流入内筒2的内部后，会与催化剂床层5相接触，并且会在催化剂床层5的催化作用下发生强放热反应，从而生成温度很高的反应后的产品气；反应后的产品气在内筒2的内部会逐渐向下流动，并流经换热管6的外部，由于换热管6内部是温度低的冷却水，因此当反应后的产品气流经换热管6时，反应后的产品气会与换热管6内部的冷却水发生热量交换，从而使反应后的产品气得以大幅降温；反应后的产品气在降温后会依次穿过内筒出气口22和外壳出气口12，并排出到该高温反应器的外部，即完成了气体在该高温反应器内的整个运行过程。

（2）水冷原理：换热管6的内部设有温度低的冷却水，当反应后的产品气流经换热管6的外部时，冷却水会与反应后的产品气进行热量交换，从而可以升高冷却水的温度（或使少部分冷却水发生汽化），并且降低反应后的产品气的温度（即水冷）；为了保持对反应后的产品气具有良好的冷却效果，可以向换热管6的内部补入新的温度低的冷却水，并且可以将升温后的冷却水从换热管6的内部排出；在实际应用中，当使用本实用新型所提供的高温反应器进行强放热反应时，冷却水的排出和更换过程可以实时进行，从而可以保证该换热管6对反应后的产品气具有良好的冷却效果，能够使反应后的产品气的温度大幅下降，为后续流程中生产设备的选型和加工制造创造了有利条件。

（3）气冷原理：由于原料气体发生强放热反应的部位是位于内筒2内部的催化剂床层5，因此从催化剂床层5开始向下的内筒2，其内部的温度均高于内筒2的外部；又由于内筒2的外部是间隙气流通道3，而间隙气流通道3内流动的是刚进入外壳1内部的温度较低的原料气体，因此这部分原料气体可以与内筒2进行热量交换，从而使这部分原料气体的温度升高，并且使内筒2的外壁的温度下降（即气冷）；使这部分原料气体的温度升高，可以在原料气体遇到催化剂床层5时使催化剂床层5中的催化剂达到起活温度，以保证强放热反应的正常进行；使内筒2的外壁的温度下降，不仅可以降低内筒2在选材时的耐温要求，而且可以延长内筒2的使用寿命，同时还可以使外壳1不受高温，因此使外壳1无需使用耐火材料，节约了成本。

其中，该高温反应器中各部件的具体实现方案可以包括：

（2）内筒2的内部设有封头4；该封头4将内筒2的内部分隔为内筒上部腔体23和内筒下部腔体24，催化剂床层5设于内筒上部腔体23中，换热管6设于内筒下部腔体24中；该封头4可以对内筒上部腔体23中的催化剂床层5起到支撑作用；在实际应用中，该封头4最好采用水夹套结构，即封头4的内部可以流动冷却水（例如：可以采用与换热管6连通的方式实现），从而可以使封头4避免受到强放热反应的高温影响。该封头4上可以设有将内筒上部腔体23和内筒下部腔体24连通的气体连通管41，以使内筒上部腔体23中反应后的产品气能够通过气体连通管41流入到内筒下部腔体24中。

（3）外壳1的侧壁上可以设有换热管进水口61；该换热管进水口61可以依次穿过外壳1和内筒2，并与设于内筒下部腔体24中的换热管6连通；外壳1的顶部可以设有换热管出水口62；设于内筒下部腔体24中的换热管6可以与封头4连通，并且通过封头4与换热管出水口62连通。温度低的冷却水可以从换热管进水口61流入换热管6，而温度升高后（或部分汽化后）的冷却水可以通过换热管出水口62排出；为了实现冷却水的自然循环，并且使传热推动力最大化，该高温反应器中流经换热管6的冷却水最好采用由下而上的全逆流方式。

（4）外壳1的内部设有支撑件13；内筒2通过支撑件13设置于外壳1的内部。

（5）该高温反应器还可以包括：测温装置7；该测温装置7由外壳1的顶部伸入到内筒2的内部，以测量该高温反应器的反应温度。

可见，该高温反应器至少具备以下优点：

（1）该高温反应器将催化剂床层5和换热管6均设置在了内筒2的内部，并且未使用法兰、垫片、紧固件等部件，因此不仅使内筒2只受高温，而且缩小了高温反应器的体积；同时，该高温反应器通过气冷来降低内筒2的外壁的温度，使外壳1不受高温，因此外壳1无需使用耐火材料，节约了成本。

（2）该高温反应器将催化剂床层5和换热管6均设置在了内筒2的内部，从而使内筒进气口21和内筒出气口22的温度均在100～300℃之间，因此该高温反应器能够使高温反应器所排出物质的温度大幅下降，从而为后续流程中生产设备的选型和加工制造创造了有利条件。

（3）该高温反应器通过在管管相连的换热管6中流动冷却水，实现了对反应后的产品气的自然冷却，使反应后的产品气在热量交换前后的温差可达500℃；该换热管6采用了管管相连的连接方式，从而使换热管自然膨胀，消除了热应力。

可见，本实用新型实施例将用于强放热反应的部件和用于冷却的部件都集成到了内筒2的内部，不仅缩小了高温反应器的体积，而且能够使高温反应器所排出物质的温度大幅下降，从而为后续流程中生产设备的选型和加工制造创造了有利条件。

为使本实用新型的实用新型目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面通过实例，并结合相应附图，对本实用新型实施例作进一步详细描述。

实施例一

如图2所示，一种高温反应器，与上述技术方案相比，该实施例一更为具体地采用了如下技术方案：

（1）所述的内筒进气口21包括多个进气孔；这些进气孔分布在内筒2的顶部，和/或，与内筒上部腔体23相对应的内筒2的侧壁上；在实际应用中，内筒2的顶部和与内筒上部腔体23相对应的内筒2的侧壁上最好均设有进气孔，从而使原料气体能够从轴向和径向的多个部位进入到内筒2的内部，并均能与催化剂床层5相接触。

（2）所述的气体连通管41上设有多个通气孔；这些通气孔分布在气体连通管41的两端及侧壁上，并且至少一个通气孔位于内筒上部腔体23、至少一个通气孔位于内筒下部腔体24；在实际应用中，该气体连通管41最好为一根，并且设于封头4的中心部位，气体连通管41的两端及侧壁上均分布多个通气孔，从而使反应后的产品气能够均匀地进入到气体连通管41。

该气体连通管41的顶部所在高度高于催化剂床层5的底部所在高度，并且低于催化剂床层5的顶部所在高度；该气体连通管41的顶部与催化剂床层5的顶部之间至少存在10mm的高度差，这不仅能够避免原料气未经反应就直接进入到气体连通管41内，而且能够使反应后的产品气均匀地进入到气体连通管41中，因而降低了该高温反应器的阻力降，易于大型化使用。该气体连通管41的底部所在高度可以低于换热管6的顶部所在高度，但最好是高于换热管6的顶部所在高度，在实际应用中，该气体连通管41的底部伸入到内筒下部腔体24的长度最好尽量短，从而可以保证反应后的产品气能够与换热管6充分进行热量交换。

具体地，若采用本实施例中的高温反应器进行甲烷化反应，则其具体的流程如下：

将150～200℃、1～10MPa的原料气体（该原料气体为至少包含氢气和二氧化碳的混合气体，或者，至少包含氢气和一氧化碳的混合气体）从外壳进气口11输入到外壳1的内部；该原料气体由间隙气流通道3向上流动，并通过与内筒2的外壁进行热量交换，从而使该原料气体升温10～50℃；当原料气体流动到设于内筒2侧壁或者内筒2顶部的进气孔时，原料气体会通过进气孔从轴向和径向的多个位置进入到内筒2的内部；进入内筒2的内部的原料气体会与催化剂床层5相接触，并在催化剂床层5的催化作用下发生强放热反应，生成反应后的产品气（即甲烷），该强放热反应的反应温度可高达750℃；反应后的产品气均匀地进入到气体连通管41，并由气体连通管41进入到内筒下部腔体24；进入内筒下部腔体24的反应后的产品气会流经换热管6的外部，并与换热管6进行热量交换；与换热管6进行热量交换后，反应后的产品气的温度降温至180～300℃，然后依次穿过内筒出气口22和外壳出气口12，并排出到该高温反应器的外部，即完成了整个甲烷化反应的运行过程。

需要说明的是，由于本实用新型实施例中的高温反应器并不包含加热装置，因此催化剂床层5中所放置的催化剂需要事先采用现有技术进行预还原处理。

可见，本实用新型实施例不仅缩小了高温反应器的体积，而且能够使高温反应器所排出物质的温度大幅下降，从而为后续流程中生产设备的选型和加工制造创造了有利条件。

实施例二

如图1所示，一种高温反应器，与实施例一相比，该实施例二更为具体地采用了如下不同的技术方案：

（1）内筒进气口21设于内筒2的顶部；在实际应用中，该内筒2的顶部最好整体上就是一个大的内筒进气口21，从而可以在该高温反应器上设置加热体，并使加热体伸入到内筒进气口21内，以提升进入催化剂床层5的气体的温度，从而为催化剂床层5的升温和还原创造了有利条件。

（2）所述的气体连通管41上设有至少两个通气孔，并且至少一个通气孔位于内筒上部腔体23、至少一个通气孔位于内筒下部腔体24；在实际应用中，该气体连通管41最好为四根，并且均布在封头4上，每根气体连通管41最好只有两个通气孔，并且分别设于气体连通管41的两端，这可以使反应后的产品气均匀地进入到气体连通管41。

该气体连通管41的顶部伸入到催化剂床层5的长度至多为300mm；在实际应用中，该气体连通管41处于内筒上部腔体23的长度应该尽量短，这使得原料气体需要穿过整个催化剂床层5才能进入到气体连通管41中，因而使原料气体的反应能够更加充分。该气体连通管41的底部所在高度可以低于换热管6的顶部所在高度，但最好是高于换热管6的顶部所在高度，在实际应用中，该气体连通管41的底部伸入到内筒下部腔体24的长度最好尽量短，从而可以保证反应后的产品气能够与换热管6充分进行热量交换。

（3）该高温反应器还可以包括：加热体8；该加热体8由外壳1的顶部伸入到设于内筒2内部的加热区9；该加热区9位于催化剂床层5的上方；在实际应用中，如果内筒2的顶部整体上是一个大的内筒进气口21，那么加热体8最好伸入到内筒进气口21以下，以对进入内筒2的原料气体进行加热，进而提升原料气体进入催化剂床层5时的温度，从而为催化剂床层5的升温和还原创造了有利条件。

具体地，若采用本实施例中的高温反应器进行甲烷化反应，则其具体的流程如下：

将150～200℃、1～10MPa的原料气体（该原料气体为至少包含氢气和二氧化碳的混合气体，或者，至少包含氢气和一氧化碳的混合气体）从外壳进气口11输入到外壳1的内部；该原料气体由间隙气流通道3向上流动，并通过与内筒2的外壁进行热量交换，从而使该原料气体升温10～50℃；当原料气体流动到设于内筒2顶部的内筒进气口21时，原料气体会通过内筒进气口21从径向进入到内筒2的内部；进入内筒2的内部的原料气体会与催化剂床层5相接触，并在催化剂床层5的催化作用下发生强放热反应，生成产品气（即甲烷）；刚刚生成的反应后的产品气的温度可高达750℃；该高温的反应后的产品气从径向进入到气体连通管41，并由气体连通管41进入到内筒下部腔体24；进入内筒下部腔体24的反应后的产品气会流经换热管6的外部，并与换热管6进行热量交换；与换热管6进行热量交换后，反应后的产品气的温度降温至180～300℃，然后依次穿过内筒出气口22和外壳出气口12，并排出到该高温反应器的外部，即完成了整个甲烷化反应的运行过程。

需要说明的是，由于本实用新型实施例中的高温反应器能够进行加热，因此催化剂床层5中所放置的催化剂可以是未经过预还原处理的，也可以是经过预还原处理的，同时，进入催化剂床层5的气体温度可通过加热体8的加热达到600℃。

可见，本实用新型实施例不仅缩小了高温反应器的体积，而且能够使高温反应器所排出物质的温度大幅下降，从而为后续流程中生产设备的选型和加工制造创造了有利条件。

除了上述技术方案外，本实用新型实施例还提供了一种化工系统，如图3所示，其具体结构可以包括：上述技术方案中所述的高温反应器A、汽包B和循环泵C；

所述的高温反应器A包括外壳进气口11、外壳出气口12、换热管进水口61和换热管出水口62；原料气101通过外壳进气口11流入该高温反应器A，反应后的产品气102通过外壳出气口12由该高温反应器A流出；

该高温反应器A的换热管进水口61分别与循环泵C的出水口和汽包B的出水口连通；该高温反应器A的换热管出水口62与汽包B的进水口连通；循环泵C的进水口与汽包B的出水口连通；

换热管进水口61与汽包B的出水口之间设有补水用入水口，和/或，循环泵C的进水口与汽包B的出水口之间设有补水用入水口。

具体地，冷却水由换热管进水口61流入该高温反应器A，经与反应后的产品气102进行热量交换后，形成温度较高（或部分已汽化）的冷却水；为了保证冷却水对反应后的产品气102具有很好的冷却效果，冷却水需要依次经由换热管出水口62和汽包B的进水口流入到汽包B中；在汽包B中，部分已汽化的冷却水形成蒸汽103（可作为副产品），从汽包B的出汽口中排出，未汽化的冷却水从汽包B的出水口流出；从汽包B的出水口流出的冷却水直接流回到换热管进水口61，或者通过循环泵C加压流回到换热管进水口61。为了弥补排出的蒸汽所带来的冷却水不足问题，补充冷却水104可以通过补水用入水口直接流入到换热管进水口61，或者，补充冷却水104可以通过补水用入水口流入到循环泵C的进入口，再由循环泵C流入到换热管进水口61。

可见，本实用新型实施例所提供的该化工系统实现了该高温反应器A的移热过程，冷却水在开车阶段可以采用循环泵C加压循环，在正常生产阶段可以停止运行循环泵C，使冷却水完全靠自然循环，这能够有效节约能源，并且能够使高温反应器所排出的反应后的产品气的温度大幅下降，从而为后续流程中生产设备的选型和加工制造创造了有利条件。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种高温反应器，其特征在于，包括：外壳（1）和内筒（2）；

内筒（2）设于外壳（1）的内部，并且内筒（2）的外壁与外壳（1）的内壁之间设有间隙气流通道（3）；

内筒（2）的内部由上至下设有催化剂床层（5）和换热管（6）；内筒（2）上设有与内筒（2）的内部连通的内筒进气口（21）和内筒出气口（22）；内筒进气口（21）的所在高度高于催化剂床层（5）的底部的所在高度；内筒出气口（22）的所在高度低于换热管（6）的底部的所在高度；

外壳（1）的底部设有外壳进气口（11）和外壳出气口（12）；外壳进气口（11）通过间隙气流通道（3）与内筒进气口（21）连通；外壳出气口（12）与内筒出气口（22）连通；

原料气体依次流经外壳进气口（11）、间隙气流通道（3）和内筒进气口（21）后进入内筒（2）的内部，并在催化剂床层（5）的催化作用下生成反应后的产品气；反应后的产品气流经换热管（6）进行热量交换，并依次穿过内筒出气口（22）和外壳出气口（12）后排出。

2.根据权利要求1所述的高温反应器，其特征在于，内筒（2）的内部设有封头（4）；该封头（4）将内筒（2）的内部分隔为内筒上部腔体（23）和内筒下部腔体（24），并且该封头（4）上设有将内筒上部腔体（23）和内筒下部腔体（24）连通的气体连通管（41）；

催化剂床层（5）设于内筒上部腔体（23）中；换热管（6）设于内筒下部腔体（24）中。

3.根据权利要求2所述的高温反应器，其特征在于，外壳（1）的侧壁上设有换热管进水口（61）；该换热管进水口（61）依次穿过外壳（1）和内筒（2），并与设于内筒下部腔体（24）中的换热管（6）连通；

外壳（1）的顶部设有换热管出水口（62）；所述的封头（4）为水夹套结构；设于内筒下部腔体（24）中的换热管（6）与封头（4）连通，并且通过封头（4）与换热管出水口（62）连通。

4.根据权利要求3所述的高温反应器，其特征在于，外壳（1）的内部设有支撑件（13）；内筒（2）通过支撑件（13）设置于外壳（1）的内部。

5.根据权利要求3所述的高温反应器，其特征在于，还包括：测温装置（7）；该测温装置（7）由外壳（1）的顶部伸入到内筒（2）的内部，以测量该高温反应器的反应温度。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的高温反应器，其特征在于，所述的内筒进气口（21）包括多个进气孔；这些进气孔分布在内筒（2）的顶部，和/或，与内筒上部腔体（23）相对应的内筒（2）的侧壁上。

7.根据权利要求6所述的高温反应器，其特征在于，所述的气体连通管（41）上设有多个通气孔；这些通气孔分布在气体连通管（41）的两端及侧壁上，并且至少一个通气孔位于内筒上部腔体（23）、至少一个通气孔位于内筒下部腔体（24）；

该气体连通管（41）的顶部所在高度高于催化剂床层（5）的底部所在高度，并且低于催化剂床层（5）的顶部所在高度；该气体连通管（41）的顶部与催化剂床层（5）的顶部之间至少存在10mm的高度差；

该气体连通管（41）的底部所在高度高于换热管（6）的顶部所在高度。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的高温反应器，其特征在于，还包括：加热体（8）；该加热体（8）由外壳（1）的顶部伸入到设于内筒（2）内部的加热区（9）；该加热区（9）位于催化剂床层（5）的上方；

所述的内筒进气口（21）设于内筒（2）的顶部。

9.根据权利要求8所述的高温反应器，其特征在于，所述的气体连通管（41）上设有至少两个通气孔，并且至少一个通气孔位于内筒上部腔体（23）、至少一个通气孔位于内筒下部腔体（24）；

该气体连通管（41）的顶部伸入到催化剂床层（5）的长度至多为300mm；

该气体连通管（41）的底部所在高度高于换热管（6）的顶部所在高度。

10.一种化工系统，其特征在于，包括：上述权利要求1至9中任一项所述的高温反应器（A）、汽包（B）和循环泵（C）；

所述的高温反应器（A）包括外壳进气口（11）、外壳出气口（12）、换热管进水口（61）和换热管出水口（62）；原料气（101）通过外壳进气口（11）流入该高温反应器（A），反应后的产品气（102）通过外壳出气口（12）由该高温反应器（A）流出；

该高温反应器（A）的换热管进水口（61）分别与循环泵（C）的出水口和汽包（B）的出水口连通；该高温反应器（A）的换热管出水口（62）与汽包（B）的进水口连通；循环泵（C）的进水口与汽包（B）的出水口连通；

换热管进水口（61）与汽包（B）的出水口之间设有补水用入水口，和/或，循环泵（C）的进水口与汽包（B）的出水口之间设有补水用入水口。

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