專利名稱：板翅式內(nèi)部移熱so的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是板翅式內(nèi)部移熱SO2氣體氧化固定床反應(yīng)器，又稱氣體轉(zhuǎn)化器，屬強(qiáng)化傳熱技術(shù)，特別涉及內(nèi)部傳熱結(jié)構(gòu)的氣體固定床反應(yīng)設(shè)備。
SO2氧化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，通常在氣－固反應(yīng)床中進(jìn)行。由于反應(yīng)升溫達(dá)到平衡線，將不能繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)，故通常是每經(jīng)一段絕熱反應(yīng)后將氣體冷卻，再作下一段反應(yīng)，反應(yīng)一般分若干段進(jìn)行?，F(xiàn)有的具有內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)的氣體固定床反應(yīng)器型式有幾種，如申請?zhí)枮镃N2290400的中國專利為改進(jìn)均溫型氣固相催化反應(yīng)器；申請?zhí)枮镃N2288770的中國專利為一種放熱氣-固相催化合成反應(yīng)器；申請?zhí)枮镃N1174096的中國專利為一種接近最佳溫度的催化反應(yīng)改進(jìn)工藝及其合成反應(yīng)器；申請?zhí)枮镃N85100111A的中國專利為在列管式固定床反應(yīng)器中進(jìn)行催化反應(yīng)的方法及裝置；申請?zhí)枮镃N85204137U的中國專利為對向流低阻力催化反應(yīng)器；申請?zhí)枮镃N1225850的中國專利為用于催化反應(yīng)的固定床反應(yīng)器。但上述幾種氣體轉(zhuǎn)化器的內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)都存在著同樣的缺點一是采用管式換熱結(jié)構(gòu)，傳熱系數(shù)低，難以實現(xiàn)有效的傳熱強(qiáng)化；二是冷熱流是以非全逆流形式換熱，有效傳熱溫差小。由于以上兩方面的缺點，導(dǎo)致現(xiàn)有的SO2氣體轉(zhuǎn)化器內(nèi)部換熱面積大，耗材多，設(shè)備造價高，而且體積龐大，安裝與維修都不方便。此外，由于以上設(shè)備結(jié)構(gòu)的缺點，使得轉(zhuǎn)化器僅限于4～5段轉(zhuǎn)化反應(yīng)，轉(zhuǎn)化過程中的平均反應(yīng)溫度較低導(dǎo)致SO2氧化反應(yīng)速率低，所需催化劑用量多，設(shè)備投資高。
本發(fā)明的目的就是為了解決和克服現(xiàn)有SO2氣體轉(zhuǎn)化器內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)存在的管式換熱傳熱系數(shù)低，難于實現(xiàn)傳熱強(qiáng)化，冷熱流非全逆流換熱，即錯流換熱，有效傳熱溫差小、導(dǎo)致體積大、安裝維修不方便、耗材多、造價高、以及轉(zhuǎn)化反應(yīng)段數(shù)太少，轉(zhuǎn)化平均反應(yīng)溫度較低，導(dǎo)致氧化反應(yīng)速率低、催化劑耗量大、投資大等的問題和缺點，研究發(fā)明一種具有高效強(qiáng)化傳熱性能的內(nèi)部換熱結(jié)構(gòu)、可較大幅度提高傳熱系數(shù)，并實現(xiàn)冷熱流全逆流換熱，提高有效傳熱溫差，可使轉(zhuǎn)化段數(shù)擴(kuò)展到10段以上，有效提高轉(zhuǎn)化過程中的平均反應(yīng)溫度，增大SO2氧化反應(yīng)速率，大幅減少催化劑用量，節(jié)省設(shè)備投資，縮小設(shè)備體積，安裝維修方便的板翅式內(nèi)部移熱SO2氧化固定床反應(yīng)器。
本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的，本板翅式內(nèi)部移熱SO2氧化固定床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖如

圖1所示，其A-A向視圖如圖2所示；其連續(xù)平翅片橫向板翅設(shè)置示意圖如圖3所示；其連續(xù)平翅片縱向板翅設(shè)置示意圖如圖4所示；其非連續(xù)裂齒狀翅片形狀示意圖如圖5所示。本反應(yīng)器由多塊縱向金屬板把反應(yīng)器內(nèi)部分割為多層相鄰的SO2原料氣冷體流道與SO3反應(yīng)氣熱體流道，反應(yīng)器殼體與多塊縱向金屬板構(gòu)成等距平行縱向流道，冷熱流體流道相間交錯設(shè)置，SO3熱流道沿縱向設(shè)置多段催化劑填料層，每相鄰兩段催化劑填料層中設(shè)置散熱板翅及限流邊框，對應(yīng)冷流道側(cè)面也設(shè)置加熱板翅、冷熱流道與回流聯(lián)箱構(gòu)成流道回路，相隔兩段催化劑填料層之間是板翅冷卻面，每段催化劑填料層后均緊接一段板翅冷卻面，使在反應(yīng)器矩形殼體內(nèi)構(gòu)成多通道板翅式內(nèi)部移熱固定床反應(yīng)裝置；它主要由反應(yīng)器殼體1、縱向金屬隔板2、催化劑填料層3、SO2冷流道加熱翅片4、SO3熱流道散熱翅片5、催化劑填料層邊框柵欄6、限流邊框7及回流聯(lián)箱8共同連接構(gòu)成，其相互連接關(guān)系為在反應(yīng)器矩形殼體1內(nèi)，多塊縱向金屬隔板2平行排列構(gòu)成SO2冷流道9與SO3熱流道10，在SO3熱流道10中，由多塊柵板6與縱向金屬隔板2相接構(gòu)成催化劑段，內(nèi)裝填催化劑填料層3，由限流邊框7及縱向金屬隔板2上焊接的散熱翅片5構(gòu)成SO3的冷卻通道緊接催化劑填料層3，在SO3冷卻通道的對應(yīng)側(cè)面，由縱向金屬隔板2與加熱翅片4焊接構(gòu)成SO2的加熱通道，回流聯(lián)箱8安置在反應(yīng)器殼體1的頂端構(gòu)成空腔回流區(qū)；散熱翅片5與加熱翅片4是縱向水平翅片或是橫向垂直翅片，翅片是連續(xù)平翅片或是非連續(xù)裂齒狀翅片。其動作原理如下SO2原料氣由冷流道9進(jìn)入反應(yīng)器殼體1，沿縱向金屬隔板2流道流動，經(jīng)加熱翅片4加熱升溫至反應(yīng)起燃溫度，再經(jīng)回流聯(lián)箱8進(jìn)入SO3反應(yīng)器熱流流道10，經(jīng)催化劑填料層3反應(yīng)后氣溫升高，通過散熱翅片5移去熱量，降低反應(yīng)氣溫度，再進(jìn)入下一段催化劑填料層繼續(xù)反應(yīng)，直到經(jīng)最后一段催化劑填料層后流出反應(yīng)器殼體1，原料氣SO2與反應(yīng)氣SO3在反應(yīng)器殼體1達(dá)到自熱平衡。
本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果(1)SO2冷流與SO3熱流的對流換熱在本反應(yīng)器結(jié)構(gòu)中是全逆流換熱，有效傳熱溫差高，克服了現(xiàn)有技術(shù)中冷熱流體錯流換熱，有效傳熱溫差低的缺點；(2)本反應(yīng)器采用板翅式換熱結(jié)構(gòu)，可大大強(qiáng)化冷熱流兩側(cè)的對流傳熱，克服了現(xiàn)有技術(shù)中管式換熱結(jié)構(gòu)傳熱效率低的缺點，總傳熱系數(shù)可增大2～3倍；(3)由于本反應(yīng)器結(jié)構(gòu)便于設(shè)置多級轉(zhuǎn)化段(10級以上)，可有效提高反應(yīng)過程的平均溫度，增大反應(yīng)速率，節(jié)省催化劑用量可達(dá)25～30％，大幅降低反應(yīng)設(shè)備投資，同時也可降低氣阻，節(jié)省操作費用；(4)本發(fā)明縮小了反應(yīng)器設(shè)備體積，減少系統(tǒng)占地面積，方便設(shè)備的安裝和維修。
下面對說明書附圖進(jìn)一步說明如下圖1是本板翅式內(nèi)部移熱SO2氧化固定床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的A-A向視圖；圖3是連續(xù)平翅片橫向板翅設(shè)置示意圖；圖4是連續(xù)平翅片縱向板翅設(shè)置示意圖；圖5是非連續(xù)裂齒狀翅片示意圖。
本發(fā)明的實施方式較為簡單，可采用普通的板金工藝和機(jī)加工方法及設(shè)備即可加工。實施本發(fā)明，只要按圖1～5所示設(shè)計、加工本裝置的各部件，并按上面說明書所述的相互連接關(guān)系進(jìn)行連接裝配構(gòu)成圖1所示的流道結(jié)構(gòu)，便能較好地實施本發(fā)明。例如，發(fā)明人推薦設(shè)計由8塊厚5mm的縱向鋼板在反應(yīng)器中等距分隔出4個50mm寬的SO2冷道流與500mm寬的SO3熱流道，3000mm的殼體高度，2200mm的殼體寬度，5000mm殼體縱向長度，SO3熱流道中設(shè)置10段催化劑層，冷熱流道的板翅均取20×3mm翅片，翅化率取3。
權(quán)利要求
1.一種板翅式內(nèi)部移熱SO2氧化固定床反應(yīng)器，其特征在于它由多塊縱向金屬板把反應(yīng)器內(nèi)部分割為多層相鄰的SO2原料氣冷體流道與SO3反應(yīng)氣熱體流道，反應(yīng)器殼體與多塊縱向金屬板構(gòu)成等距平行縱向流道，冷熱流體流道相間交錯設(shè)置，SO3熱流道沿縱向設(shè)置多段催化劑填料層，每相鄰兩段催化劑填料層中設(shè)置散熱板翅及限流邊框，對應(yīng)冷流道側(cè)面也設(shè)置加熱板翅、冷熱流道與回流聯(lián)箱構(gòu)成流道回路，相隔兩段催化劑填料層之間是板翅冷卻面，每段催化劑填料層后均緊接一段板翅冷卻面，使在反應(yīng)器矩形殼體內(nèi)構(gòu)成多通道板翅式內(nèi)部移熱固定床反應(yīng)裝置；它主要由反應(yīng)器殼體(1)、縱向金屬隔板(2)、催化劑填料層(3)、SO2冷流道加熱翅片(4)、SO3熱流道散熱翅片(5)、催化劑填料層邊框柵欄(6)、限流邊框(7)及回流聯(lián)箱(8)共同連接構(gòu)成，其相互連接關(guān)系為在反應(yīng)器矩形殼體(1)內(nèi)，多塊縱向金屬隔板(2)平行排列構(gòu)成SO2冷流道(9)與SO3熱流道(10)，在SO3熱流道10中，由多塊柵板(6)與縱向金屬隔板(2)相接構(gòu)成催化劑段，內(nèi)裝填催化劑填料層(3)，由限流邊框(7)及縱向金屬隔板(2)上焊接的散熱翅片(5)構(gòu)成SO3的冷卻通道緊接催化劑填料層(3)，在SO3冷卻通道的對應(yīng)側(cè)面，由縱向金屬隔板(2)與加熱翅片(4)焊接構(gòu)成SO2的加熱通道，回流聯(lián)箱(8)安置在反應(yīng)器殼體(1)的頂端構(gòu)成空腔回流區(qū)。
2.按權(quán)利要求1所述的一種板翅式內(nèi)部移熱SO2氧化固定床反應(yīng)器，其特征在于所述的散熱翅片(5)與加熱翅片(4)是縱向水平翅片或是橫向垂直翅片，翅片是連續(xù)平翅片或是非連續(xù)裂齒狀翅片。
全文摘要
本發(fā)明是一種板翅式內(nèi)部移熱SO
文檔編號B01J8/04GK1300637SQ00117570
公開日2001年6月27日 申請日期2000年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月31日
發(fā)明者鄧先和, 張亞君 申請人:華南理工大學(xué)