CN208229872U - 非对称管板式束管反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了非对称管板式束管反应器，其包括壳体，在壳体内安装有换热管，壳体包括呈筒状的筒体；在上封头上端设有合成气进口管和汽水混合物出口管，在下封头上设有合成气出口管和循环热水进口管；在壳体内部的上端安装有且仅有一个第一管板组合件，在壳体内部的下端安装有3‑6个第二管板组合件；第一管板组合件有且仅有一个安装在壳体的上端的第一管板；每个第二管板组合件包括安装在壳体的下端的第二管板；每根换热管的上端均连接在第一管板上；换热管分成若干管组，每个管组的换热管的下端安装一个第二管板上。该反应器在有限的空间内合理布置了换热管和管板，使反应器的检修空间在容许的范围内，得以扩大，便于反应器的加工和检修。

Description

非对称管板式束管反应器

技术领域

本实用新型具体涉及一种非对称管板式束管反应器。

背景技术

化工反应器的直径相差较大，大型的反应器的直径可以超过10米，而小型的反应器的直径可以小于1米，为保持反应温度，在反应器内一般都设置有换热管，用于将反应热移出反应器，为了方便设计及安装检修，反应器的换热系统一般只有一组，或分为若干组，其中小型的反应器是在壳体内部设置一个换热组，即在壳体的两端各设置一个管板，将所有的换热管连接在这两个管板上。而对于大型的反应器，一般是将换热管分为若干组，对应于每组换热管均设置有两个管板，以方便制作、安装及检修。

对于反应器的大型与小型并无严格的区分，因此对于换热管是否分组，也取决于各设备制造企业以及使用单位的具体要求，由于小型管板的加工费用较底，因此在反应器中，一般都尽可能采用小型的管板，但是对于小型的反应器中，由于反应器的内部空间狭小，采用小型管板后，使反应器的内部更加拥挤，在制作加工、以及后续的检修过程中，增加了安装难度以及检修难度。

实用新型内容

为提高设备的进修方便性，本申请提出了一种反应器，该反应器在有限的空间内合理布置了换热管和管板，使反应器的检修空间在容许的范围内，得以扩大，便于反应器的加工和检修，具体的技术方案如下：

非对称管板式束管反应器，其包括壳体，在壳体内安装有若干根换热管，所述壳体包括呈筒状的筒体、安装在筒体的上端的上封头和安装在筒体的下端的下封头；

在上封头上设有合成气进口管和汽水混合物出口管，在下封头上设有合成气出口管和循环热水进口管；

在壳体内部的上端安装有且仅有一个第一管板组合件，在壳体内部的下端安装有3-6个第二管板组合件；

在壳体内还安装有一集气管和一气体径向分布筒，集气管和气体径向分布筒沿外壳的轴线方向延伸，集气管设置在气体径向分布筒的中心，集气管的下端连通合成气出口管；

第一管板组合件有且仅有一个安装在壳体的上端的第一管板、安装在第一管板的上侧的第一封头和套设在第一管板上的触媒筐筐盖，触媒筐筐盖呈环状，触媒筐筐盖的内周面固定连接在第一管板的外周面上，触媒筐筐盖的外周缘支撑在外壳上，在第一管板组合件与外壳的顶部之间形成一布气腔，所述合成气进口管连通该布气腔；

在布气腔所对应的壳体上设置有连通布气腔的第一人孔；

在第一管板与第一封头之间形成第一连通腔；汽水混合物出口管向下贯穿第一封头后连通第一连通腔；

每个第二管板组合件包括一个安装在壳体的下端的第二管板、和安装在第二管板的下侧的第二封头，第二管板与第二封头之间形成第二连通腔；对应于每个第二封头均设置有一所述循环热水进口管，循环热水进口管向上贯穿所对应的第二封头后连通第二连通腔；

所述若干根换热管设置在集气管与气体径向分布筒之间，换热管沿壳体的轴向延伸，每根换热管的上端均连接在第一管板上；若干根换热管分成若干管组，管组的数量与第二管板组合件的数量相同，每个管组对应于一个第二管板组合件；每个管组的换热管的下端安装在所对应的第二管板组合件中的第二管板上。优选地，第二管板组合件环绕集气管均匀布置。

在上述技术方案中，对安装换热管的管板的设计上，不再采用传统的上下管板数量相同，且一一对应的设计方式，改用一对多的设计方式，在反应器的壳体的上端仅设置一个第一管板，而在壳体的下端设置了多个第二管板，以方便安装集气管，集气管的下端连接在合成气出口管上，因此集气管的安装是由壳体的上端向下端方向伸入到壳体内，将上端的第一管板设置为只有一个后，第一管板与壳体的内周面之间具有更大的操作空间，可方便多个操作人员从多个方向对集气管进行安装操作，保证安装的安全性和灵活性。第一管板与壳体的内周面之间具有更大的操作空间，也便于设备的检修和维护。同时，也为了有效地降低反应器的制造成本，仅将上端的第一管板设置为单个，而将下端的第二管板设置为多个。

进一步，集气管的顶部低于第一管板的下端面，在第一管板上开设有贯穿第一管板的安装孔，所述集气管能够经该安装孔安装到壳体内；在第一管板上安装有用于封堵安装孔的密封盖，该密封盖在集气管安装完成后被安装在第一管板上，将安装孔封堵。

在小直径的反应器中，部件的安装都比较困难，为便于集气管的安装，在第一管板上开设了安装孔，通过该安装孔将集气管安装到位。如未设置安装孔，则需要首先将集气管安装到位，然后再安装第一管板，由于在焊接换热管的过程中，反应器一般采用横卧的方式布置在组装平台上，在长时间的组装过程中，集气管有产生弯曲变形的趋势，影响设备的整体质量。采用上述设计后，可在完成换热管的安装后，将反应器竖直后，再将集气管安装到位，避免了首先安装集气管后所产生的问题。

进一步，为避免换热管相互碰撞在一起，以及为方便换热管及集气管的安装，在壳体内设置有固定换热管的固定架，沿外壳的轴线方向观察，集气管支撑在固定架的中心部。

在生产开始前，反应器处于常温状态，而反应需要一定的温度，为缩短开车前的调整时间，在循环热水进口管的下端安装有管帽，在循环热水进口管的管壁上形成有进水口，在循环热水进口管上安装有开工蒸汽管，该开工蒸汽管从下向上贯穿管帽后进入到循环热水进口管内。在开车前，首先将蒸汽从开工蒸汽管送入到换热内，对反应器进行升温，以减少反应到达最佳状态的时间，当然，最好是将反应器的温度升到反应温度的范围。

进一步，所述汽水混合物出口管包括连接管和外接管，连接管的一端伸入到壳体内，连接管的另一端位于壳体外，连接管的位于壳体外的一端经金属软接头连接外接管。利用金属软接头可以有效的减少由于升温和降温时，所带来的管道的伸缩，减少由于热胀冷缩而对反应器所生产的额外的压力。

采用本实用新型来生产甲醇时，采用如下工艺：

将190-210℃的原料气从合成气进口管进入到非对称管板式束管反应器的壳程，进行合成反应，反应后所生成的混合气从合成气出口管排出，进入下道工序；

热水从循环热水进口管进入到非对称管板式束管反应器的管程，吸收原料气的反应热，成为汽水混合物，然后从汽水混合物出口管排出，进入到汽包内，对汽包内的汽水混合物进行闪蒸，将蒸汽脱出，在汽包内蒸汽压力的推动下，汽包内的热水经热水从循环热水进口管被送入到非对称管板式束管反应器的管程，循环使用；混合气的出塔温度为235-245℃。优选地，所述热水的温度为40-50℃，汽水混合物的温度为230-240℃。从汽包内闪蒸出的蒸汽的压力为3.5-4.5MPa。

在上述甲醇合成工艺中，采用了本申请中的非对称管板式束管反应器，在经过一段时间的使用后，在需要检修时，可通过壳体顶部的人孔进入到壳体的上部，对反应器的内件进行检修和维护，由于在壳体的上端仅设置了一个管板，使壳体的上端具有更大的操作空间，方便人员进入进行维护。

在本技术方案中，直接采用热水作为换热介质，以适用反应温度，避免采用低温水时，使换热管的下端的温度过低，造成换热管周围的温度过低，影响甲醇的合成。经过吸收反应热后，热水成为汽水混合物，在生成汽水混合物的过程中，热水可以吸收更多的热能，可有效地减少换热介质的使用量，同时利用这些汽水混合物可以直接生产相应的蒸汽。

进一步，在循环热水进口管上安装有开工蒸汽管，该开工蒸汽管从下向上贯穿管帽后进入到循环热水进口管内，在开车前，首先将开工用蒸汽经开工蒸汽管送入到换热管内，对非对称管板式束管反应器进行升温，在达到235±5℃温度后，再将原料气通入到非对称管板式束管反应器内。在不同的反应压力下，甲醇的合成温度也不相同，在本实施例中，主要用于低压和中压合成甲醇，在将换热器的温度升到235±5℃后，可以保证反应开始后，不至于发生飞温现象，保证反应的顺利进行。

附图说明

图1是本申请的一种实施例的结构示意图。

图2是图1的俯视简图。

具体实施方式

在本文中，所述的轴线方向，既图1中壳体10的中心轴线105的延伸方向。

实施例1：

请参阅图1和图2，一种非对称管板式束管反应器100，其包括壳体10，在壳体10内安装有若干根换热管61，壳体10包括呈筒状的筒体11、安装在筒体11的上端的上封头12和安装在筒体的下端的下封头13。在上封头12上设有合成气进口管14和汽水混合物出口管23，在下封头13上设有合成气出口管15和循环热水进口管33。

在壳体10内部的上端安装有且仅有一个第一管板组合件20，在壳体内部的下端安装有3个第二管板组合件30。

在壳体10内还安装有一集气管40和一气体径向分布筒19，集气管40和气体径向分布筒19沿外壳10的轴线105方向延伸，集气管40设置在气体径向分布筒19的中心，集气管40的下端连通合成气出口管15。

第一管板组合件20有且仅有一个安装在壳体10的上端的第一管板21、以及安装在第一管板21的上侧的第一封头22、和套设在第一管板21上的触媒筐筐盖29，触媒筐筐盖29呈环状，触媒筐筐盖29的内周面固定连接在第一管板21的外周面上，触媒筐筐盖29的外周缘支撑在外壳10上，在第一管板组合件20与外壳10的顶部之间形成一布气腔111，合成气进口管14连通该布气腔111，在合成气进口管14位于布气腔111的一侧安装有气体分布器18。在布气腔111所对应的壳体10上设置有连通布气腔111的第一人孔，具体在本实施例中，第一人孔17设置在上封头12上。

在第一管板21与第一封头22之间形成第一连通腔201；汽水混合物出口管23向下贯穿第一封头22后连通第一连通腔201。

第二管板组合件30环绕集气管40均匀布置。每个第二管板组合件30包括一个安装在壳体10的下端的第二管板31、和安装在第二管板31的下侧的第二封头32，第二管板31与第二封头32之间形成第二连通腔301；对应于每个第二封头32均设置有一所述循环热水进口管33，循环热水进口管33向上贯穿所对应的第二封头32后连通第二连通腔301。

所述若干根换热管61设置在集气管40与气体径向分布筒19之间，换热管61沿壳体10的轴向105延伸，每根换热管61的上端均连接在第一管板21上；若干根换热管61分成3个管组60，管组60的数量与第二管板组合件30的数量相同，每个管组60对应于一个第二管板组合件30。每个管组的换热管的下端安装在所对应的第二管板组合件30中的第二管板31上。

在本实施例中，将换热管分成3个管组，并对应于每个管组，均设置有一第二管板组合件30，可以理解，根据壳体的直径的不同，还可以将换热管分成6个管组，并相应地设置6个第二管板组合件。当然还可以将换热管分成4个或5个管组，相应地设置4个或5个第二管板组合件。

在本实施例中，由于壳体的直径较小，集气管的安装不是太方便，因此在本实施例中，使集气管40的顶部41低于第一管板21的下端面213，在第一管板21上开设有贯穿第一管板21的安装孔211，集气管40能够经该安装孔211安装到壳体10内；在第一管板21上安装有用于封堵安装孔211的密封盖212，该密封盖212在集气管40安装完成后被安装在第一管板21上，将安装孔211封堵。具体在本实施例中，密封盖212具体为管帽，管帽现已标准化，且规格较多，能够满足本申请的需要。由于集气管位于壳体的中心部，因此，安装孔位于第一管板的中心部。

在本实施例中，在壳体10内设置有固定换热管61的固定架51，沿外壳10的轴线105方向观察，集气管40支撑在固定架51的中心部。

在循环热水进口管33的下端安装有管帽36，在循环热水进口管33的管壁上形成有进水口34，在循环热水进口管33上安装有开工蒸汽管35，该开工蒸汽管35从下向上贯穿管帽36后进入到循环热水进口管33内。

汽水混合物出口管23包括连接管24和外接管26，连接管24的一端伸入到壳体10内，连接管24的另一端位于壳体10外，连接管24的位于壳体10外的一端经金属软接头25连接外接管26，在外接管26的管壁上形成有出汽口27。

在下封头13上设置有第二人孔16。

Claims (6)

1.非对称管板式束管反应器，其包括壳体，在壳体内安装有若干根换热管，其特征在于，

所述壳体包括呈筒状的筒体、安装在筒体的上端的上封头和安装在筒体的下端的下封头；

在上封头上设有合成气进口管和汽水混合物出口管，在下封头上设有合成气出口管和循环热水进口管；

在壳体内部的上端安装有且仅有一个第一管板组合件，在壳体内部的下端安装有3-6个第二管板组合件；

在壳体内还安装有一集气管和一气体径向分布筒，集气管和气体径向分布筒沿外壳的轴线方向延伸，集气管设置在气体径向分布筒的中心，集气管的下端连通合成气出口管；

第一管板组合件有且仅有一个安装在壳体的上端的第一管板、安装在第一管板的上侧的第一封头和套设在第一管板上的触媒筐筐盖，触媒筐筐盖呈环状，触媒筐筐盖的内周面固定连接在第一管板的外周面上，触媒筐筐盖的外周缘支撑在外壳上，在第一管板组合件与外壳的顶部之间形成一布气腔，所述合成气进口管连通该布气腔；

在布气腔所对应的壳体上设置有连通布气腔的第一人孔；

在第一管板与第一封头之间形成第一连通腔；汽水混合物出口管向下贯穿第一封头后连通第一连通腔；

每个第二管板组合件包括一个安装在壳体的下端的第二管板、和安装在第二管板的下侧的第二封头，第二管板与第二封头之间形成第二连通腔；对应于每个第二封头均设置有一所述循环热水进口管，循环热水进口管向上贯穿所对应的第二封头后连通第二连通腔；

所述若干根换热管设置在集气管与气体径向分布筒之间，换热管沿壳体的轴向延伸，每根换热管的上端均连接在第一管板上；若干根换热管分成若干管组，管组的数量与第二管板组合件的数量相同，每个管组对应于一个第二管板组合件；每个管组的换热管的下端安装在所对应的第二管板组合件中的第二管板上。

2.根据权利要求1所述的非对称管板式束管反应器，其特征在于，集气管的顶部低于第一管板的下端面，在第一管板上开设有贯穿第一管板的安装孔，所述集气管能够经该安装孔安装到壳体内；在第一管板上安装有用于封堵安装孔的密封盖，该密封盖在集气管安装完成后被安装在第一管板上，将安装孔封堵。

3.根据权利要求1所述的非对称管板式束管反应器，其特征在于，第二管板组合件环绕集气管均匀布置。

4.根据权利要求1所述的非对称管板式束管反应器，其特征在于，在壳体内设置有固定换热管的固定架，沿外壳的轴线方向观察，集气管支撑在固定架的中心部。

5.根据权利要求1所述的非对称管板式束管反应器，其特征在于，循环热水进口管的下端安装有管帽，在循环热水进口管的管壁上形成有进水口，在循环热水进口管上安装有开工蒸汽管，该开工蒸汽管从下向上贯穿管帽后进入到循环热水进口管内。

6.根据权利要求1所述的非对称管板式束管反应器，其特征在于，所述汽水混合物出口管包括连接管和外接管，连接管的一端伸入到壳体内，连接管的另一端位于壳体外，连接管的位于壳体外的一端经金属软接头连接外接管。