CN212855686U - 一种热循环利用的列管式反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种热循环利用的列管式反应器，由下至上依次包括进料腔、反应腔以及出料腔，反应腔包括至少一层列管式固定床，列管式固定床内设有多个竖直排列的列管，列管的外围为壳程，壳程内设有至少一个水平放置的隔板，隔板的一端与列管式固定床的壳体连接，另一端与相对的另一侧壳体间存在间隙，列管式固定床的侧面上部设有原料进口，下部设有原料出口，原料出口通过进料管道与进料腔连接。本实用新型的列管式反应器，结构简单，无需额外设置冷媒，将待处理原料通过列管式固定床换热，对反应放出的热量进行充分利用，既带走了反应放出的热量，对列管进行冷却；又实现了原料的预热，使其进入进料腔无需过多加热，节省能源。

Description

一种热循环利用的列管式反应器

技术领域

本实用新型涉及列管式反应器技术领域，具体涉及一种热循环利用的列管式反应器。

背景技术

催化反应需要一定的温度，因此需要对原料气体进行加热，使其具有一定的温度，并在催化剂的作用下氧化分解，而对原料气体加热势必要消耗掉大量的能量。

且原料经列管式反应器反应，一般为放热反应，随着反应的进行，不断放出大量的反应热，如不能及时移走会使催化剂床层的温度不断上升，导致很多副反应，降低产率，且使催化剂烧结而失活，因此为提高反应效率，需要把产生的热量不断移除，以保持催化剂床层温度的稳定。而现有技术均没有对列管式反应器反应放出的热量进行重复利用，导致能量损耗。

因此，如何解决上述现有技术存在的不足，便成为本实用新型亟需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种热循环利用的列管式反应器，以解决现有技术中列管式反应器中热量不能循环利用，能耗高的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种热循环利用的列管式反应器，由下至上依次包括进料腔、反应腔以及出料腔，反应腔包括至少一层列管式固定床，所述列管式固定床内设有多个竖直排列的中空列管，所述中空列管的外围为壳程，所述壳程内设有至少一个水平放置的隔板，所述隔板的一端与所述列管式固定床的壳体连接，另一端与相对的另一侧壳体间存在间隙，所述列管式固定床的侧面上部设有原料进口，下部设有原料出口，所述原料出口通过进料管道与所述进料腔连接。

进一步地，所述壳程内设有至少两个水平放置的隔板，所述隔板交错排列。

进一步地，所述进料腔、所述列管式固定床和所述出料腔之间均具有相互匹配的凹凸卡环，并通过所述凹凸卡环扣合或拆卸。

进一步地，所述反应腔包括至少两层列管式固定床，相邻两层列管式固定床的中间具有空隙，且所述相邻两层列管式固定床的四周通过相互匹配的凹凸卡环扣合或拆卸。

进一步地，所述凹凸卡环中的凹卡环上设有密封衬垫，所述密封衬垫为石墨密封衬垫或石墨盘根或橡胶垫。

进一步地，各所述中空列管对齐排列或交错排列。

进一步地，所述进料腔、所述列管式固定床和所述出料腔的外围还设置有连接支耳，各连接支耳之间通过螺栓和螺母固定连接。

进一步地，所述进料腔包括进料口以及设置在所述进料腔底部的加热装置，所述加热装置上方设置有挡板，所述挡板的一端与所述进料腔靠近所述进料口的壳体连接，另一端与所述进料腔远离所述进料口的壳体之间存在通道。

进一步地，所述加热装置与所述反应腔之间还设有多个阶梯形导向板，所述阶梯形导向板穿过所述通道，其一端设置在所述加热装置内，另一端设置在进料腔的上部。

进一步地，所述进料腔、所述反应腔和所述出料腔的外侧还设有把手。

实用新型优点：

本实用新型的列管式反应器，结构简单，无需额外设置冷媒，将待处理原料通过列管式固定床换热，对反应放出的热量进行充分利用，既带走了反应放出的热量，对列管进行冷却；又实现了原料的预热，使其进入进料腔无需过多加热，节省能源。

且本实用新型的列管式反应器，各腔体之间均具有相互匹配的凹凸结构，并通过凹凸结构扣合或拆卸，方便更换催化剂，并可用于废气的增量处理。当工厂废气排放量增大时，本方案可以将满足处理增大的废气量的催化剂装填在单层或多层反应器中，通过设备腔体上下的快速接头，将增加使用的反应器叠加在原反应器上。

附图说明

图1为本实用新型一种实施方式的热循环利用的列管式反应器；

图2为本实用新型另一种实施方式的热循环利用的列管式反应器；

图3为本实用新型各腔体之间凹凸结构的示意图；

图4为本实用新型一实施方式中反应腔的侧视图；

图5为本实用新型一实施方式中空列管排布的俯视图；

图6为本实用新型一实施方式中上下腔体连接的结构示意图。

其中，1、进料腔，2、反应腔，21、第一列管式固定床，22、第二列管式固定床，3、出料腔，4、中空列管，40、壳程，41、单数列中空列管，42、双数列中空列管，5、凹凸卡环，6、加热装置，7、挡板，8、阶梯形导向板，9、空气调节阀，10、原料调节阀，11、泵，12、阻火器，13、密封衬垫，14、把手，15、连接支耳，16、螺栓，17、螺母，18、隔板，201、第一管道，201、第二管道，203、第三管道，204、第四管道。

具体实施方式

以下实施例对本实用新型的技术方案作进一步的说明。

实施例：

如图1所示，一种热循环利用的列管式反应器，由下至上依次包括进料腔1、反应腔2以及出料腔3，反应腔2包括至少一层列管式固定床，列管式固定床内设有多个竖直排列的中空列管4，中空列管4规则排列，并通过上固定板及下固定板与反应腔2的壳体固定连接，中空列管4内填充有催化剂，待处理原料经中空列管4在催化剂的作用下氧化分解。中空列管4的外围为壳程40，壳程40内设有至少一个水平放置的隔板18，其数量视列管的高度决定，如图1中，隔板可以为三个，交错排列在壳程40内。隔板18的一端与列管式固定床的壳体连接，另一端与相对的另一侧壳体间存在间隙。列管式固定床的侧面上部设有原料进口，下部设有原料出口，原料经第一管道201进入壳程40内换热，经隔板18与壳体间的间隙下流，继续换热，经原料出口通过第二管道202排出，最后通过原料进料管道连接至进料腔1内。

进料腔1包括进料口以及设置在进料腔底部的加热装置6，该加热装置6可以为加热电阻丝或者现有技术中其他加热装置，主要用于对待处理的气体进行加热处理，保证气体通过列管式固定床在催化剂的作用下充分反应。加热装置6的上方设置有挡板7，挡板7的一端与进料腔1靠近进料口的壳体连接，另一端与进料腔1远离进料口的壳体之间存在通道。加热装置6上的挡板7用于阻挡气体直接向上流入列管4，使其在加热装置6中充分加热，将加热后的气体通过右侧的通道进入反应腔2中，向反应腔2中的中空列管4分配时，由于气体进入流场混乱容易造成进入各中空列管4中的气量分配不均，为了更好地分配气量，在加热装置6右侧通道与反应腔2之间设置多个阶梯形导向板8，该阶梯形导向板8穿过通道，其一端设置在加热装置6内，另一端设置在进料腔1的上部。为了把原料气体均匀分布开，以便平均分布到各个中空列管4中去，上述阶梯形导向板8均匀分布在通道内，对气体起导向作用。

预热后的原料经进料腔1后，进入反应腔2反应，反应放出的热量通过壳程40内的原料带走，这样既带走了反应放出的热量，对中空列管进行冷却；又实现了原料的预热，使其进入进料腔无需过多加热，节省能源。

本实用新型的热循环利用的列管式反应器的原料进料管上设有原料调节阀10，用于实现温度的调节，当原料经过列管反应器，在催化剂的作用下氧化分解VOC，当催化剂的温度处于高位时调小原料调节阀10的开度，以减少VOC进入系统的浓度，降低氧化反应生成的热量。

在本实用新型的另一实施方式中，热循环利用的列管式反应器还设有空气进料管与原料进料管，两个管道并行排布，通过一进料泵11与进料口连接。空气进料管上设有空气调节阀9，原料进料管上设有原料调节阀10。空气调节阀9和原料调节阀10可以实现温度的调节，当废气经过列管反应器，在催化剂的作用下氧化分解VOC，当催化剂的温度处于高位时，打开或加大空气调节阀9的开度，降低VOC进入系统的浓度，以降低氧化反应生成的热量；或者调小原料调节阀10的开度，以减少VOC进入系统的浓度，降低氧化反应生成的热量。

上述泵11与进料腔1之间还设有阻火器12，阻火器接地设置，具有防静电作用，并且对电热器具有导电作用，防止火花出现引起爆炸，具有防爆作用。

为了进一步保证各腔室拆卸提取时的方便性，各腔室的外侧还设有把手14。

在一种优选的实施方式中，为了方便更换反应腔内催化剂，进料腔1、反应腔2和出料腔3之间均具有相互匹配的凹凸结构5，并通过凹凸结构5扣合或拆卸，从而方便更换反应腔2，并可用于废气的增量处理。

如图2所示，在本实用新型的另一实施方式中，反应腔2包括至少两层列管式固定床，相邻两层列管式固定床之间通过相互匹配的凹凸卡环5扣合或拆卸，以便更换列管式固定床。为了保证上下两层列管式固定床气体流通的均一性，第一列管式固定床21与第二列管式固定床22中间还具有空隙，以保证第一列管式固定床21出来的气体在此流通通道内混合均匀，混合均匀的气体再次经过第二列管式固定床22进一步反应。

原料经第一管道201进入第二列管式固定床22内的壳程40换热，经隔板18与壳体间的间隙下流，经原料出口通过第二管道202排出，并连接至第三管道203进入第一列管式固定床21内的壳程40换热，经隔板18与壳体间的间隙下流，经原料出口通过第四管道204排出，最后通过进料管道连接至进料腔1内。预热后的原料经进料腔1后，进入反应腔2反应，反应放出的热量通过壳程40内的原料带走，这样既带走了反应放出的热量，对列管进行冷却；又实现了原料的预热，使其进入进料腔无需过多加热，节省能源。

如图3所示，为本实用新型各腔体之间凹凸卡环5的结构示意图，上层腔体底部设置有凸起卡环，下层腔体的顶部设置有相适配的凹形卡环，上下腔体通过凸凹卡环扣合或拆卸，从而方便腔体的更换。

为了进一步提高反应器的密封性，凹形卡环上还设有密封衬垫13，用于凹凸结构的密封连接，防止气体泄露。上述密封衬垫可以为石墨密封衬垫或石墨盘根或橡胶垫。

如图4所示，为本实用新型一实施方式中反应腔的侧视图，21为第一列管式固定床，22为第二列管式固定床，4为填装催化剂的中空列管(φ110mm)，处理中的气体走中空列管4管程。第一列管式固定床21或第二列管式固定床22外壳与其内部最左侧中空列管4相距50mm，右侧呈镜像对称。每列中空列管4之间相距48mm。

各中空列管4可以对齐排列或交错排列，如图5所示，为本实用新型一实施方式中的中空列管排布图，41为单数列中空列管(φ110mm)，42为双数列中空列管(φ110mm)。第一列管式固定床21或第二列管式固定床22外壳与其内部单数列中空列管41相距67.5mm，单数列中空列管41纵向之间相距67.5mm。第一列管式固定床21或第二列管式固定床22外壳与其内部双数列中空列管42相距32mm，双数列中空列管42纵向之间相距32mm。

在本实用新型优选的实施方式中，为了进一步保证各腔室连接的稳定性及可拆卸性，进料腔1、列管式固定床和出料腔3的外围还设置有连接支耳15，各连接支耳15之间通过螺栓16和螺母17固定连接。按照上述安装螺栓支架的方式进行叠加，可做成多层列管式反应器。上述的各腔室可以为圆形或方形。

如图6所示，第一列管式固定床21和第二列管式固定床22上设置有连接支耳15，各连接支耳15之间通过螺栓16和螺母17固定连接。具体地，第一列管式固定床21外部上方短边左侧靠内150毫米处以及右侧靠内150毫米均设有连接支耳15，第二列管式固定床22外部下方短边左侧靠内150毫米处以及右侧靠内150毫米均设有连接支耳15，上下连接支耳15之间通过螺栓16和螺母固定连接；第一列管式固定床21外部上方长边左侧靠内300毫米处以及右侧靠内300毫米处均设有连接支耳15，第二列管式固定床22外部下方长边左侧靠内300毫米处以及右侧靠内300毫米处均设有连接支耳15，上下连接支耳15之间通过螺栓16和螺母固定连接。

本实用新型的列管式反应器，结构简单，无需额外设置冷媒，将待处理原料通过列管式固定床换热，对反应放出的热量进行充分利用，既带走了反应放出的热量，对列管进行冷却；又实现了原料的预热，使其进入进料腔无需过多加热，节省能源。

且本实用新型的列管式反应器，各腔体之间均具有相互匹配的凹凸卡环，并通过凹凸卡环扣合或拆卸，方便更换催化剂，并可用于废气的增量处理。当工厂废气排放量增大时，本方案可以将满足处理增大的废气量的催化剂装填在单层或多层反应器中，通过设备腔体上下的快速接头，将增加使用的反应器叠加在原反应器上。

需要指出的是，以上所述者仅为用以解释本实用新型之较佳实施例，并非企图据以对本实用新型作任何形式上之限制，是以，凡有在相同之实用新型精神下所作有关本实用新型之任何修饰或变更，皆仍应包括在本实用新型意图保护之范畴。

Claims (10)

1.一种热循环利用的列管式反应器，由下至上依次包括进料腔(1)、反应腔(2)以及出料腔(3)，其特征在于：所述反应腔(2)包括至少一层列管式固定床，所述列管式固定床内设有多个竖直排列的中空列管(4)，所述中空列管(4)的外围为壳程(40)，所述壳程(40)内设有至少一个水平放置的隔板(18)，所述隔板(18)的一端与所述列管式固定床的壳体连接，另一端与相对的另一侧壳体间存在间隙，所述列管式固定床的侧面上部设有原料进口，下部设有原料出口，所述原料出口通过进料管道与所述进料腔(1)连接。

2.根据权利要求1所述的一种热循环利用的列管式反应器，其特征在于：所述壳程(40)内设有至少两个水平放置的隔板(18)，所述隔板(18)交错排列。

3.根据权利要求1所述的一种热循环利用的列管式反应器，其特征在于：所述进料腔(1)、所述列管式固定床和所述出料腔(3)上均设置有相互匹配的凹凸卡环(5)，并通过所述凹凸卡环(5)扣合或拆卸。

4.根据权利要求1所述的一种热循环利用的列管式反应器，其特征在于：所述反应腔(2)包括至少两层列管式固定床，相邻两层列管式固定床的中间具有空隙，且所述相邻两层列管式固定床的四周通过相互匹配的凹凸卡环(5)扣合或拆卸。

5.根据权利要求3或4所述的一种热循环利用的列管式反应器，其特征在于：所述凹凸卡环(5)中的凹卡环上设有密封衬垫(13)，所述密封衬垫(13)为石墨密封衬垫或石墨盘根或橡胶垫。

6.根据权利要求1所述的一种热循环利用的列管式反应器，其特征在于：各所述中空列管(4)对齐排列或交错排列。

7.根据权利要求1所述的一种热循环利用的列管式反应器，其特征在于：所述进料腔(1)、所述列管式固定床和所述出料腔(3)的外围还设置有连接支耳(15)，各连接支耳(15)之间通过螺栓(16)和螺母(17)固定连接。

8.根据权利要求1所述的一种热循环利用的列管式反应器，其特征在于：所述进料腔(1)包括进料口以及设置在所述进料腔底部的加热装置(6)，所述加热装置(6)上方设置有挡板(7)，所述挡板(7)的一端与所述进料腔靠近所述进料口的壳体连接，另一端与所述进料腔远离所述进料口的壳体之间存在通道。

9.根据权利要求8所述的一种热循环利用的列管式反应器，其特征在于：所述加热装置(6)与所述反应腔(2)之间还设有多个阶梯形导向板(8)，所述阶梯形导向板(8)穿过所述通道，其一端设置在所述加热装置(6)内，另一端设置在进料腔(1)的上部。

10.根据权利要求1所述的一种热循环利用的列管式反应器，其特征在于：所述进料腔(1)、所述反应腔(2)和所述出料腔(3)的外侧还设有把手(14)。

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