CN206701232U - 一种气相加氢列管式固定床反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气相加氢列管式固定床反应器，包括筒体以及用于分别封闭筒体的上部开口和下部开口的上封头和下封头，上封头上开设有供物料进入的第一进口，下封头上开设有供物料排出的第一出口；在筒体内沿筒体的轴向方向设置有多个测温管和用于容纳催化剂的列管，每个测温管内均设置有测温器。本实用新型的气相加氢列管式固定床反应器，通过反应器内部测温管的分布，可以准确测定反应器内部温度，准确测定反应器内部同一平面上不同径向的温度分布，也可准确测定反应器轴向的温度分布，并且根据反应器内部温度的变化情况及时作出调整，最大程度的保证了加氢反应的进行，提高了反应的转化率，取得了较好的技术效果。

Description

一种气相加氢列管式固定床反应器

技术领域

本实用新型涉及化工机械设备领域，具体涉及一种气相加氢列管式固定床反应器。

背景技术

常用的加氢反应器一般分为两类：一类用于高沸点液体或固体(固体需先溶于溶剂或加热熔融)原料的液相加氢过程，如油脂加氢、重质油品的加氢裂解等。液相加氢常在加压下进行，过程可以是间歇式的，也可以是连续的。间歇液相加氢常采用具有搅拌装置的压力釜或鼓泡反应器。连续液相加氢可采用涓流床反应器或气、液、固三相同向连续流动的管式反应器。另一类反应器用于气相连续加氢过程，如苯气相加氢制环己烷、一氧化碳气相加氢合成甲醇等，反应器的类型可以是固定床反应器或列管式固定床反应器。固定床反应器具有返混小、催化剂机械磨损小、结构简单等优点。固定床反应器多适用于放热效应不大的反应，对于放热效应较大的加氢反应，一般采用列管式固定床反应器。

当前，工业上常用的列管式固定床加氢反应器主要包括筒体、列管、上封头、下封头、折流板、物料进出口等。使用时，反应物料与氢气按照一定比例混合后，由顶部的进料口进入反应器，在一定的温度、压力和催化剂的作用下发生反应。反应生成的热量一部分由反应物料带走，大部分由反应器列管的热介质带走。上述反应器在实际使用中发现，反应物料气体在反应器列管中经常出现分布不均，局部集中或气体死区的现象，严重影响反应器的处理效果和反应效率。还有就是，加氢反应多为放热反应，发生反应时，放热量较大，容易引起催化剂床层温度升高，限于反应器列管本身的限制，反应器列管内部温度容易出现超温或监测不准等现象，严重影响催化剂的使用寿命和反应效率。

因此，开发一种结构合理、容易操作、传热效果好、生产效率高、温度监测及时准确、运行成本低的气相加氢列管式固定床反应器是客观需要的。

实用新型内容

鉴于现有技术存在的上述问题，本实用新型提供一种气相加氢列管式固定床反应器，能够准确监测反应器内部温度分布。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种气相加氢列管式固定床反应器，包括筒体以及用于分别封闭所述筒体的上部开口和下部开口的上封头和下封头，所述上封头上开设有供物料进入的第一进口，所述下封头上开设有供物料排出的第一出口；

在所述筒体内沿所述筒体的轴向方向设置有多个测温管和用于容纳催化剂的列管，每个所述测温管内均设置有测温器，

其中，所述测温管的管径大于所述列管的管径，所述测温管内设置有催化剂。

作为优选，多个所述测温管关于所述筒体的轴线对称布置。

作为优选，多个所述测温管设置在以所述筒体的轴线为中心线以所述筒体的半径的1/3和/或2/3为半径的圆环上和/或靠近所述筒体的内壁处。

作为优选，所述测温器为热电偶，所述上封头上开设有测温口，所述热电偶通过所述测温口设置在所述测温管内并且所述热电偶的一端连接在所述测温口的侧壁上，所述测温口通过填料密封。

作为优选，所述热电偶为均匀布置有多个测温点的热电偶。

作为优选，多个所述热电偶上的所述测温点相对应布置。

作为优选，所述筒体上开设有供导热介质进入的第二进口和供导热介质排出的第二出口，所述第二进口和所述第二出口处分别设置有两块弧形挡板，两块所述弧形挡板呈人字形排布。

作为优选，所述筒体的内壁上设置有沿所述筒体的径向方向延伸的折流挡板。

作为优选，所述第一进口的下方设置用于分布物料的气体分布器，所述气体分布器为球缺体，所述球缺体的底面直径为所述筒体的直径的0.3-0.9倍。

作为优选，所述气体分布器上的分布孔的孔径为5mm-10mm。

本实用新型的有益效果在于：通过反应器内部测温管的分布，可以准确测定反应器内部温度，准确测定反应器内部同一平面上不同径向的温度分布，也可准确测定反应器轴向的温度分布，并且根据反应器内部温度的变化情况及时作出调整，最大程度的保证了加氢反应的进行，提高了反应的转化率，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1为本实用新型的实施例的气相加氢列管式固定床反应器的结构示意图；

图2为本实用新型的实施例的气相加氢列管式固定床反应器的内部结构俯视图；

图3为本实用新型的实施例的气相加氢列管式固定床反应器的测温管的内部结构示意图；

图4为本实用新型的实施例的气相加氢列管式固定床反应器的气体分布器的结构示意图；

图5为本实用新型的实施例的气相加氢列管式固定床反应器的气体分布器的俯视图。

附图标记说明

1-筒体；2-上封头；3-下封头；4-第一进口；5-第一出口；6-测温管；7-列管；8-热电偶；9-测温口；10-测温点；11-第二进口；12-第二出口；13-弧形挡板；14-折流挡板；15-气体分布器；16-分布孔；17-筛网；18-防爆膜；19-上接口；20-下接口。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本实用新型，下面参照附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但不作为对本实用新型的限定。

如图1所示，本实用新型的气相加氢列管式固定床反应器(以下简称“反应器”)包括筒体1以及用于分别封闭筒体1的上部开口和下部开口的上封头2和下封头3，上封头2上开设有供物料进入的第一进口4，下封头3上开设有供物料排出的第一出口5。在筒体1内沿筒体1的轴向设置有多个测温管6(图1中仅示出了一个测温管6)和用于容纳催化剂的列管7，每个测温管6内均设置有测温器。通过设置多个测温管6，使用者能够更精确的获知反应器内部的温度，从而为控制反应器的反应提供依据。

其中，测温管6内同样设置有催化剂以供物料充分反应。测温管6与现有技术中列管7的设置方式相同，并且催化剂在测温管6以及列管7内的组成和装填均与现有技术一样，在此不再赘述。一个测温管6占用了现有技术中布置一个列管7的位置，并且测温管6的布置高度与列管7的布置高度相同。由于测温管6内设置有测温器，测温管6的管径大于列管7的管径。

如图2所示，为了保证温度测量的一致性，设置有测温器的多个测温管6可以关于筒体1的轴线对称布置。例如，测温管6可以关于筒体1的轴线中心对称布置。测温管6对称布置，测温管6内的测温器可以互相校正，避免了单个测温器发生故障时，出现误判的可能。

本实施例中，多个测温管6设置在以筒体1的轴线为中心线以筒体1的半径的1/3和/或2/3为半径的圆环上和/或靠近筒体1的内壁处，例如，如图2所示，图中示出了三个圆环，其中位于最里面的一个圆环是以筒体1的轴线为中心线以筒体1的半径的1/3为半径的圆环，位于中间的圆环是以筒体1的轴线为中心线以筒体1的半径的2/3为半径的圆环，位于最外侧的是靠近筒体1的内壁处的圆环，每个圆环上均设置有两个测温管6，位于同一圆环上的测温管6呈中心对称或轴对称的形式分布，从而测温管6的测温器可以测量反应器的径向温差，准确检测反应器内部放热或吸热情况，进而通过使用者的操作防止反应器内部局部发生过热。

本实施例中，测温器选为热电偶8，使用者也可以根据实际情况选择其他的测温元件。通过在上封头2上开设有测温口9，将热电偶8设于测温管6内，测温口9的开设位置与测温管6的布置位置对应， 热电偶8通过测温口9设置在测温管6内，热电偶8的一端连接在测温口9的侧壁上，测温口9通过填料密封，从而能够更准确的测量反应器内部的温度情况。

本实施例中，如图3所示，热电偶8为沿反应器的轴向方向均匀布置有多个测温点10的热电偶，例如，可以将热电偶8上的两个测温点10之间的间隔选为0.3m-1m，从而可以准确测量反应器内部轴向方向的温度分布情况，得到反应器的最高温度段，有效监测反应过程中的催化剂的性能，防止反应器内部发生局部过热。

本实施例中，为了进一步监测反应器的轴向方向和径向方向的温度分布情况，多个热电偶8上的测温点10对应布置。例如，每个热电偶8上的测温点从上往下数，最上面的测温点10称为第一测温点，第一测温点下面的测温点10依次排序，分别称为第二测温点、第三测温点……，那么多个热电偶8的第一测温点均位于同一个第一横截面，以此类推，多个热电偶8的第二测温点均位于同一个第二横截面，多个热电偶8的第三测温点均位于同一个第三横截面。当然，使用者也可以将多个热电偶8的测温点10布置为不相互对应。

本实施例中，如图1所示，筒体1上开设有供导热介质进入的第二进口11和供导热介质排出的第二出口12，第二进口11和第二出口12处分别设置有两块弧形挡板13，两块弧形挡板13呈人字形排布，从而使导热介质能够均匀、快速的在反应器内循环，使导热介质能够将反应放出的热量及时导走，保证反应器内反应温度的均匀性。其中，导热介质可以选用导热油。为了方便测量导热油的液位，筒体1上还开设有用于设置液位计的上接口19和下接口20。

本实施例中，为了有效提高反应器的筒体1内的导热油的湍动状态，确保反应器具有较好的移热效果，筒体1的内壁上设置有沿筒体1的径向方向延伸的折流挡板14，其中，折流挡板14为弧形板，其上开设有可供测温管6和/或列管7穿过的孔。

本实施例中，结合图1和图4，第一进口4的下方对应设置用于分布物料的气体分布器15，气体分布器15可以以焊接的方式连接在上封头2上，气体分布器15为球缺体，球缺体的底面直径为筒体1 的直径的0.3倍-0.9倍。其中，球缺体是球体被平面截取一部分剩余的部分，截面称为球缺体的底面。

本实施例中，如图5所示，为了保证反应器内物料分布具有良好的效果，有效避免反应器内部的沟流、壁流等现象，气体分布器15上的分布孔16的孔径为5mm-10mm，例如5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm。

另外，如图1所示，下封头3的上部装有催化剂压板及筛网17，其中，压板为焊接钢架结构，上面设置筛网17，筛网17可设置为一层或多层，筛网17的孔径大小相同，筛网17的孔径小于催化剂的粒径，其可以保证催化剂在气流较大的情况下不会被吹出反应器，同时对催化剂起到一定的支撑作用。为了防止由于疏忽等原因使系统压力过高或反应器内反应物料与空气爆燃造成的危险，确保现场人员及装置的安全，上封头2上安装有防爆膜18。

第一进口4中还可以设有供冷气体进入的气体冷激进料管路，当反应器发生超温等现象时，可以及时关闭供物料进入的管路，并打开气体冷激进料管路，对反应器进行冷气体吹扫，保证反应器内部催化剂不会过热，同时保证了使用者的安全，有效的提高了反应器的安全性。

本实用新型的气相加氢列管式固定床反应器在工作时，反应物料从第一进口4进入到气体分布器15，经气体分布器15均匀分布后充分的与列管7和测温管6内的催化剂进行反应，反应转化后的气体通过筛网17及催化剂压板从第一出口5排出。在反应进行的同时，开启导热油循环泵，使导热油经第二进口11进入反应器内，导热油在反应器内围绕折流挡板14向上运动，导热油在反应器内以湍流为主的方式进行循环，移出反应放出的热量，最后经由第二出口12排出。

本实用新型的气相加氢列管式固定床反应器，通过反应器内部测温管6的分布，以及测温管6管径大小的变化来实现对反应器内部温度的准确测定。测温管6分布方式，可以准确测定反应器内部温度，准确测定反应器内部同一平面上不同径向的温度分布，也可准确测定反应器轴向的温度分布。通过测定反应器内部温度，并且根据反应的进行情况，及时调整反应器的移热情况。通过测温，可及时监测反应 器内部温度变化情况，并且根据反应器内部温度的变化情况及时作出调整，最大程度的保证了加氢反应的进行，提高了反应的转化率，取得了较好的技术效果。另外，气体分布器15的设计巧妙、灵活、结构简单，不仅能大大提高气体分布的分布效率，提高气体分布的均匀性，且稳定性良好，具有很好的工业推广使用价值和现实生产意义。

以上实施例仅为本实用新型的示例性实施例，不用于限制本实用新型，本实用新型的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本实用新型的实质和保护范围内，对本实用新型做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种气相加氢列管式固定床反应器，其特征在于，包括筒体以及用于分别封闭所述筒体的上部开口和下部开口的上封头和下封头，所述上封头上开设有供物料进入的第一进口，所述下封头上开设有供物料排出的第一出口；

在所述筒体内沿所述筒体的轴向方向设置有多个测温管和用于容纳催化剂的列管，每个所述测温管内均设置有测温器，

其中，所述测温管的管径大于所述列管的管径，所述测温管内设置有催化剂。

2.根据权利要求1所述的气相加氢列管式固定床反应器，其特征在于，多个所述测温管关于所述筒体的轴线对称布置。

3.根据权利要求2所述的气相加氢列管式固定床反应器，其特征在于，多个所述测温管设置在以所述筒体的轴线为中心线以所述筒体的半径的1/3和/或2/3为半径的圆环上和/或靠近所述筒体的内壁处。

4.根据权利要求3所述的气相加氢列管式固定床反应器，其特征在于，所述测温器为热电偶，所述上封头上开设有测温口，所述热电偶通过所述测温口设置在所述测温管内并且所述热电偶的一端连接在所述测温口的侧壁上，所述测温口通过填料密封。

5.根据权利要求4所述的气相加氢列管式固定床反应器，其特征在于，所述热电偶为均匀布置有多个测温点的热电偶。

6.根据权利要求5所述的气相加氢列管式固定床反应器，其特征在于，多个所述热电偶上的所述测温点相对应布置。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的气相加氢列管式固定床反应器，其特征在于，所述筒体上开设有供导热介质进入的第二进口和供导热介质排出的第二出口，所述第二进口和所述第二出口处分别设置有两块弧形挡板，两块所述弧形挡板呈人字形排布。

8.根据权利要求7所述的气相加氢列管式固定床反应器，其特征在于，所述筒体的内壁上设置有沿所述筒体的径向方向延伸的折流挡板。

9.根据权利要求8所述的气相加氢列管式固定床反应器，其特征在于，所述第一进口的下方设置用于分布物料的气体分布器，所述气体分布器为球缺体，所述球缺体的底面直径为所述筒体的直径的0.3-0.9倍。

10.根据权利要求9所述的气相加氢列管式固定床反应器，其特征在于，所述气体分布器上的分布孔的孔径为5mm-10mm。