CN209061096U - 一种甲醇合成气冷反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种甲醇合成气冷反应器，包括封闭的壳体，其特征在于所述壳体内设有四块隔板将壳体的内腔分隔为五个区；所述第二区内设有相互独立的第一通道和第二通道；第三区分为相互独立的第三通道和第三区的腔室；所述第四区内间隔设有多根气管；第一混合气输送管道从底部进入所述壳体内并通过所述第二空腔连通各所述气管，进而依次连通第一空腔、第三通道、第一通道和第二混合气输送管道；连通界外的的第一反应气输送管道连通第一区，进而依次连通第二通道、第三区的腔室、第四区、第五区，从第五区的出口排出，经由第二反应气输送管道送至界外。

Description

一种甲醇合成气冷反应器

技术领域

本实用新型涉及到化工设备，尤其涉及一种甲醇合成气冷反应器。

背景技术

甲醇是一种重要的化工基础产品和有机化工原料，甲醇合成是一个体积缩小的可逆的放热反应过程。对于铜基甲醇合成催化剂来说，反应温度需要维持在220℃～280℃之间，如果温度过低则催化剂没有活性无法反应，温度过高则影响催化剂的寿命和产品品质。因此，合成气在进入甲醇合成反应器之前需要预热到催化剂的起活反应温度，经过甲醇合成反应后的反应气需要及时移出反应热，为再次进入甲醇合成反应器创造适宜的温度条件。

公告号为CN206986062U的中国专利申请公开了《一种甲醇合成的装置》，该甲醇合成装置的第一气气换热器、第二气气换热器和第二反应器均独立设置，设备之间通过管道进行连接，反应器和换热器需要布置在不同的结构基础或框架上，增加了该单元的占地和土建结构投资；同时用于连接设备的管道均是高温高压管道，在将设备实现连接的同时管道需要具有适当的柔性，以满足热膨胀的要求，否则管道运行时热胀冷缩产生的推力会损坏设备管口，为了满足管道的刚度和柔性双重要求，实际需要的管道长度远远超过两台设备管口之间的直线距离，管道长度的增加，导致工程投资和热量损失双双增大。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种甲醇合成气冷反应器，在实现甲醇合成前的原料混合气的升温及反应后的反应气降温要求下，有效降低装置占地面积和土建投资，大幅减少管道长度和热量损耗，从而满足甲醇合成装置的大型化和节能化发展要求。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：该甲醇合成气冷反应器，包括封闭的壳体，其特征在于所述壳体内自所述壳体的一端向所述壳体的另一端依次间隔设有第一隔板、第二隔板、第三隔板和第四隔板；各隔板将所述壳体的内腔依次分隔为第一区、第二区、第三区、第四区和第五区；

所述第二区内设有相互独立的第一通道和第二通道；所述第二通道的入口连通所述第一区；所述第一通道的出口通过第二混合气输送管道连接界外；

所述第三区内设有分隔板将所述第三区分隔为相互独立的第三区的腔室和第三通道；所述第三区的腔室连通所述第二通道的出口；所述第三通道的出口连通所述第一通道的入口；

所述第四区内间隔设有多根气管；

所述第三隔板内具有第一空腔，各所述气管的出口均连通所述第一空腔；所述第三隔板上还间隔设有多个连通所述第三区的腔室和所述第四区且独立于所述第一空腔的第一通孔；第三通道的入口连通所述第一空腔的出口；

所述第四隔板内设有第二空腔，各所述气管的入口均连通所述第二空腔；所述第四隔板上还间隔设有多个连通所述第四区和所述第五区且独立于所述第二空腔的第二通孔；

第一混合气输送管道从底部进入所述壳体内并通过所述第二空腔连通各所述气管；

界外第一反应气输送管道的出口连通所述第一区；

界外第二反应气输送管道连通所述第五区的空腔。

所述壳体优选为立式结构，所述第一隔板、第二隔板、第三隔板和第四隔板自上至下依次设置。该结构占地面积更小，从而减小基础投资。

为使两根第一混合气输送管道和第三隔板的支撑更稳固，可以在所述第一混合气输送管道和所述第三隔板之间连接有支撑件。

支撑件的结构可以有多种，优选采用实心的棒杆结构或管状结构；该结构占用空间小，支撑稳固。当支撑件为管状结构时，支撑件与所述第一混合气输送管道和第三隔板上的第一空腔之间不连通。

为方便催化剂和瓷球的卸料，还可以在所述第四隔板的下方还设有用于盛放瓷球的网兜，所述壳体的侧壁上设有卸料管，所述卸料管的两端口分别连通所述网兜与所述第四隔板之间的空间和界外。

上述各方案中，优选所述第二通道由多根并列设置的管道组成，各管道与所述第二区的内腔之间的空隙构成所述的第一通道。

更好地，所述第二通道可以为直形管、波形管或回绕布置的管道，各所述第二通道的两端部分别固定在所述第一隔板上和所述第二隔板上。

与现有技术相比，本实用新型所提供的甲醇合成气冷反应器在同一个壳体中通过隔板的设计分隔出多个区域从而将合成反应和换热集成在一台设备中，避免了反应器外长管道连接，减少了设备数量，降低了设备占地面积，同时还极大程度地减少了长管道连接所导致的热损失大的问题，节能降耗效果显著；并且该反应器的结构设计，能够使设备的热胀冷缩与设备内、外所连接管道的热胀冷缩实现同步，容易满足管道在刚度和柔性两方面的苛刻要求，管道运行时热胀冷缩产生的推力对设备管口的损坏风险降到了最低，利于装置大型化，也有利于大型甲醇合成装置的安全稳定运行。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的纵向剖视图；

图2为沿图1中A-A线的剖视图；

图3为沿图1中B-B线的剖视图；

图4为图3中C部分的局部放大图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1至图4所示，该甲醇合成气冷反应器包括：

壳体5，封闭结构，其内腔通过多根管道连接界外。本实施例中的壳体5为立式结构。

隔板，有四块，包括第一隔板1、第二隔板2、第三隔板3和第四隔板4，各隔板自上至下依次间隔设置在壳体5的内腔内，将壳体5的内腔自上至下依次分隔为第一区51、第二区52、第三区53、第四区54和第五区55。其中：

第一区51，为空腔，用于缓冲界外送来的第一反应气，对应于第一区51在壳体上连接有第一反应气输送管道75，其出口连通所述第一区51的内腔。

第二区52，其内设有多根并列设置的直形管，各直形管的两端部分别固定在第一隔板1和第二隔板2上，各直形管构成本实施例中的第二通道52b；各第二通道52b的两端口分别连通第一区的空腔和第三区的腔室53a。

各第二通道52b与所述第二区的内腔之间的空隙构成本实施例中的第一通道52a。第一通道52a的出口连接第二混合气输送管道73，通过第二混合气输送管道73将变温后的混合气送出界外。

第二通道52b还可以为波形管或回绕布置的管道，或根据需要选用现有技术中其它形式的管道。

分隔板76，设置在第三区53内，其两端缘分别连接第二隔板2和第三隔板3，分隔板76与第二隔板2、第三隔板3以及所对应的壳体部分围合形成用于缓冲第二通道52b所送来的第一反应气的第三区的腔室53a；分隔板76与另部分壳体之间的间隙形成独立于第三区的腔室53a的第三通道53b。第三通道53b用于输送预热过的混合气，第三通道53b的入口和出口分别连接第三隔板上的出气口33和第一通道52a的入口。

第四区54，为反应区，其内设有多根气管6，各气管在第四区54内并列布置；各气管6的两端部分别固定在第三隔板3和第四隔板4上。

与对应的壳体部分围合成第四区的第三隔板3和第四隔板4均为空心板。其中所述第三隔板3内具有第一空腔31，各所述气管6的出口均连通所述第一空腔31；对应于第三通道53b在第三隔板3的上表面一侧设有出气口33，所述第三隔板3上还间隔设有多个纵向贯通且独立于所述第一空腔31的第一通孔32，第一通孔32的两端口分别连通所述第三区的腔室53a和所述第四区54。

所述第四隔板4内设有第二空腔41，各所述气管6的入口均连通所述第二空腔41；第四隔板4的中部设有连通第二空腔41的进气口43；第四隔板4上还间隔设有多个纵向贯通第四隔板4且独立于第二空腔41的第二通孔42，各第二通孔42的两端口分别连通所述第四区54和所述第五区55。

第五区55，为空腔，为第二反应气的缓冲区，第五区对应的壳体部分上设有第二反应气出口，第二反应气输送管道8连接第二反应气出口，通过第二反应气输送管道8将第二反应气输送至界外。

第一混合气输送管道71，用于输送新鲜的原料气和循环气的混合气，其出口从壳体底部进入第五区并连通所述第四隔板上的进气口43。

支撑件74，连接在第一混合气输送管道71和第三隔板3之间，用于支撑所连接的第一混合气输送管道71和第三隔板3。支撑件74可以是棒杆结构，也可以是管状结构；支撑件74为管状结构时，其与第一混合气输送管道71和第三隔板上的第一空腔31之间均不连通。

网兜91，用于兜住瓷球，设置在第四隔板4的下方。

卸料管92，穿设在壳体5的侧壁上，为填充在第四区内的催化剂和填充在第四隔板4和网兜91之间的瓷球的卸料通道；所述卸料管92的两端口分别连通所述网兜91与所述第四隔板4之间的空间和壳体界外。

该甲醇合成气冷反应器的工作原理描述如下：

混合气通过第一混合气输送管道经由进气口进入到第四隔板的第二空腔内，然后均匀进入各气管，在各气管中与第四区内催化剂床层反应所产生的反应热换热后，进入第三隔板上的第一空腔，经由出气口进入第三通道，然后进入第二区的第一通道内，与第二区第二通道中界外所送来的第一反应气换热后，经由第二混合气输送管道送出界外。

界外送来的第一反应气经由第一反应气输送管道进入第一区，进而经由各第二通道进入到第三区的腔室，然后从第三隔板上的各第一通孔进入到第四区内，在第四区内所填充催化剂的作用下进行反应，生成第二反应气。第二反应气经由第四隔板上的各第二通孔进入到第五区内，最后从第二反应气出口经由第二反应气输送管道输送至界外。

Claims (7)

1.一种甲醇合成气冷反应器，包括封闭的壳体(5)，其特征在于所述壳体内自所述壳体的一端向所述壳体的另一端依次间隔设有第一隔板(1)、第二隔板(2)、第三隔板(3)和第四隔板(4)；各隔板将所述壳体的内腔依次分隔为第一区(51)、第二区(52)、第三区(53)、第四区(54)和第五区(55)；

所述第二区(52)内设有相互独立的第一通道(52a)和第二通道(52b)；所述第二通道(52b)的入口连通所述第一区(51)；所述第一通道(52a)的出口通过第二混合气输送管道(73)连接界外；

所述第三区(53)内设有分隔板(76)将所述第三区(53)分隔为相互独立的第三区的腔室(53a)和第三通道(53b)；所述第三区的腔室(53a)连通所述第二通道(52b)的出口；所述第三通道(53b)的出口连通所述第一通道(52a)的入口；

所述第四区(54)内间隔设有多根气管(6)；

所述第三隔板(3)内具有第一空腔(31)，各所述气管(6)的出口均连通所述第一空腔(31)；所述第三隔板(3)上还间隔设有多个连通所述第三区的腔室(53a)和所述第四区(54)且独立于所述第一空腔(31)的第一通孔(32)；第三通道(53b)的入口连通所述第一空腔(31)的出口；

所述第四隔板(4)内设有第二空腔(41)，各所述气管(6)的入口均连通所述第二空腔(41)；所述第四隔板(4)上还间隔设有多个连通所述第四区(54)和所述第五区(55)且独立于所述第二空腔(41)的第二通孔(42)；

第一混合气输送管道(71)从底部进入所述壳体内并通过所述第二空腔(41)连通各所述气管(6)；

界外第一反应气输送管道(75)的出口连通所述第一区(51)；

界外第二反应气输送管道(8)连通所述第五区的空腔。

2.根据权利要求1所述的甲醇合成气冷反应器，其特征在于所述壳体(5)为立式结构，所述第一隔板(1)、第二隔板(2)、第三隔板(3)和第四隔板(4)自上至下依次设置。

3.根据权利要求2所述的甲醇合成气冷反应器，其特征在于所述第一混合气输送管道(71)和所述第三隔板(3)之间连接有支撑件(74)。

4.根据权利要求3所述的甲醇合成气冷反应器，其特征在于所述支撑件(74)为实心的棒杆结构或管状结构；当所述支撑件为管状结构时，支撑件与所述第一混合气输送管道(71)和所述第三隔板上的第一空腔(31)均不连通。

5.根据权利要求1所述的甲醇合成气冷反应器，其特征在于所述第四隔板(4)的下方还设有用于盛放瓷球的网兜(91)，所述壳体(5)的侧壁上设有卸料管(92)，所述卸料管的两端口分别连通所述网兜(91)与所述第四隔板(4)之间的空间和界外。

6.根据权利要求1至5任一权利要求所述的甲醇合成气冷反应器，其特征在于所述第二通道(52b)由多根并列设置的管道组成，各管道与所述第二区的内腔之间的空隙构成所述的第一通道(52a)。

7.根据权利要求6所述的甲醇合成气冷反应器，其特征在于所述第二通道(52b)为直形管、波形管或回绕布置的管道，各所述第二通道(52b)的两端部分别固定在所述第一隔板(1)上和所述第二隔板(2)上。