CN207941495U - 一种带有双螺旋折流板的列管式反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种带有双螺旋折流板的列管式反应器，其包括圆柱形筒体(3)，其内具有沿轴向延伸的彼此平行的反应列管(4)，其中所述圆柱形筒体(3)内壁上具有自上而下盘旋的双螺旋折流板(5)，所述双螺旋折流板(5)上具有可供所述反应列管穿过的孔洞。本实用新型中所采用的双螺旋折流板使圆柱形筒体(3)内壳程流体的流动更加顺畅，使壳程流场温度分布更加均匀，提高了反应的转化率和选择性，进一步提高了目标反应产物的收率。并且温度的均匀分布使得催化剂不易结焦，延长了催化剂的寿命。
Description
技术领域
本实用新型属于化工设备领域，具体涉及一种带有双螺旋折流板的列管式反应器，其可以用于诸如环己醇脱氢的气固两相反应中。
背景技术
环己酮是重要化工原料，是制造尼龙、己内酰胺和己二酸的主要中间体。环己酮可以通过环己醇脱氢反应制得，该反应为吸热反应，且为体积增大反应。环己醇脱氢反应器一般为列管式反应器，列管内填充有催化剂，反应物料走管程。壳程安装有折流板，导热介质走壳程，与反应物料并流换热或逆流换热。
在传统的环己醇脱氢列管式反应器中，原料从进口(N1)进入反应器后，直接流入各反应管中。这种设计会造成原料气在各反应器列管中压降及流速分布不均，易造成部分列管阻力降过大，影响催化剂的寿命及反应的转化率。
在传统的环己醇脱氢列管式反应器中，折流板为弓形折流板。在弓形折流板的作用下，壳程的流场分布不易均匀，易出现流动死区。这会导致反应列管温度分布不均，传质传热效果不佳，使得部分反应区域温度过高或部分反应区域温度过低。在温度过低的区域，环己醇脱氢反应的转化率会降低，进而导致收率降低。在温度过高的区域，催化剂易出现结焦现象，进而降低催化剂的寿命，同时环己酮选择性会大幅度下降。在弓形折流板的作用下，反应列管受壳程流体横向冲击，易发生流致振动现象。当壳程流体流速过高时，换热管有发生振动破坏的危险。
目前在一些与环己醇脱氢相近反应的反应器中，单螺旋折流板取代了弓形折流板，传热效果得到了改善。但是，单螺旋折流板的水平夹角α偏小，通常小于20°，例如为8-15°，水平夹角过小导致流体流程过长，使反应器加热介质进出口温差较大，影响反应收率。
因此，优化反应器内部结构，增加反应器壳程与管程流体流动的均匀性，提高反应传质传热效率，是提高环己醇脱氢反应收率和催化剂寿命的一种重要途径，也是提高反应器使用寿命和节能的重要方法。
实用新型内容
本实用新型提供了一种带有双螺旋折流板的列管式反应器，其包括圆柱形筒体3，其内具有沿轴向延伸的彼此平行的反应列管4，其中所述圆柱形筒体3内壁上具有自上而下盘旋的双螺旋折流板5，所述双螺旋折流板5上具有可供所述反应列管穿过的孔洞。
优选地，所述双螺旋折流板5中的两个螺旋折流板的螺旋方向彼此相同。
优选地，所述双螺旋折流板5将所述圆柱形筒体3内的空间划分为两个彼此不连通的螺旋形流体通道。两个螺旋形流体通道是用于供壳程内的加热介质流过的，二者彼此不连通避免了加热介质在流动时的返混和相互干扰。
优选地，所述圆柱形筒体3的外壁上具有与该筒体3连接的刚性环耳座6，用于将该反应器支持在支架上。
优选地，所述圆柱形筒体3的顶部具有封头1及其上的物料进口N1，底部具有封头1及其上的物料出口N2，所述圆柱形筒体3侧部具有第一加热介质入口N3a、第二加热介质入口N3b、第一加热介质出口N4a和第二加热介质出口N4b，其中第一加热介质入口N3a和第一加热介质出口N4a构成一个所述螺旋形流体通道的进出口，其中第二加热介质入口N3b和第二加热介质出口N4b构成另一个所述螺旋形流体通道的进出口。
其中封头可以为半球型封头或半椭球形封头。其中反应物料进口N1位于顶部封头上端，反应物料出口N2位于底部封头下端。
其中第一加热介质入口N3a和第二加热介质入口N3b可以位于筒体两侧上端，第一加热介质出口N4a和第二加热介质出口N4b可以位于筒体两侧下端。加热介质从这两个螺旋形流体通道盘旋流过，并对平行管束进行加热。
优选地，所述圆柱形筒体3的底部具有填料支撑板2。
优选地，所述圆柱形筒体3的顶部的封头1内具有进料分布器7，其上游与所述物料进口N1连通，其下游与所述反应列管4连通。
优选地，所述反应列管4内部填充有催化剂颗粒。
优选地，所述双螺旋折流板的螺旋方向与水平方向的夹角α为20-40°，甚至可以为50-70°。
本实用新型的有益效果：
1、相比于现有的环己醇脱氢列管式反应器而言，本实用新型的反应器是在反应器入口处加装了进料分布器7。该设计能够使原料气在进人反应器各列管前进行有效分布，使得原料气流得以均匀进入反应器各列管中，有效降低了反应器各列管的催化剂床层阻力，提高了反应的转化率和选择性，并使催化剂不易结焦。
2、本实用新型反应器中的折流板由传统的弓形折流板改良为双螺旋折流板，相比于传统弓形折流板，本双螺旋环己醇脱氢反应器使壳程流场流动更加顺畅，温度分布更加均匀，有效避免死区，提高了反应的转化率和选择性，使催化剂不易结焦。并且双螺旋折流板的应用避免了壳程中流体横向冲击管束的现象，减小了流致振动发生的可能性。
附图说明
图1是现有技术中的弓形折流板反应器示意图。
图2是现有技术中的单螺旋折流板反应器示意图。
图3是本实用新型中双螺旋反应器示意图。
图4是本实用新型中使用的双螺旋折流板的主视图。
图5是图4中的双螺旋折流板在H-H截面方向上的截面视图。
图6是图4中的双螺旋折流板的俯视图。其中示出了供反应管穿过的孔洞。
其中各附图标记表示以下含义：
1-封头；2-填料支撑板；3-圆柱形筒体；4-反应列管；5a-弓形折流板；5b-单螺旋折流板；5c-双螺旋折流板；6-刚性环耳座；N1-物料进口；N2-物料出口；N3a-第一加热介质入口；N3b-第二加热介质入口；N4a-第一加热介质出口；N4b-第二加热介质出口。
具体实施方式
提供以下实施例旨在说明本实用新型的内容，而不是对本实用新型保护范围的进一步限定。
对比实施例1
以年产10万吨环己酮生产装置为例，使用如图1所示的现有技术中的弓形折流板环己醇脱氢反应器，其转化率约48％，选择性约95％,催化剂使用寿命为2-2.5年。
对比实施例2
以年产10万吨环己酮装置为例，使用如图2所示的现有技术中的单螺旋折流板环己醇脱氢反应器，其中水平夹角为20°，其转化率为约50％，选择性～97％,催化剂使用寿命为2-2.5年。
实施例1
仍以年产10万吨环己酮装置为例，但使用如图3所示的双螺旋折流板环己醇脱氢列管式反应器，其中的水平夹角α为40°本实用新型环己醇脱氢节能反应器，其转化率大于55％，选择性大于99％,催化剂使用寿命为2.5-3年。同时生产负荷提高到了同规格原环己醇脱氢反应器负荷的140％。
Claims (10)
1.一种带有双螺旋折流板的列管式反应器，其特征在于，其包括圆柱形筒体(3)，其内具有沿轴向延伸的彼此平行的反应列管(4)，所述圆柱形筒体(3)内壁上具有自上而下盘旋的双螺旋折流板(5)，所述双螺旋折流板(5)上具有可供所述反应列管穿过的孔洞。
2.根据权利要求1所述的带有双螺旋折流板的列管式反应器，其特征在于，所述双螺旋折流板(5)中的两个螺旋折流板的螺旋方向是同向的。
3.根据权利要求1所述的带有双螺旋折流板的列管式反应器，其特征在于，所述双螺旋折流板(5)将所述圆柱形筒体(3)内的空间划分为两个彼此不连通的螺旋形流体通道。
4.根据权利要求1所述的带有双螺旋折流板的列管式反应器，其特征在于，所述圆柱形筒体(3)的外壁上具有与该圆柱形筒体(3)连接的刚性环耳座(6)。
5.根据权利要求3所述的带有双螺旋折流板的列管式反应器，其特征在于，所述圆柱形筒体(3)的顶部具有封头(1)及其上的物料进口(N1)，底部具有封头(1)及其上的物料出口(N2)，所述圆柱形筒体(3)侧部具有第一加热介质入口(N3a)、第二加热介质入口(N3b)、第一加热介质出口(N4a)和第二加热介质出口(N4b)，其中第一加热介质入口(N3a)和第一加热介质出口(N4a)构成一个所述螺旋形流体通道的进出口，其中第二加热介质入口(N3b)和第二加热介质出口(N4b)构成另一个所述螺旋形流体通道的进出口。
6.根据权利要求1所述的带有双螺旋折流板的列管式反应器，其特征在于，所述圆柱形筒体(3)的底部具有填料支撑板(2)。
7.根据权利要求5所述的带有双螺旋折流板的列管式反应器，其特征在于，所述圆柱形筒体(3)的顶部的封头(1)内具有进料分布器(7)，其上游与所述物料进口(N1)连通，其下游与所述反应列管(4)连通。
8.根据权利要求5所述的带有双螺旋折流板的列管式反应器，其特征在于，所述反应列管(4)内部填充有催化剂颗粒。
9.根据权利要求1所述的带有双螺旋折流板的列管式反应器，其特征在于，所述双螺旋折流板的螺旋方向与水平方向的夹角α为20-40°。
10.根据权利要求1所述的带有双螺旋折流板的列管式反应器，其特征在于，所述双螺旋折流板的螺旋方向与水平方向的夹角α为50-70°。
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