CN219722835U - 卧式反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了卧式反应器，包括外壳，外壳内设置有内件，内件的两端分别与外壳的两端形成第一腔体和第二腔体，内件中设置有第一反应腔和第二反应腔，第一反应腔中设置有第一进气床层、第一反应床层和第一换热床层，第二反应腔中设置有第二进气床层、第二反应床层和第二换热床层，第一反应腔与第二反应腔之间设置有第二气体通道，第一腔体上设置有第一进气口、第二进气口以及第三进气口，第二腔体上设置有出气口，本申请能够适应撬装安装环境，方便内件整体抽出检查与维护，在反应器工作时，不仅可以形成多个气流层对反应器内部进行减温，而且还能够对反应器外壳进行降温，减小温度波动，能够有效增加其使用寿命，降低其造价。

Description

卧式反应器

技术领域

0001.本实用新型涉及一种卧式反应器，尤其适用于氢氮气经放热催化合成氨的卧式合成塔。

背景技术

0002.现代大型氨厂普遍采用单合成塔。在每天生产1000吨的工厂，催化剂体积定为约40－90米左右，装在直径约2－4米左右，长或高约10－35米左右的合成塔内，塔内的催化剂床可布置气体横流，径向流或轴流。横流合成塔是相当普通的，而且通常采用双层结构的冷却壁，它提供了使贴近耐压外壳体的冷却气体通过的壳体环隙通道。本发明的合成塔是冷壁横流或层流（“slab”flow”）合成塔。

0003.由于反应平衡的考虑和催化剂过热与损坏的可能性，所以在单层催化剂床中装有全部催化剂并不适宜。为此，通常做法是把催化剂置于多层床中。以提供床层间冷却或床层内冷却，按常规，这种冷却由床层间进入冷却合成气与部分已转化气直接热交换所提供的（即直接冷却合成塔或直接气体冷却与床层间管壳式换热器的某种组合）。侧重于直接冷却的合成塔结构，根据引入的冷却气体积，由于所用的管壳式换热器的体积较小、数量较少，所以费用也必然低于组合结构。然而，使用这些结构的工厂，必须负担压缩合成气的高额费用，因为并不是全部合成气能与合成塔内的全部催化剂相接触，因此，较多的气体必需经循环才能得到一定量的氨产品。

0004.从上所述可理解到氨合成塔是复杂的大型设备，并且需要更高效率和较低成本的设计。

0005.为解决上述技术问题，申请号为CN87210290的实用新型专利提出了一种具有许多横流催化剂床的卧式冷壁氨合成塔，带有位于第一和第二催化剂床之间的第一立式换热器，以及位于第二和第三催化剂床之间的第二立式换热器。

0006.但是，上述专利在实际使用中由于在催化剂床之间设置了U形管换热器，在使用时往往会由于氨合成塔直径的限制，只能设计成矮胖型，导致换热系数低，高压空间利用率低，且U形管换热器也不方便安装，因此本实用进行提出了卧式反应器来解决上述问题。

实用新型内容

0007.为解决上述技术问题，本实用新型提出了卧式反应器，通过将反应器设置为卧式，能够适应撬装安装环境，而且可以在反应器工作时，不仅可以形成多个气流层对反应器内部进行减温，而且还能够对反应器外壳进行降温，减小温度波动，能够有效增加其使用寿命，降低其造价。

0008.为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：卧式反应器，包括外壳，所述外壳内设置有内件，所述内件与外壳之间形成环隙，其特征在于：所述内件沿外壳长度方向横向固定，所述内件的两端分别与外壳的两端形成第一腔体和第二腔体，所述第一腔体和第二腔体通过环隙连通设置，所述内件中设置有第一反应腔和第二反应腔，所述第一反应腔中从上而下依次设置有第一进气床层、第一反应床层和第一换热床层，所述第一进气床层连通第一反应床层，所述第二反应腔中从上而下依次设置有第二进气床层、第二反应床层和第二换热床层，所述第二进气床层连通第二反应床层，所述第一反应腔与内件内壁之间设置有第一气体通道，所述第一气体通道连通第一进气床层，所述第一反应腔与第二反应腔之间设置有第二气体通道，所述第二气体通道连通第二进气床层，所述第一气体通道连通第一换热床层，所述第二气体通道分别连通第一换热床层和第二换热床层，所述第一换热床层和第二换热床层中分别设置有第一换热器与第二换热器，所述第一换热器和第二换热器通过一连通器串联连通，所述第一腔体上设置有第一进气口、第二进气口以及第三进气口，所述第二腔体上设置有出气口，所述第一进气口通过管道连通第一气体通道，所述第三进气口通过管道连接在第一换热器上，所述第二换热床层侧壁设置有汇合气体输入口和气体输出口，所述汇合气体输入口通过管道连接在第二换热器上，所述气体输出口通过管道连接出气口。

0009.上述结构中：本申请提出的卧式反应器，包括外壳，外壳内设置有内件，内件与外壳之间形成环隙，通过第二进气口输送的冷气体，从第一腔体经过环隙到达第二腔体内，进行汇合，汇合后进入汇合气体输入口中，从而实现对外壳进行降温，有效防止外壳在反应器工作时温度波动较大，第一反应床层和第二反应床层中分别装入反应所需的催化剂，其中第一进气口、第二进气口以及第三进气口为同一路气体，其中，第一进气口输入的是主线气体，从第一进气口进入，然后通过内件与外壳的环隙，经过在第二腔体内汇合后，然后经汇合气体输入口进入第二换热器的管程与第二反应床层反应后的热气体进行换热，换热后的气体与第三进气口输入的冷气体混合，混合后的气体经第二气体通道输入到第二进气床层中然后进入第二反应床层中，实现调节第二反应床层进口温度，再进入第一换热器的管程，与第一反应床层反应后的热气体进行换热，换热后的气体与第一进气口输入的冷气体混合，混合后的气体经第一气体通道输入到第一进气床层中然后进入第一反应床层中，实现调节第一反应床层的进口温度，混合后的气体通过第一进气床层进入第一反应床层进行反应，反应后的热气体进入第一换热器中进行换热降温，然后进入第二反应床层进行反应，策二反应床层反应后的热气体进入第二换热器中进行换热降温,然后通过气体输出口经出气口离开反应器。

0010.作为优选的：还包括盖板和支撑板，所述盖板和支撑板分别横向安装在第一反应腔和第二反应腔内，并分别将第一反应腔和第二反应腔从上而下依次分隔为第一进气床层、第一反应床层、第一换热床层和第二进气床层、第二反应床层、第二换热床层，所述盖板上设置有通气孔且位于支撑板上方。

0011.上述结构中：盖板和支撑板分别横向安装在第一反应腔和第二反应腔内，因此，能够将第一反应腔和第二反应腔从上而下依次分隔为第一进气床层、第一反应床层、第一换热床层和第二进气床层、第二反应床层、第二换热床层，方便反应器进行反应，盖板上设置有通气孔，实现第一进气床层、第二进气床层与第一反应床层和第二反应床层的连通。

0012.作为优选的：所述第一进气床层和第二进气床层内分别设置有用于维修的人孔，所述人孔固定安装在内件的顶部。

0013.上述结构中：第一进气床层和第二进气床层内分别设置有用于维修的人孔，在需要进行检修时，工作人员通过人孔即可快速进行检修，非常方便。

0014.作为优选的：所述第一进气床层和第二进气床层与第一气体通道和第二气体通道连接的一侧壁上分别设置有通孔，所述第一气体通道和第二气体通道分别通过通孔连通第一进气床层和第二进气床层。

0015.上述结构中：通过在第一进气床层和第二进气床层的一侧壁上分别设置通孔，从而能够实现第一气体通道和第二气体通道分别通过通孔输送混合降温的气体进入到第一进气床层和第二进气床层。

0016.作为优选的：所述连通器包括第一连通器和第二连通器，所述第一连通器和第二连通器分别连接在第一换热器和第二换热器上，所述第一连通器和第二连通器串联连接，其连接密封采用迷宫密封。

0017.上述结构中：第一换热器和第二换热器通过第一连通器和第二连通器实现串联连接，其连接密封采用的是迷宫密封，可以形成多个气流层，互相配合降温，降温效率更高，效果更好。

0018.作为优选的：所述第一换热器、第二换热器与支撑板之间设置有供气体流通的间隙。

0019.上述结构中：第一换热器、第二换热器与支撑板之间设置有供气体流通的间隙，方便冷气体流通。

0020.作为优选的：所述第一进气口、第二进气口以及第三进气口输入的气体为同一路气体，所述第一进气口、第二进气口以及第三进气口输入气体的温度为常温~300℃，当第一进气口为开工气进气口时，其输入气体的温度为200~510℃，所述出气口输出气体的温度为200~420℃。

0021.上述结构中：第一进气口、第二进气口以及第三进气口输入的冷气体温度为常温~300C°，可以有效对反应后产生的热气体进行降温，当第一进气口为开工气进气口时，其输入气体的温度为200~510C°，6MPa，最后通过出气口输出气体的温度为200~420C°。

0022.作为优选的：所述第一反应腔的体积小于第二反应腔的体积。

0023.上述结构中：第一反应腔的体积小于第二反应腔的体积，用于放置不同重量份的催化剂。

0024.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型通过设置第一进气口、第二进气口和第三进气口，向反应器内部输送冷气体对输入到催化剂中的气体进行降温，能够稳定输送适温气体到催化剂反应处，在内件与外壳之间设置环隙，通过第一腔体内第二进气口输送的冷气体经过环隙，对外壳进行降温，能够防止在反应器进行工作时外壳温度波动大，导致外壳寿命低；

本实用新型中的第一换热器和第二换热器采用串联的方式连接，连接密封采用迷宫密封，可以形成多个气流层，互相配合降温，降温效率更高，降温效果更好。

0025.本实用新型还通过在进气床层中安装人孔，在需要进行维修时，通过人孔即可进行快速检修。

附图说明

0026.图1是本申请实施例1的截面结构示意图；

图2是图1中B-B截面图；

图3是图1中A-A截面图；

图4是本申请实施例2的截面结构示意图。

0027.附图标记列表：

1、外壳；2、内件；21、第一反应腔；211、第一进气床层；212、第一反应床层；213、第一换热床层；22、第二反应腔；221、第二进气床层；222、第二反应床层；223、第二换热床层；224、前第二反应腔；225、后第二反应腔；226、第三气体通道；23、盖板；24、支撑板；25、人孔；3、第一换热器；4、连通器；5、第二换热器；6、环隙；7、第一气体通道；8、第二气体通道；9、汇合气体输入口；10、气体输出口；11、第一腔体；12、第二腔体；F0、第一进气口；A、第二进气口；F1、第三进气口；B、出气口。

具体实施方式

0028.下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

实施例

0029.如图1-3所示：本实用新型提出了卧式反应器，包括外壳1，所述外壳1内设置有内件2，所述内件2与外壳1之间形成环隙6，所述内件2沿外壳1长度方向横向固定，所述内件2的两端分别与外壳1的两端形成第一腔体11和第二腔体12，所述第一腔体11和第二腔体12通过环隙6连通设置，所述内件2中设置有第一反应腔21和第二反应腔22，所述第一反应腔21中从上而下依次设置有第一进气床层211、第一反应床层212和第一换热床层213，所述第一进气床层211连通第一反应床层212，所述第二反应腔22中从上而下依次设置有第二进气床层221、第二反应床层222和第二换热床层223，所述第二进气床层221连通第二反应床层222，所述第一反应腔21与内件2内壁之间设置有第一气体通道7，所述第一气体通道7连通第一进气床层211，所述第一反应腔21与第二反应腔22之间设置有第二气体通道8，所述第二气体通道8连通第二进气床层221，所述第一气体通道7连通第一换热床层213，所述第二气体通道8分别连通第一换热床层213和第二换热床层223，所述第一换热床层213和第二换热床层223中分别设置有第一换热器3与第二换热器5，所述第一换热器3和第二换热器5通过一连通器4串联连通，所述第一腔体11上设置有第一进气口F0、第二进气口A以及第三进气口F1，所述第二腔体12上设置有出气口B，所述第一进气口F0通过管道连通第一气体通道7，所述第三进气口F1通过管道连接在第一换热器3上，所述第二换热床层223侧壁设置有汇合气体输入口9和气体输出口10，所述汇合气体输入口9通过管道连接在第二换热器5上，所述气体输出口10通过管道连接出气口B。

0030.本申请提出的卧式反应器，包括外壳1，外壳1内设置有内件2，内件2与外壳1之间形成环隙6，通过第二进气口A输送的冷气体，从第一腔体11经过环隙6到达第二腔体12内，进行汇合，汇合后进入汇合气体输入口9中，从而实现对外壳1进行降温，有效防止外壳1在反应器工作时温度波动较大，第一反应床层212和第二反应床层222中分别装入反应所需的催化剂，其中第一进气口F0、第二进气口A以及第三进气口F1为同一路气体，其中，第一进气口F0输入的是主线气体，从第一进气口F0进入，然后通过内件2与外壳1的环隙6，经过在第二腔体12内汇合后，然后经汇合气体输入口9进入第二换热器5的管程与第二反应床层222反应后的热气体进行换热，换热后的气体与第三进气口F1输入的冷气体混合，混合后的气体经第二气体通道8输入到第二进气床层221中然后进入第二反应床层222中，实现调节第二反应床层222进口温度，再进入第一换热器3的管程，与第一反应床层212反应后的热气体进行换热，换热后的气体与第一进气口F0输入的冷气体混合，混合后的气体经第一气体通道7输入到第一进气床层211中然后进入第一反应床层212中，实现调节第一反应床层212的进口温度，混合后的气体通过第一进气床层211进入第一反应床层212进行反应，反应后的热气体进入第一换热器3中进行换热降温，然后进入第二反应床层222进行反应，策二反应床层反应后的热气体进入第二换热器5中进行换热降温,然后通过气体输出口10经出气口B离开反应器。

0031.在本实施例中：还包括盖板23和支撑板24，所述盖板23和支撑板24分别横向安装在第一反应腔21和第二反应腔22内，并分别将第一反应腔21和第二反应腔22从上而下依次分隔为第一进气床层211、第一反应床层212、第一换热床层213和第二进气床层221、第二反应床层222、第二换热床层223，所述盖板23上设置有通气孔且位于支撑板24上方。盖板23和支撑板24分别横向安装在第一反应腔21和第二反应腔22内，因此，能够将第一反应腔21和第二反应腔22从上而下依次分隔为第一进气床层211、第一反应床层212、第一换热床层213和第二进气床层221、第二反应床层222、第二换热床层223，方便反应器进行反应，盖板23上设置有通气孔，实现第一进气床层211、第二进气床层221与第一反应床层212和第二反应床层222的连通。

0032.在本实施例中：所述第一进气床层211和第二进气床层221内分别设置有用于维修的人孔25，所述人孔25固定安装在内件2的顶部。第一进气床层211和第二进气床层221内分别设置有用于维修的人孔25，在需要进行检修时，工作人员通过人孔25即可快速进行检修，非常方便。

0033.在本实施例中：所述第一进气床层211和第二进气床层221与第一气体通道和第二气体通道连接的一侧壁上分别设置有通孔，所述第一气体通道7和第二气体通道8分别通过通孔连通第一进气床层211和第二进气床层221。通过在第一进气床层211和第二进气床层221与第一气体通道和第二气体通道连接的一侧壁上分别设置通孔，从而能够实现第一气体通道7和第二气体通道8分别通过通孔输送混合降温的气体进入到第一进气床层211和第二进气床层221。

0034.在本实施例中：所述连通器4包括第一连通器4和第二连通器4，所述第一连通器和第二连通器分别连接在第一换热器3和第二换热器5上，所述第一连通器和第二连通器串联连接，其连接密封采用迷宫密封。第一换热器3和第二换热器5通过第一连通器和第二连通器实现串联连接，其连接密封采用的是迷宫密封，可以形成多个气流层，互相配合降温，降温效率更高，效果更好。

0035.在本实施例中：所述第一换热器3、第二换热器5与支撑板24之间设置有供气体流通的间隙。第一换热器3、第二换热器5与支撑板24之间设置有供气体流通的间隙，方便冷气体流通。

0036.在本实施例中：所述第一进气口F0、第二进气口A以及第三进气口F1输入的气体为同一路气体，所述第一进气口F0、第二进气口A以及第三进气口F1输入气体的温度为常温~300℃，当第一进气口F0为开工气进气口时，其输入气体的温度为200~510℃，所述出气口B输出气体的温度为200~420℃。第一进气口F0、第二进气口A以及第三进气口F1输入的冷气体温度为常温~300C°度，可以有效对反应后产生的热气体进行降温，当第一进气口F0为开工气进气口时，其输入气体的温度为200~510C°，6MPa，最后通过出气口B输出气体的温度为200~420C°。

0037.在本实施例中：所述第一反应腔21的体积小于第二反应腔22的体积。第一反应腔21的体积小于第二反应腔22的体积，用于放置不同重量份的催化剂。

实施例

0038.如图4所示：第二反应腔22设置有两个，分别为前第二反应腔224和后第二反应腔225，前第二反应腔224和后第二反应腔225形成第三气体通道226，第二换热器5位于前第二反应腔224和后第二反应腔225的下方，前第二反应腔224和后第二反应腔225中分别设置有第二进气床层221和第二反应床层222，前第二反应腔224和后第二反应腔225中的第二进气床层221中分别设置有人孔25、第二反应床层222中分别设置有盖板23和支撑板24，前第二反应腔224和后第二反应腔225中分别装入反应所需的催化剂，在工作时，第一进气口F0输入的主线气体，从第一进气口F0进入，然后通过内件2与外壳1的环隙6，经过在第二腔体12内汇合后，然后经汇合气体输入口9进入第二换热器5的管程分别与前第二反应腔224和后第二反应腔225中的第二反应床层222反应后的热气体进行换热，换热后的气体与第三进气口F1输入的冷气体混合，混合后的气体分别经第二气体通道8和第三气体通道226输入到前第二反应腔224和后第二反应腔225中的第二进气床层221中然后分别进入前第二反应腔224和后第二反应腔225中的第二反应床层222中，实现调节前第二反应腔224和后第二反应腔225中第二反应床层222进口温度，再进入第一换热器3的管程，与第一反应床层212反应后的热气体进行换热，换热后的气体与第一进气口F0输入的冷气体混合，混合后的气体经第一气体通道7输入到第一进气床层211中然后进入第一反应床层212中，实现调节第一反应床层212的进口温度，混合后的气体分别通过前第二反应腔224和后第二反应腔225中第一进气床层211进入前第二反应腔224和后第二反应腔225中的第一反应床层212进行反应，反应后的热气体进入第一换热器3中进行换热降温，然后分别进入前第二反应腔224和后第二反应腔225中的第二反应床层222进行反应，策二反应床层反应后的热气体进入第二换热器5中进行换热降温,然后通过气体输出口10经出气口B离开反应器。

0039.本实用新型通过设置第一进气口F0、第二进气口A和第三进气口F1，向反应器内部输送冷气体对输入到催化剂中的气体进行降温，能够稳定输送适温气体到催化剂反应处，在内件2与外壳1之间设置环隙6，通过第一腔体11内第二进气口A输送的冷气体经过环隙6，对外壳1进行降温，能够防止在反应器进行工作时外壳1温度波动大，导致外壳1寿命低；

本实用新型中的第一换热器3和第二换热器5采用串联的方式连接，连接密封采用迷宫密封，可以形成多个气流层，互相配合降温，降温效率更高，降温效果更好。

0040.本实用新型还通过在进气床层中安装人孔25，在需要进行维修时，通过人孔25即可进行快速检修。

0041.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作任何其他形式的限制，而依据本实用新型的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (8)

1.卧式反应器，包括外壳(1)，所述外壳(1)内设置有内件(2)，所述内件(2)与外壳(1)之间形成有环隙(6)，其特征在于：所述内件(2)沿外壳(1)长度方向横向固定，所述内件(2)的两端分别与外壳(1)的两端形成第一腔体(11)和第二腔体(12)，所述第一腔体(11)和第二腔体(12)通过环隙(6)连通设置，所述内件(2)中设置有第一反应腔(21)和第二反应腔(22)，所述第一反应腔(21)中从上而下依次设置有第一进气床层(211)、第一反应床层(212)和第一换热床层(213)，所述第一进气床层(211)连通第一反应床层(212)，所述第二反应腔(22)中从上而下依次设置有第二进气床层(221)、第二反应床层(222)和第二换热床层(223)，所述第二进气床层(221)连通第二反应床层(222)，所述第一反应腔(21)与内件(2)内壁之间设置有第一气体通道(7)，所述第一气体通道(7)连通第一进气床层(211)，所述第一反应腔(21)与第二反应腔(22)之间设置有第二气体通道(8)，所述第二气体通道(8)连通第二进气床层(221)，所述第一气体通道(7)连通第一换热床层(213)，所述第二气体通道(8)分别连通第一换热床层(213)和第二换热床层(223)，所述第一换热床层(213)和第二换热床层(223)中分别设置有第一换热器(3)与第二换热器(5)，所述第一换热器(3)和第二换热器(5)通过一连通器(4)串联连通，所述第一腔体(11)上设置有第一进气口(F0)、第二进气口(A)以及第三进气口(F1)，所述第二腔体(12)上设置有出气口(B)，所述第一进气口(F0)通过管道连通第一气体通道(7)，所述第三进气口(F1)通过管道连接在第一换热器(3)上，所述第二换热床层(223)侧壁设置有汇合气体输入口(9)和气体输出口(10)，所述汇合气体输入口(9)通过管道连接在第二换热器(5)上，所述气体输出口(10)通过管道连接出气口(B)。

2.根据权利要求1所述的卧式反应器，其特征在于：还包括盖板(23)和支撑板(24)，所述盖板(23)和支撑板(24)分别横向安装在第一反应腔(21)和第二反应腔(22)内，并分别将第一反应腔(21)和第二反应腔(22)从上而下依次分隔为第一进气床层(211)、第一反应床层(212)、第一换热床层(213)和第二进气床层(221)、第二反应床层(222)、第二换热床层(223)，所述盖板(23)上设置有通气孔且位于支撑板(24)上方。

3.根据权利要求2所述的卧式反应器，其特征在于：所述第一进气床层(211)和第二进气床层(221)内分别设置有用于维修的人孔(25)，所述人孔(25)固定安装在内件(2)的顶部。

4.根据权利要求3所述的卧式反应器，其特征在于：所述第一进气床层(211)和第二进气床层(221)与第一气体通道(7)和第二气体通道(8)连接的一侧壁上分别设置有通孔，所述第一气体通道(7)和第二气体通道(8)分别通过通孔连通第一进气床层(211)和第二进气床层(221)。

5.根据权利要求1所述的卧式反应器，其特征在于：所述连通器(4)包括第一连通器和第二连通器，所述第一连通器和第二连通器分别连接在第一换热器(3)和第二换热器(5)上，所述第一连通器和第二连通器串联连接，其连接密封采用迷宫密封。

6.根据权利要求1或2所述的卧式反应器，其特征在于：所述第一换热器(3)、第二换热器(5)与支撑板(24)之间设置有供气体流通的间隙。

7.根据权利要求1所述的卧式反应器，其特征在于：所述第一进气口(F0)、第二进气口(A)以及第三进气口(F1)输入的气体为同一路气体，所述第一进气口(F0)、第二进气口(A)以及第三进气口(F1)输入气体的温度为常温~300℃，当第一进气口(F0)为开工气进气口时，其输入气体的温度为200~510℃，所述出气口(B)输出气体的温度为200~420℃。

8.根据权利要求1所述的卧式反应器，其特征在于：所述第一反应腔(21)的体积小于第二反应腔(22)的体积。