CN216964557U - 一种分段式水管型反应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种分段式水管型反应装置，属于化工反应装置技术领域，包括顶部封头、筒体和底部封头，顶部封头设有进气口、检修孔和第一人孔；底部封头设有出气口；筒体轴心设有顶端为盲端的中心管，中心管底端穿出底部封头，筒体内设有上下两个内筒，内筒对应沿中心管环形分布的水管束组，对应水管束组的内筒和中心管设有气孔，水管束组两端连接联箱管、环形联箱管后与汽包连接，水管束组间设有隔板，隔板上设有第二人孔，中心管下段还设有催化剂卸出管、卸出口及挡气板。本实用新型有利于提高转化率，使反应更接近最佳反应温度曲线，最大程度节省催化剂用量；多个汽包联合能最大限度回收热量，使床层不易超温，有效防止催化剂失活或烧结。

Description

一种分段式水管型反应装置

技术领域

本实用新型涉及一种分段式水管型反应装置，属于化工反应装置技术领域。

背景技术

化工行业中存在很多可逆、放热反应，此类反应普遍采用绝热反应器，这类反应器受催化剂使用温度和反应平衡温度的限制，一般设置多段，每段之间需分别降温处理。

ZL201320560944.5提出一种多汽包水管型反应装置，利用水的相变移走反应热，多个蒸汽汽包联合，通过多汽包压力的变化维持催化剂温度在最适宜温度曲线附近，不仅可最大程度回收热量，最大限度提高副产蒸汽的压力和品位，保证床层不易超温，有效防止催化剂失活或烧结，还可以在低温区提高CO的转化率，最大程度减少催化剂用量。但该装置不便根据反应条件的不同分装不同型号的催化剂，不同型号催化剂分期改换也难于实现。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种分段式水管型反应装置，用来解决上述问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种分段式水管型反应装置，包括由上自下一体设置的顶部封头、筒体和底部封头，所述顶部封头上设有反应气体进气口、第一管束组检修孔和第一人孔；所述筒体的轴心处设有中心管，所述中心管顶端为盲端，中心管底端穿出底部封头且与底部封头固连；所述筒体内沿轴向设有上下分布的两个内筒，且内筒与筒体之间设有环隙，第一内筒和第二内筒分别对应一段沿中心管环形分布的水管束组，对应第一内筒的第一水管束组上端连接有第一上联箱管，所述第一上联箱管通过第一床层上环形联箱管后与中压蒸汽汽包的中压蒸汽入口相连，所述中压蒸汽汽包的循环水出口通过管路经第一床层下环形联箱管与第一下联箱管连接，所述第一下联箱管与第一水管束组下端相连；对应第二内筒的第二水管束组上端连接有第二上联箱管，所述第二上联箱管通过第二床层上环形联箱管后与低压蒸汽汽包的低压蒸汽入口相连，低压蒸汽汽包的循环水出口通过管路经第二床层下环形联箱管后与第二下联箱管相连，所述第二下联箱管与第二水管束组下端相连；对应第一水管束组的中心管和第一内筒以及对应第二水管束组的中心管和第二内筒上分别均匀开设有效数量的气孔；所述第一水管束组间及管束间、第二水管束组间及管束间装有催化剂，并形成催化剂床层；所述第一水管束组和第二水管束组之间的筒体侧壁上设有第二人孔；所述筒体内第一床层下环形联箱管和第二床层上环形联箱管之间设有阻断气体流通的隔板，隔板上设有第二管束组检修孔；所述中心管内的下段设有催化剂卸出管，且催化剂卸出管的上端口与隔板持平；所述第二内筒下端的中心管上设有催化剂卸出口，并在催化剂卸出口上部的中心管内装设有阻挡气体泄漏的挡气板；所述底部封头上开设有气体出口。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述催化剂卸出管的出口和催化剂卸出口分别装配有封盖。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述第一水管束组沿中心管均匀或非均匀分布，所述第二水管束组沿中心管均匀或非均匀分布。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述第一内筒的上下端分别与筒体固连，所述第二内筒的上端与筒体固连、下端与中心管固连。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述隔板的两端分别与筒体和中心管固连。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述挡气板分别与中心管和催化剂卸出管焊接固连。

由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的技术效果有：

本实用新型在反应装置内装设呈环形分布的水管束，每段床层水管束分别与一蒸汽汽包相连，构成相互独立的并联水循环系统，利用水管内水的汽化移走反应热。可通过副产不同压力的水蒸汽来控制循环水的饱和温度，从而调节控制反应器床层温度。径向反应器从分气侧到集气侧温度不同，分气侧床层温度稍高，增加反应速率；集气侧床层温度较低，增大反应平衡常数，有利于提高转化率，使反应过程更接近最佳反应温度曲线，最大程度节省催化剂用量。同时多个蒸汽汽包联合，不仅能够最大限度回收热量，使床层不易超温，有效防止催化剂失活或烧结，还可使单反应器实现高转化率，简化变换反应流程。

在相同转化率条件下，本实用新型反应过程更接近最佳反应温度曲线，能够最大程度减少催化剂用量，减少变换反应的段数，简化流程，节省装置投资。

与现有水管型反应器比较，由于组成每段管束结构相同，因而制造方便，缩短了设备制造周期。

本实用新型还可设置三段或三段以上的床层，每段床层水管束组分别与一蒸汽汽包相连，构成三套或三套以上相互独立的并联水循环系统。

本实用新型能够根据需要分段卸出或装填催化剂，各段之间互不影响。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

其中，1、气体出口，2、第二床层下环形联箱管，3、第二下联箱管，4、第二内筒，5、气孔，6、第二水管束组，7、催化剂床层，8、第二上联箱管，9、第二床层上环形联箱管，10、第二管束组检修孔，11、第二人孔，12、第一下联箱管，13、第一水管束组，14、第一内筒，15、反应气体进气口，16、中压蒸汽汽包，17、第一管束组检修孔，18、第一人孔，19、第一床层上环形联箱管，20、第一上联箱管，21、中心管，22、低压蒸汽汽包，23、第一床层下环形联箱管，24、隔板，25、筒体，26、催化剂卸出管，27、催化剂卸出口，28、档气板。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步详细说明：

一种分段式水管型反应装置，如图1所示，包括由上自下一体设置的顶部封头、筒体25和底部封头，在筒体25轴心处装设中心管21，所述中心管21的顶端为盲端，中心管21的底端出口穿经底部封头形成催化剂出口且与底部封头固连。所述筒体25内轴向分布有上下两段水管束组，各水管束组管束为圆管束或翅片管束，对应第一水管束组13的筒体25上装设有第一内筒14，第一内筒14的上下端分别与筒体25固连且二者之间有反应气体流动的环隙，根据工艺要求，对应第一水管束组13的中心管21下段和第一内筒14上分别均匀开设有效数量的气孔5；根据工艺换热负荷，第一水管束组13沿中心管21均匀或非均匀环形分布，与第一水管束组13上端相连的第一上联箱管20经第一床层上环形联箱管19后与中压蒸汽汽包16的中压蒸汽入口相连，中压蒸汽汽包16的循环水出口通过管路经第一床层下环形联箱管23后与第一下联箱管12连接，所述第一下联箱管12与第一水管束组13下端相连。

对应第二水管束组6的筒体25上装设有第二内筒4，第二内筒4的上下端分别与筒体25和中心管21固连。根据工艺要求，对应第二水管束组6的中心管21和第二内筒4上分别均匀开设有效数量的气孔5；根据工艺换热负荷，第二水管束组6沿中心管21均匀或非均匀环形分布，与第二水管束组6上端相连的第二上联箱管8经第二床层上环形联箱管9后与低压蒸汽汽包22的低压蒸汽入口相连，低压蒸汽汽包22的循环水出口通过管路经第二床层下环形联箱管2后与第二下联箱管3相连，所述第二下联箱管3与第二水管束组6下端相连。第一水管束组13间及管束间、第二水管束组6间及管束间装有催化剂，并形成第一床层的催化剂床层7和第二床层的催化剂床层7。

第一床层下环形联箱管23与第二床层上环形联箱管9间装设有隔板24，所述隔板24的两端分别与筒体25和中心管21固连，阻断反应气体和催化剂向第二床层流动；所述隔板24上开设有与第二床层相通的第二管束组检修孔10，工作时第二管束组检修孔10上装配有封盖；顶部封头上分别开设反应气体进气口15、第一管束组检修孔17和第一人孔18，筒体25的侧壁上开设有与第二床层相通的第一人孔11，当反应装置内的管束需要检修或更换时，可分别通过第一管束组检修孔17和第二管束组检修孔10将第一水管束组13和第二水管束组6移出设备进行检修或更换。底部封头上开设有气体出口1；中心管21内的下段设有多个催化剂卸出管26，所述催化剂卸出管26的上端口与隔板24持平，催化剂卸出管26与中心管21的底部出口相通；第二内筒4下端的中心管21侧壁上开设有第二床层的催化剂卸出口27，在催化剂卸出口27上部的中心管21内装设有挡气板28，挡气板28分别与中心管21和催化剂卸出管26焊接固连，阻止气体由此泄出；在催化剂卸出管26的管口和催化剂卸出口27上分别装配有封盖，卸出催化剂时打开封盖；第二床层上环形联箱管9与低压蒸汽汽包22间的连接管以及第一床层上环形联箱管19与中压蒸汽汽包16间的连接管分别通过填料函或膨胀节与筒体25连接。

中压蒸汽汽包16中的循环水经底部出口通过下降管进入第一床层的第一床层下环形联箱管23，再经第一下联箱管12后分别进入第一水管束组13各换热单元，在反应装置内换热管受热使水产生密度差提供动力，再分别经第一上联箱管20后进入到第一床层上环形联箱管19，第一床层上环形联箱管19中的汽水混合物再通过上升管出反应装置后进入中压蒸汽汽包16，汽水分离后的蒸汽送去管网，中压蒸汽汽包16内的循环水出中压蒸汽汽包16底部出口后继续下一次的循环使用。

低压蒸汽汽包22中的循环水经底部出口通过下降管进入第二床层的第二床层下环形联箱管2，再经第二下联箱管3后分别进入第二水管束组6各换热单元，在反应装置内换热管受热使水产生密度差提供动力，再分别经第二上联箱管8后进入到第二床层上环形联箱管9，第二床层上环形联箱管9中的汽水混合物出反应装置后通过上升管进入低压蒸汽汽包22，汽水分离后的蒸汽送去管网，低压蒸汽汽包22内的循环水出低压蒸汽汽包22底部出口后继续下一次的循环使用。

本实用新型为径向反应装置，根据不同生产工艺，待反应气体从反应气体进气口15进入后，大部分经筒体25与第一内筒14之间的环隙从第一内筒14筒壁的气孔5径向进入反应装置第一床层，反应气径向流经第一水管束组13间及管束间的催化剂床层7后，反应后气体经气孔5从中心管21上部流入下部，经第二床层的中心管21上的气孔5流经第二床层的第二水管束组6间及管束间的催化剂床层7，反应后的气体从第二内筒4上的气孔5流出后，经筒体25与第二内筒4之间的环隙从气体出口1流出。或待反应的气体从气体出口1进入，经筒体25与第二内筒4之间的环隙从第二内筒4筒壁的气孔5径向进入第二床层，反应气体径向流经第二水管束组6间及管束间的催化剂床层7，反应后气体经气孔5从中心管21的下部流入上部，并通过中心管21上的气孔5流经第一床层的第一水管束组13间及管束间的催化剂床层7，从第一床层第一内筒14上的气孔5流出后，再经反应器筒体25与第一内筒14之间的环隙从进气口15流出。

第一床层通过其底部在中心管21下段设置的有效数量的催化剂卸出管26将催化剂引至中心管21下端出口卸出；第二床层通过其底部设置的催化剂卸出口27将催化剂引至中心管21下端出口卸出。

根据生产情况需要分别卸出或装填各段的催化剂，各段之间不影响。

本实用新型反应装置内每段床层水管束组分别与一蒸汽汽包相连，构成两套相互独立的并联水循环系统。

本实用新型还可根据工艺需求设置三段或三段以上的床层，每段床层水管束组分别与一蒸汽汽包相连，构成三套或三套以上相互独立的并联水循环系统。

Claims (6)

1.一种分段式水管型反应装置，包括由上自下一体设置的顶部封头、筒体（25）和底部封头，其特征在于：所述顶部封头上设有反应气体进气口（15）、第一管束组检修孔（17）和第一人孔（18）；所述筒体（25）的轴心处设有中心管（21），所述中心管（21）顶端为盲端，中心管（21）底端穿出底部封头且与底部封头固连；所述筒体（25）内沿轴向设有上下分布的两个内筒，且内筒与筒体（25）之间设有环隙，第一内筒（14）和第二内筒（4）分别对应一段沿中心管（21）环形分布的水管束组，对应第一内筒（14）的第一水管束组（13）上端连接有第一上联箱管（20），所述第一上联箱管（20）通过第一床层上环形联箱管（19）后与中压蒸汽汽包（16）的中压蒸汽入口相连，所述中压蒸汽汽包（16）的循环水出口通过管路经第一床层下环形联箱管（23）与第一下联箱管（12）连接，所述第一下联箱管（12）与第一水管束组（13）下端相连；对应第二内筒（4）的第二水管束组（6）上端连接有第二上联箱管（8），所述第二上联箱管（8）通过第二床层上环形联箱管（9）后与低压蒸汽汽包（22）的低压蒸汽入口相连，低压蒸汽汽包（22）的循环水出口通过管路经第二床层下环形联箱管（2）后与第二下联箱管（3）相连，所述第二下联箱管（3）与第二水管束组（6）下端相连；对应第一水管束组（13）的中心管（21）和第一内筒（14）以及对应第二水管束组（6）的中心管（21）和第二内筒（4）上分别均匀开设有效数量的气孔（5）；所述第一水管束组（13）间及管束间、第二水管束组（6）间及管束间装有催化剂，并形成催化剂床层（7）；所述第一水管束组（13）和第二水管束组（6）之间的筒体（25）侧壁上设有第二人孔（11）；所述筒体（25）内第一床层下环形联箱管（23）和第二床层上环形联箱管（9）之间设有阻断气体流通的隔板（24），隔板（24）上设有第二管束组检修孔（10）；所述中心管（21）内的下段设有催化剂卸出管（26），且催化剂卸出管（26）的上端口与隔板（24）持平；所述第二内筒（4）下端的中心管（21）上设有催化剂卸出口（27），并在催化剂卸出口（27）上部的中心管（21）内装设有阻挡气体泄漏的挡气板（28）；所述底部封头上开设有气体出口（1）。

2.根据权利要求1所述的一种分段式水管型反应装置，其特征在于：所述催化剂卸出管（26）的出口和催化剂卸出口（27）分别装配有封盖。

3.根据权利要求1所述的一种分段式水管型反应装置，其特征在于：所述第一水管束组（13）沿中心管（21）均匀或非均匀分布，所述第二水管束组（6）沿中心管（21）均匀或非均匀分布。

4.根据权利要求1所述的一种分段式水管型反应装置，其特征在于：所述第一内筒（14）的上下端分别与筒体（25）固连，所述第二内筒（4）的上端与筒体（25）固连、下端与中心管（21）固连。

5.根据权利要求1所述的一种分段式水管型反应装置，其特征在于：所述隔板（24）的两端分别与筒体（25）和中心管（21）固连。

6.根据权利要求1所述的一种分段式水管型反应装置，其特征在于：所述挡气板（28）分别与中心管（21）和催化剂卸出管（26）焊接固连。

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