CN2243938Y - 多层径向合成反应器 - Google Patents
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Abstract
目前国内主要采用冷管式，冷激式，轴径向结构的合成反应器生产氨和甲醇，本实用新型提出了一种多层径向合成反应器，催化床均为径向流动，在催化床的环向空间设置间接螺旋管式热交换器，此结构可自由膨胀，各热交换器的换热量可单独控制，保证各床催化剂还原彻底温度处于最佳反应温度，提高合成率达到增产节能的效果，隔板支承并分隔催化床并与催化剂一起装入和取出，结构简单可靠，反应器可长时期运行。
Description
本实用新型属于氨和甲醇合成反应设备。
氨和甲醇合成反应器是生产的关键设备，其性能的好坏明显的影响工厂的生产能力和经济效益，合成反应器的性能主要决定于其结构能否充分满足合成反应全工艺过程的要求。
目前合成反应器有多种多样的结构型式基本上可分为三类：第一类采用一连续的轴向催化床，在催化床内布置移走反应热的冷管冷管有单管，双套管，三套管，U形管等形式。第二类有几个轴向流动的催化床，床层之间通入冷激气降底调节反应温度，即冷激式合成反应器。第三类采用轴径向催化床，第一催化床为轴向流动，在一二催化床之间用冷激气降底调节温度，在二三催化床之间用间接式热交换器移走反应热，此热交换器布置在床层与其它部件的轴向空间内，间接热交换器的冷气流量不能单独调节。
这三类结构分别存在阻力大，合成率低，结构复杂，使用期短不便维修等缺点。
本实用新型的目的是为了克服合成反应器存在的上述缺点，提供一种阻力小，合成率高、结构可靠的新型合成反应器。
本实用新型提出的多层径向合成反应器，全部催化床均是径向流动，各床层之间采用间接式热交换器，并将其布置在催化床与中心管的环向空间，冷却气量可单独控制。不仅结构简单可靠而且能满足合成反应全过程的工艺要求，达到增产节能降耗的目的。
本实用新型采用多层绝热径向流动催化床的结构，催化床内不设冷管，消除了冷管效应的影响，冷管使其周围的催化剂温度降低，不仅催化剂还完不彻底降低活性而且在正常生产中还存在过冷失活的影响。
径向流动催化床的流通切面大，气体流速低，径向流道很短，这两方面的因素都使流动阻力大幅度降低，这样就有条件选用活性高而阻力大的小颗粒催化剂，小颗粒催化剂内扩散影响小，还原较完全，能获得较大的比表面积，提高了合成反应的转化率。
各催化床依靠隔板支承其重量，隔板同时又隔开相邻催化床并形成径向流道，利用催化剂的重量和气体流动的压差使隔板与筒体形成自紧密封，为防止生产操作失误发生倒流影响此密封性能，隔板与筒体加以必要固定，隔板上下两面均与催化剂接触，不占空间，提高催化剂的装填率，隔板随相应的催化床层同时装入和取出，结构简单，装卸方便。
本实用新型采用层间间接式热交换器，冷却气体从入口冷气管线直接引入，冷却气量可单独调节，此一特性较好的满足合成反应全过程的工艺要求，在催化剂的还原阶段，可调节伐门使冷却气不进入间接式热交换器，也就消除移走还原所需热量的不利作用，此时由电加热器提供的热量可全部用于提高催化剂还完所需的温度。由于各段间接式热交换器均可单独控制，也就能使各层催化剂还原彻底，各层催化剂都能获得较高活性，催化剂还原结束在正常生产时，通过调节各间接式热交换器的冷气量，使各催化床的反应温度在不同情况时都能处于最佳反应温度，有效地提高反应的合成率，通入间接式热交换器的冷气只能移走反应气体的热量并不与其混合，也就不存在冷激气与反应气混合后，虽可降低温度但同时又稀释合成反应生成物浓度的不利影响。
在催化床与中心管构成的环向空间内设置间接式热交换器，其型式为螺旋管式热交换器，不仅其传热系数高，而且在结构上可做到能自由膨胀，这对管内外温差高达300℃以上并经常出现温度波动，防止巨大的温差应力造成设备损坏极为重要。
在催化床内外筒体上，开一定数量的小孔，以增加进出催化床的局部阻力，气流的分布就由这些小孔确定，从而保证径向气流分布均匀。
本实用新型可与承压外壳同时设计，也可按已有外壳配套设计，合成工段的原有设备可不变动。
以φ1000mm直径反应器为例就本实用新型与目前使用较普遍的三套管式和轴径向式的主要技术性能比较见表1。
主要技术性能比较表 表1
| 项目类型 | 生产能力t NH3/日 | 操作压力MPa | 氨净值％ | 阻力降MPa | 催化装填量M3 |
| 本实用新型 | 270 | 300 | 15 | 0.6 | 5.4 |
| 轴 径 向 | 240 | 280 | 12 | 0.9 | 4.7 |
| 三 套 管 | 200 | 300 | 12 | 1.6 | 5.1 |
从表1可见本实用新型具有增产节能的效果。
由于本实用新型各催化床均为径向流动，阻力小可以全部采用活性高的小颗粒催化剂，各催化床的温度在还原阶段和生产阶段都可以单独调节控制，各床催化剂能彻底还原，催化剂能获得更高的活性，生产阶段各床能调节在最佳反应温度，获得较高的合成率，催化床为绝热反应消除了冷管效应的不利影响，同时避免了冷激气稀释反应生成物浓度降低合成率的不利作用，从而实现增产节能的效果。隔板结构简单并与相应层的催化剂一起装入和取出，催化剂装卸方便，间接式热交换器可自由膨胀，防止温度应力造成的损坏，反应器结构可靠能长周期安全使用。
图1是本实用新型的剖面结构示意图。
本实用新型的工作情况按图1进行说明：
入口气体经外壳内壁(15)与反应器筒体外壁(14)的环隙从上向下流动，此气流冷却外壳(15)防止超温，从外壳(15)底部流出至反应器外的加热器被加热后再从底部返回，进入换热器(18)管间被加热后，通过中心管(2)电加热器(12)进入反应器筒体(14)与催化剂外筒(16)形成的外环隙由外向内径向流经第一催化床(5)，隔板(6)支承第一催化床(5)的重量并与第二催化床(7)及外环隙隔开，在第一催化床(5)反应后，进入一二催化床(5)(7)间的第一间接式热交换器管外(4)，间接式热交换器(4)设置在催化剂内筒(17)与中心管(2)形成的内环隙空间内，反应气被冷却降温后，由内向外流经第二催化床上部(7)，再经外部环隙折回，由外向内流经第二催化床下部(10)，中间隔板(9)支承第二催化床上部(7)的重量，并与第二催化床的下部及内环隙隔开，下隔板(11)支承第二催化床下部(10)的重量，并与第三催化床(13)及外环隙隔开，经第二催化床下部(10)反应后进入第二间接式热交换器管间(8)，反应气被再次冷却降温后，由内向外流经第三催化床(13)反应后，从外环隙进入换热器管内(18)，从底部流出反应器。
部分入口气分别经进气管(20)(1)直接进入第一和第二间接式热交换器(4)(8)，在此冷却反应气而自身被加热后，分别从出气管(21)(3)进入催化剂筒体的上部空间与从中心管(2)出来的主气流混合后一起进入第一催化床(5)，以后按上述流程进行。
底部冷气付线管(19)的气流直接进入中心管(2)与主气流混合后按上述流程进行。
图1是以三层催化床为例说明工作情况，本实用新型的催化床可设计为二层、三层或更多层。
Claims (3)
1.一种氨和甲醇反应器，其特征在于采用多层径向流动催化床，即全部催化床均为径向流动，使用高活性小颗粒催化剂，在两催化床之间设置间接式热交换器，此热交换器为螺旋管式结构，可自由膨胀，间接式热交换器设置在催化床与中心管构成的环向空间内，各催化床由隔板承重，并利用承重及流动的压差形成隔板与筒体的密封，隔板形成径向流道。
2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：间接式热交换器可用冷激器代替。
3.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：催化床的层数可设计为三层也可设计为二层或四层。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 95241849 CN2243938Y (zh) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | 多层径向合成反应器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN 95241849 CN2243938Y (zh) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | 多层径向合成反应器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN2243938Y true CN2243938Y (zh) | 1997-01-01 |
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| CN 95241849 Expired - Fee Related CN2243938Y (zh) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | 多层径向合成反应器 |
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|---|---|
| CN (1) | CN2243938Y (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100443154C (zh) * | 2004-01-20 | 2008-12-17 | 巴斯福股份公司 | 含有螺旋形截面的管组件反应器 |
| CN102188936A (zh) * | 2011-05-25 | 2011-09-21 | 太原理工大学 | 一种固定床反应器 |
| CN101653710B (zh) * | 2009-09-10 | 2013-01-23 | 惠生工程（中国）有限公司 | 一种多级多通道径向绝热式反应器 |
| CN105457564A (zh) * | 2015-08-31 | 2016-04-06 | 张淮海 | 多段间接换热径向固定床反应器 |
| CN115282881A (zh) * | 2017-11-25 | 2022-11-04 | 星火能源公司 | 具有集成的热交换器的化学反应器 |
-
1995
- 1995-07-12 CN CN 95241849 patent/CN2243938Y/zh not_active Expired - Fee Related
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