CN209302718U - 大型恒温反应均流系统及换热器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种大型恒温反应均流系统及换热器，包括圆筒形的反应器筒体，反应器筒体内设有反应管束，所述反应器筒体上下两端分别设有上分布板和下分布板，上、下分布板上均开设有流通孔，所述上分布板上方间隔设有上管板，下分布板下方间隔设有下管板，所述反应管束的两端分别穿过上、下分布板固定在上、下管板上，上管板和反应器筒体上部之间连接有将反应器筒体上缘密封围设在内的上导流筒，上导流筒上设有流体出口，下管板和反应器筒体下部之间连接有将反应器筒体下缘密封围设在内的下导流筒，下导流筒上设有流体进口，反应器筒体下边缘和下管板之间的筒体壁面上设有均匀分布的流入孔。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种大型恒温反应均流系统及换热器，具体涉及一种列管式固定床反应器。
背景技术
列管式固定床反应器是化工常用反应器的形式，即在桶形容器中安装多个反应管管束，这样管程和壳程可以分别作为反应和导热的场所。一般情况下，列管式固定床反应器的反应物料在装有催化剂的反应管内发生反应，并伴随大量热量的产生，冷却介质从壳程经过，在反应管壁处与管内物料进行热交换，将反应热导出，避免温度过高引起的催化剂烧结、副反应增多等现象的产生。
近年来，随着生产规模化，反应设备体积逐渐变大，列管式固定床反应器在径向和轴向上形成了较大的温度梯度，导致催化剂局部过热结焦、利用率下降、寿命缩短等。工业上通常采用环形分布器来改善壳程流体的分布，但是针对大直径的列管式固定床反应器，仅仅依靠环形分布器已经无法满足工艺要求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种大型恒温反应均流系统及换热器，使壳程流体在主反应区轴向各截面的流体在径向上速度分布完全均匀，均匀率达到98%以上，用以解决现有技术的反应器温度分布不均匀和催化剂散热不均的技术问题。
本实用新型采用如下技术方案：大型恒温反应均流系统及换热器，包括圆筒形的反应器筒体，反应器筒体内设有反应管束，所述反应器筒体上下两端分别设有上分布板和下分布板，上、下分布板上均开设有流通孔，所述上分布板上方间隔设有上管板，下分布板下方间隔设有下管板，所述反应管束的两端分别穿过上、下分布板固定在上、下管板上，上管板和反应器筒体上部之间连接有将反应器筒体上缘密封围设在内的上导流筒，上导流筒上设有流体出口，下管板和反应器筒体下部之间连接有将反应器筒体下缘密封围设在内的下导流筒，下导流筒上设有流体进口，反应器筒体下边缘和下管板之间的筒体壁面上设有均匀分布的流入孔。
所述流体出口和流体进口均为两个以上，各流体出口在上导流筒的圆周上均匀分布，各流体进口在下导流筒的圆周上均匀分布。
所述上导流筒外周设有出口环形母管，出口环形母管将流体出口连通，所述下导流筒外周设有进口环形母管，进口环形母管将流体进口连通。
所述流入孔的为两个以上，各流入孔沿反应器筒体的均匀分布，流入孔为矩形孔或圆形孔或半圆孔或椭圆孔。
所述流通孔为圆形孔或半圆孔或半腰型孔，流通孔分布在反应管束之间。
所述流通孔为开设在反应管束周围的环形间隙。
所述流通孔的数量、结构尺寸沿径向分布不同，以达到均匀分布流体的效果。
所述反应管束分布在靠近反应器筒体内壁面的位置，反应器筒体内部的中心为空心区域。
所述反应管束为光管或螺旋扭曲管。
所述下导流筒焊接在反应器筒体外部或者是内嵌在反应器筒体中。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的反应器均流系统分为三级均布系统，壳程流体首先经过反应器筒体下端的流体进口、下导流筒、流入孔组成第一级均布系统后，再经过上、下分布板组成的第二级均布系统，最后经过反应器筒体上端的上导流筒和流体出口组成的第三级均布系统流出，这三级均布系统配合使用，使主反应区轴向各截面的流体在径向上速度分布完全均匀，均匀率达到98%以上，以保证反应器各区域的温度分布均匀，避免催化剂散热不均。
本实用新型与现有技术相比，其显著优点在于：（1）包含多级均布系统，可保证反应器壳程流体在主反应区轴向各截面的流体在径向上速度分布完全均匀；（2）为大直径列管式固定床反应器的流场均布提供了参考方案；（3）反应管的型号、结构形式和排列方式，以及分布板的结构均可根据实际情况选择，适应性广泛。
附图说明
图1是本实用新型实施例1的结构示意图；
图2是图1中流入孔的示意图；
图3是图1中流通孔的分布示意图；
图4是图1的截面图；
图5是本实用新型实施例2中流入孔的示意图；
图6是本实用新型实施例2中流通孔的分布示意图；
图7是本实用新型实施例3中流通孔的分布示意图；
图8是本实用新型实施例4中流通孔的分布示意图。
图中，1-下管板，2-流入孔，3-下分布板，4-流体进口，5-下导流筒，6-反应器筒体，7-反应管束，8-上导流筒，9-流体出口，10-上分布板，11-上管板，12-流通孔，13-空心区域。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
实施例1：
本实用新型实施例1的大型恒温反应均流系统及换热器结构如图1至图4所示，本实施例的大型恒温反应均流系统及换热器，包括圆筒形的反应器筒体6，反应器筒体6内设有反应管束7，本实施例的反应管束7为螺旋扭曲管，所述反应器筒体6上下两端分别设有上分布板10和下分布板3，上、下分布板上均开设有流通孔12，所述上分布板10上方间隔设有上管板11，下分布板3下方间隔设有下管板1，所述反应管束7的两端分别穿过上、下分布板10、3固定在上、下管板11、1上，上管板11和反应器筒体6上部之间连接有将反应器筒体上缘密封围设在内的上导流筒8，上导流筒8上设有流体出口9，下管板1和反应器筒体6下部之间连接有将反应器筒体下缘密封围设在内的下导流筒5，下导流筒5焊接在反应器筒体6外部，下导流筒5上设有流体进口4，反应器筒体6下边缘和下管板1之间的筒体壁面上设有均匀分布的流入孔2。
本实施例中流体出口9和流体进口4均为八个，各流体出口4在上导流筒8的圆周上均匀分布，各流体进口4在下导流筒5的圆周上均匀分布。所述上导流筒8外周设有出口环形母管，出口环形母管将流体出口连通，所述下导流筒5外周设有进口环形母管，进口环形母管将流体进口连通。（图中未显示出口环形母管和进口环形母管）
所述流入孔2的为两个以上，各流入孔2沿反应器筒体的均匀分布，如图2所示，本实施例的流入孔2为矩形孔。如图3所示，本实施例的流通孔12为腰形孔，流通孔12分布在反应管束7之间。如图4所示，反应管束7分布在靠近反应器筒体6内壁面的位置，反应器筒体内部的中心为空心区域13。系统的反应管束中心不布管，留有空心区域，使部分流体能够沿径向流入设备中心，以达到主反应区轴向各截面的流体在径向上速度分布完全均匀。
本实施例中，反应器筒体总高约8000mm、直径约4000mm，上、下管板的厚度为160mm，8个直径300mm的流体进口在反应器筒体圆周上均布，流体出口的尺寸、分支出口数量和方位与流体进口相同；矩形流入孔的尺寸为60×60mm；上、下分布板的厚度均为32mm，上、下分布板上流通孔采用半腰型孔结构，在径向上分成三个区域（图中未具体示出），三个区域的半腰型孔直边段的间距由圆心向外分别为11mm、9mm、7mm（图中未具体示出），下分布板和上分布板的流通孔结构尺寸相同；反应管束采用螺旋扭曲管，反应管束两端分别留有一段光管段（图中未具体示出）以便安装上、下管板和上、下分布板，扭曲管截面为椭圆形，管束呈正三角排列，总数为15516根。
整个壳程结构分为三个均布系统，8个流体进口、下导流筒5、流入孔2组成第一级均布系统，下分布板3和上分布板10组成第二级均布系统，上导流筒8和8个流体出口组成第三级均布系统；根据本实用新型均流系统及均布器，壳程流体依次经过流体进口4-下导流筒5-流入孔2-下分布板3-上分布板10-上导流筒8-流体出口9；通过三级均布系统后，轴向各截面的流体在径向上速度分布均匀，沿径向各截面平均速度的相对误差均在5%以内，完全能够满足工艺要求。
实施例2：
与本实用新型实施例1不同的是，本实施例的流入孔为圆形孔，流入孔的结构如图5所示；如图6所示，本实施例中的流通孔为分布在反应管束周围的半圆孔。本实施例其它结构均与实施例1相同，此处不再赘述。
实施例3：
与本实用新型实施例1不同的是，如图7所示，本实施例中的流通孔为分布在反应管束之间的圆形孔。本实施例其它结构均与实施例1相同，此处不再赘述。
实施例4：
与本实用新型实施例1不同的是，如图8所示，本实施例中的流通孔为分布在反应管束周围的环形间隙。本实施例其它结构均与实施例1相同，此处不再赘述。
无论流通孔采用何种形状，流通孔的数量、结构尺寸沿径向分布不同，以达到均匀分布流体的效果。
在本实用新型其它的实施例中，流体出口和流体进口的数量可以根据实际需要灵活选择，流体出口和流体进口的数量可以相同也可以不同。
在本实用新型其它的实施例中，流入孔还可以是圆形孔或半圆孔或椭圆孔，还可以是其它形状。
在本实用新型其它的实施例中，反应管束可以是光管或其它特型管中的任一种。
在本实用新型其它的实施例中，下导流筒还可以内嵌在反应器筒体中。
本领域技术人员应当理解，上述实施例和附图仅起解释本实用新型的目的，而不应当视为对其作出的任何限制。
Claims (10)
1.大型恒温反应均流系统及换热器，包括圆筒形的反应器筒体（6），反应器筒体（6）内设有反应管束（7），其特征在于：所述反应器筒体（6）上下两端分别设有上分布板（10）和下分布板（3），上、下分布板（10、3）上均开设有流通孔（12），所述上分布板（10）上方间隔设有上管板（11），下分布板（3）下方间隔设有下管板（1），所述反应管束（7）的两端分别穿过上、下分布板（10、3）固定在上、下管板（11、1）上，上管板（11）和反应器筒体（6）上部之间连接有将反应器筒体（6）上缘密封围设在内的上导流筒（8），上导流筒（8）分别与反应器筒体（6）和上管板(11)相连，上导流筒（8）上设有流体出口（9），下管板（1）和反应器筒体（6）下部之间连接有将反应器筒体（6）下缘密封围设在内的下导流筒（5），下导流筒（5）分别与反应器筒体（6）和下管板(1)相连，下导流筒（5）上设有流体进口（4），反应器筒体（6）下边缘和下管板（1）之间的筒体壁面上设有均匀分布的流入孔（2）。
2.根据权利要求1所述的大型恒温反应均流系统及换热器，其特征在于：所述流体出口（9）和流体进口（4）均为两个以上，各流体出口（9）在上导流筒（8）的圆周上均匀分布，各流体进口（4）在下导流筒（5）的圆周上均匀分布。
3.根据权利要求2所述的大型恒温反应均流系统及换热器，其特征在于：所述上导流筒（8）外周设有出口环形母管，出口环形母管将流体出口（9）连通，所述下导流筒（5）外周设有进口环形母管，进口环形母管将流体进口（4）连通。
4.根据权利要求1或2或3所述的大型恒温反应均流系统及换热器，其特征在于：所述流入孔（2）为两个以上，各流入孔（2）沿反应器筒体（6）的下壁均匀分布，流入孔（2）为矩形孔或圆形孔或半圆孔或椭圆孔。
5.根据权利要求1或2或3所述的大型恒温反应均流系统及换热器，其特征在于：所述流通孔（12）为圆形孔或半圆孔或半腰型孔，流通孔（12）分布在反应管束（7）之间。
6.根据权利要求1或2或3所述的大型恒温反应均流系统及换热器，其特征在于：所述流通孔（12）为开设在反应管束（7）周围的环形间隙，流通孔直边段的间距由圆心向外分不同间距布置。
7.根据权利要求1或2或3所述的大型恒温反应均流系统及换热器，其特征在于：所述反应管束（7）分布在靠近反应器筒体（6）内壁面的位置，反应器筒体（6）内部的中心为空心区域（13）。
8.根据权利要求1或2或3所述的大型恒温反应均流系统及换热器，其特征在于：所述反应管束（7）为光管或螺旋扭曲管或高效特型管。
9.根据权利要求1或2或3所述的大型恒温反应均流系统及换热器，其特征在于：所述下导流筒（5）焊接在反应器筒体外部或者是内嵌在反应器筒体（6）中。
10.根据权利要求1所述的大型恒温反应均流系统及换热器，其特征在于：在上管板（11）外侧上设置圆形或圆锥形管箱，在下管板（1）外侧上设置圆形或圆锥形管箱。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201821769523.2U CN209302718U (zh) | 2018-10-30 | 2018-10-30 | 大型恒温反应均流系统及换热器 |
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| CN201821769523.2U CN209302718U (zh) | 2018-10-30 | 2018-10-30 | 大型恒温反应均流系统及换热器 |
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| CN209302718U true CN209302718U (zh) | 2019-08-27 |
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| CN201821769523.2U Active CN209302718U (zh) | 2018-10-30 | 2018-10-30 | 大型恒温反应均流系统及换热器 |
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| CN (1) | CN209302718U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109364832A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-02-22 | 江苏中圣压力容器装备制造有限公司 | 一种大型超恒温反应器均流系统 |
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- 2018-10-30 CN CN201821769523.2U patent/CN209302718U/zh active Active
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