專利名稱：氣固相催化反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及氣固相催化反應(yīng)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種氣固相催化反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
在化工生產(chǎn)過(guò)程中，常常因?yàn)楹铣煞磻?yīng)器催化劑床層溫度不均、反應(yīng)溫度過(guò)高、或過(guò)反應(yīng)溫度過(guò)低等反應(yīng)器催化劑床層溫度不宜控制的因素導(dǎo)致副產(chǎn)物過(guò)多。對(duì)于由加壓下甲胺、甲醚、甲醇合成、氨合成和CO變換這類氣固相放熱催化反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，不斷放出的反應(yīng)熱使催化劑床層溫度提高。為了減少副產(chǎn)物和提高反應(yīng)器的效率，需要把反應(yīng)熱移出以使反應(yīng)溫度處于一個(gè)合理的范圍。在工業(yè)反應(yīng)器中曾廣為使用的一種是多段絕熱反應(yīng)，二段之間用原料氣激冷來(lái)降低反應(yīng)氣溫度，這種反應(yīng)器因原料氣激冷時(shí)在降低反應(yīng)氣溫度的同時(shí)也降低了反應(yīng)物濃度，影響了合成效率。另一種用于甲醇合成的Lurgi公司的列管式反應(yīng)器，在殼體中有上下管板間的多根圓管，管中裝有催化劑，原料氣從上部進(jìn)氣口進(jìn)入分布到各管中，在管內(nèi)裝觸媒層中合成甲醇，管間側(cè)面進(jìn)水。反應(yīng)管被管外沸騰水連續(xù)移出熱量，產(chǎn)生蒸汽由側(cè)面管出，反應(yīng)器由底部出氣管出塔，該塔溫差小，但觸媒裝填系數(shù)小。另一種DAVY公司開(kāi)發(fā)的甲醇合成技術(shù)，其合成反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，催化劑裝填在反應(yīng)器100’的殼側(cè)，換熱管130’內(nèi)產(chǎn)生中壓蒸汽。新鮮的合成氣從反應(yīng)器100’底部的中心管120’進(jìn)入，中心管120’管壁上有分配孔以保證氣體的分布均勻。氣體沿徑向從內(nèi)到外通過(guò)反應(yīng)器100’的催化劑床層110’。從汽包來(lái)的鍋爐水進(jìn)入反應(yīng)器100’的底部然后向上流動(dòng)并部分汽化帶走甲醇合成反應(yīng)所產(chǎn)生的反應(yīng)熱。反應(yīng)溫度通過(guò)換熱管130’內(nèi)蒸汽的壓力來(lái)調(diào)節(jié)。該技術(shù)能將反應(yīng)溫度控制在一定范圍內(nèi)，且反應(yīng)器100’生產(chǎn)能力的擴(kuò)大可以通過(guò)加長(zhǎng)反應(yīng)器長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)，在甲醇合成大型化方面有其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，目前被甲醇合成廠家逐漸廣泛采用，但是本身還存在著一些不足。現(xiàn)有davy技術(shù)合成流程示意圖，如圖2所示，其中，反應(yīng)系統(tǒng)包括反應(yīng)器100’、汽包200’、水冷器300’、空冷器400’、循環(huán)氣壓縮機(jī)500’等，新鮮的合成氣從反應(yīng)器100’底部的中心管120’進(jìn)入，中心管120’管壁上有分配孔以保證氣體的分布均勻。氣體沿徑向從內(nèi)到外通過(guò)反應(yīng)器100’的催化劑床層110’。因?yàn)樾迈r的合成氣從反應(yīng)器100’底部的中心管120’進(jìn)入，所以較大比例合成氣首先由反應(yīng)器100’中下部中心管120’管壁上的分配孔沿徑向從內(nèi)到外進(jìn)入到反應(yīng)器100’中下部催化劑床層110’進(jìn)行反應(yīng)；沿著中心管120’越往上，合成氣就越稀薄，也就是反應(yīng)器100’下部催化劑床層110’相對(duì)于反應(yīng)器100’上部催化劑床層110’而言就會(huì)有更多合成氣參與反應(yīng)，這樣反應(yīng)器100’下部催化劑的活性相對(duì)于反應(yīng)器100’上部催化劑的活性將會(huì)下降得更快。這樣，到了催化劑使用壽命的中后期時(shí)，進(jìn)入反應(yīng)器100’下部中心管120’管壁上分配孔的合成氣中的大部分沿徑向從內(nèi)到外進(jìn)入到反應(yīng)器100’下部催化劑床層110’后往往還沒(méi)有來(lái)得及進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)就離開(kāi)了催化劑床層110’，又因?yàn)樵诜磻?yīng)器100’下部進(jìn)行反應(yīng)的合成氣比例比中上部的都大，即使合成氣在反應(yīng)器100’上部的活性較高的催化劑處的轉(zhuǎn)化率還保持較高水平，但因?yàn)榉磻?yīng)器100’上部的合成氣量相對(duì)較小，使得總體上合成氣反應(yīng)生成甲醇的單程轉(zhuǎn)化率將急速下降，使得甲醇產(chǎn)量也會(huì)隨之下降；如果要保持甲醇產(chǎn)量，就需要加大未反應(yīng)的合成氣的循環(huán)量和循環(huán)次數(shù)，這無(wú)疑又增加了能耗。在催化劑使用壽命的中后期時(shí)，如果采用大幅提高催化劑床層110’溫度的方法來(lái)提高催化劑的活性，一方面會(huì)使催化劑使用壽命更快下降，另一方面會(huì)才產(chǎn)生更多的蠟(尤其在床層溫度高于280°c以上時(shí))。這樣，往往本來(lái)能使用較長(zhǎng)或更長(zhǎng)時(shí)間的床層催化劑更換的時(shí)間大為提前，而在反應(yīng)器100’上部還保持較高活性的催化劑也同反應(yīng)器100’下部幾乎無(wú)法使用的催化劑一同更換(一般使用過(guò)的甲醇合成催化劑更換時(shí)，整體反應(yīng)器100’的催化劑都和空氣接觸，一旦在空氣氛圍內(nèi)，尚有活性的催化劑也必將因快速中毒損壞而無(wú)法使用)，在經(jīng)濟(jì)上造成了浪費(fèi)?，F(xiàn)有DAVY技術(shù)中，甲醇合成塔為徑向流反應(yīng)器，在合成反應(yīng)器的上部，熱氣體需向下折流后才能流出塔外，在塔內(nèi)滯留時(shí)間較長(zhǎng)，造成移出反應(yīng)熱的速率較催化劑床層其他位置的反應(yīng)熱移出速率要慢，使得反應(yīng)器催化劑床層常常出現(xiàn)局部超溫，尤其當(dāng)床層溫度高于280°C時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生大量的蠟，同時(shí)使得催化劑活性加快衰減，間接地造成催化劑的浪費(fèi)?，F(xiàn)有DAVY技術(shù)中，汽包內(nèi)的鍋爐給水均從反應(yīng)器的底部進(jìn)入換熱管，吸收反應(yīng)熱后變成蒸汽循環(huán)回汽包，這樣，溫度較低的鍋爐給水在反應(yīng)器中下部時(shí)大量吸收反應(yīng)熱汽化形成高溫蒸汽，這些高溫蒸汽和接近催化劑床層溫度的高溫鍋爐給水吸收熱量的能力遠(yuǎn)低于溫度較低的鍋爐給水，使得反應(yīng)器上部產(chǎn)生的反應(yīng)熱不能及時(shí)被帶走，往往導(dǎo)致反應(yīng)器催化劑床層上部的溫度大大高出反應(yīng)器催化劑床層中下部的溫度。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型旨在提供一種氣固相催化反應(yīng)器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中合成氣在催化劑床層分布不均勻的技術(shù)問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種氣固相催化反應(yīng)器。該氣固相催化反應(yīng)器包括反應(yīng)器殼體，其側(cè)壁上形成有沿側(cè)壁切線方向延伸的氣體入口管線；催化劑床層，設(shè)置在反應(yīng)器殼體內(nèi)，與反應(yīng)器殼體之間形成環(huán)狀的旋流腔，催化劑床層為中空?qǐng)A柱體，催化劑床層的殼體上設(shè)置有與催化劑床層內(nèi)部相通的通孔；換熱裝置，設(shè)置在催化劑床層內(nèi)。進(jìn)一步地，反應(yīng)器的氣體入口管線包括多條，各氣體入口管線的高度位置相同或者不同，并且各氣體入口管線在俯視方向的投影均勻地圍繞在反應(yīng)器殼體的外周。進(jìn)一步地，反應(yīng)器的氣體入口管線包括第一氣體入口管線、第二氣體入口管線、第三氣體入口管線、及第四氣體入口管線，其中，第一氣體入口管線和第二氣體入口管線中心對(duì)稱地設(shè)置在催化劑床層的1/3高度處，第三氣體入口管線和第四氣體入口管線中心對(duì)稱地設(shè)置在催化劑床層的2/3高度處。進(jìn)一步地，催化劑床層的中軸線上設(shè)置有中心管，中心管的管壁上均勻地設(shè)置有中心管集氣孔，中心管上下兩端形成反應(yīng)生成氣出口。進(jìn)一步地，換熱裝置包括多條均勻地設(shè)置在催化劑床層內(nèi)的換熱管，其中，部分換熱管內(nèi)介質(zhì)的流動(dòng)方向與剩余部分的換熱管內(nèi)介質(zhì)的流動(dòng)方向相反。[0014]進(jìn)一步地，換熱裝置包括多組以催化劑床層的中軸線為中心，呈圓形排布的換熱管組，介質(zhì)的流動(dòng)方向不同的各換熱管組間隔排列。進(jìn)一步地，換熱裝置包括多組以催化劑床層的中軸線為中心，呈圓形排布的換熱管組，換熱管組內(nèi)介質(zhì)的流動(dòng)方向不同的換熱管之間間隔排列。進(jìn)一步地，換熱管與汽包相通，汽包內(nèi)的水進(jìn)入換熱管的管線上設(shè)置有調(diào)節(jié)閥，催化劑床層內(nèi)在換熱管附近設(shè)置有熱電偶，調(diào)節(jié)閥與熱電偶形成控制換熱管內(nèi)水的流量的控制回路。進(jìn)一步地，汽包與換熱管形成回路。進(jìn)一步地，汽包內(nèi)的水自上而下進(jìn)入的部分換熱管的管線上設(shè)置有用于調(diào)節(jié)水壓的變頻泵，該部分換熱管的出口端及多相泵的出口端分別設(shè)置有壓差計(jì)，壓差計(jì)與多相泵形成抑制蒸汽倒流的控制回路。本實(shí)用新型的氣固相催化反應(yīng)器，具有由套設(shè)在催化劑床層的殼體外周的殼體及催化劑床層的殼體形成的旋流腔，旋流腔通過(guò)催化劑床層殼體上設(shè)置的通孔與催化劑床層內(nèi)部相通，且旋流腔的氣體入口管線沿殼體的切線方向設(shè)置，使得反應(yīng)氣由氣體入口管線沿旋流腔切向方向進(jìn)入旋流腔。反應(yīng)氣切向進(jìn)入后將緊貼反應(yīng)器殼體內(nèi)壁做圓周旋流運(yùn)動(dòng)，然后反應(yīng)氣在圓周旋流的過(guò)程中向上下兩個(gè)方向擴(kuò)散旋流，反應(yīng)氣切向進(jìn)氣在旋流腔內(nèi)旋流的方式相對(duì)于直接徑向進(jìn)氣的方式將獲得更長(zhǎng)的停留時(shí)間，將有更長(zhǎng)的時(shí)間在旋流腔內(nèi)均勻旋流擴(kuò)散后再由通孔進(jìn)入催化劑床層在催化劑的作用下進(jìn)行反應(yīng)，使得反應(yīng)氣在反應(yīng)器整個(gè)催化劑床層軸向空間內(nèi)更為均勻分布。

說(shuō)明書附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本實(shí)用新型的一部分，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中圖1示出了現(xiàn)有davy技術(shù)合成反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2示出了現(xiàn)有davy技術(shù)合成的流程示意圖；圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的氣固相催化反應(yīng)器豎直剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4示出了根據(jù)圖3的A-A截面俯視結(jié)構(gòu)示意圖和根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的換熱管在氣固相催化反應(yīng)器內(nèi)的排布結(jié)構(gòu)示意圖；圖5示出了根據(jù)圖3的A-A截面俯視結(jié)構(gòu)示意圖和根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的換熱管在氣固相催化反應(yīng)器內(nèi)的另一種排布結(jié)構(gòu)示意圖；圖6示出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的氣固相催化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；圖7示出了根據(jù)圖6的B-B截面氣體入口管線在氣固相催化反應(yīng)器上的仰視結(jié)構(gòu)示意圖；圖8示出了根據(jù)圖6的C-C截面氣體入口管線在氣固相催化反應(yīng)器上的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖9示出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的調(diào)節(jié)閥與熱電偶形成控制換熱管內(nèi)水的流量的自動(dòng)控制回路的結(jié)構(gòu)示意圖；以及圖10根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的反應(yīng)器系統(tǒng)流程圖。
具體實(shí)施方式
需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本實(shí)用新型中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型。根據(jù)本實(shí)用新型一典型實(shí)施例，如圖3所示，氣固相催化反應(yīng)器包括反應(yīng)器殼體101、催化劑床層110和換熱裝置，其中，反應(yīng)器殼體101的側(cè)壁上形成有沿側(cè)壁切線方向延伸的氣體入口管線150 ;催化劑床層110設(shè)置在反應(yīng)器殼體101內(nèi)，與反應(yīng)器殼體101之間形成環(huán)狀的旋流腔140，催化劑床層110為中空?qǐng)A柱體，催化劑床層110的殼體上設(shè)置有與催化劑床層110內(nèi)部相通的通孔111，換熱裝置設(shè)置在催化劑床層110內(nèi)。本實(shí)用新型的氣固相催化反應(yīng)器，具有由套設(shè)在催化劑床層110的殼體外周的反應(yīng)器殼體101及催化劑床層110的殼體形成的旋流腔140，旋流腔140通過(guò)催化劑床層110殼體上設(shè)置的通孔111與催化劑床層Iio內(nèi)部相通，且旋流腔140的氣體入口管線150沿反應(yīng)器殼體101的側(cè)壁切線方向設(shè)置，使得反應(yīng)氣由氣體入口管線150沿旋流腔140切向方向進(jìn)入旋流腔140。反應(yīng)氣切向進(jìn)入后將緊貼反應(yīng)器殼體101的殼體內(nèi)壁做圓周旋流運(yùn)動(dòng)，然后反應(yīng)氣在圓周旋流的過(guò)程中向上下兩個(gè)方向擴(kuò)散旋流，反應(yīng)氣切向進(jìn)氣在旋流腔140內(nèi)旋流的方式相對(duì)于直接徑向進(jìn)氣的方式將獲得更長(zhǎng)的停留時(shí)間，將有更長(zhǎng)的時(shí)間在旋流腔140內(nèi)均勻旋流擴(kuò)散后再由通孔111進(jìn)入催化劑床層110在催化劑的作用下進(jìn)行反應(yīng)，使得反應(yīng)氣在反應(yīng)器整個(gè)催化劑床層110軸向空間內(nèi)更為均勻分布。本實(shí)用新型的氣固相催化反應(yīng)器特別適合于甲醇合成反應(yīng)過(guò)程，也可用于甲醚、甲胺、甲醚、氨合成和CO變換等化學(xué)過(guò)程。根據(jù)本實(shí)用新型一典型實(shí)施例，如圖3所示，催化劑床層110的中軸線上設(shè)置有中心管120，中心管120的管壁上均勻地設(shè)置有中心管集氣孔121，中心管120上下兩端開(kāi)口形成反應(yīng)生成氣出口 122。反應(yīng)氣進(jìn)入旋流腔140沿著軸向空間均勻分布后，通過(guò)催化劑床層110殼體上設(shè)置的通孔111進(jìn)入催化劑床層110，反應(yīng)氣沿徑向從內(nèi)到外通過(guò)催化劑床層110。反應(yīng)氣在催化劑的作用下部分反應(yīng)后形成反應(yīng)生成氣(含未進(jìn)行反應(yīng)的反應(yīng)氣)沿徑向通過(guò)中心管集氣孔121進(jìn)入到中心管120內(nèi)，然后反應(yīng)生成氣從上下兩端的反應(yīng)生成氣出口 122離開(kāi)反應(yīng)器。根據(jù)本實(shí)用新型一典型的實(shí)施例，從上下兩端的反應(yīng)生成氣出口 122離開(kāi)反應(yīng)器的兩股合成氣匯合后，進(jìn)入合成回路中間換熱器預(yù)熱即將進(jìn)入反應(yīng)器的反應(yīng)氣。優(yōu)選地，如圖4所示，反應(yīng)器的氣體入口管線150包括多條，各氣體入口管線150的高度位置相同或者不同，并且各氣體入口管線150在俯視方向的投影均勻地圍繞在反應(yīng)器殼體101的外周，使得反應(yīng)氣在旋流腔140內(nèi)更為均勻分布。優(yōu)選地，如圖6-8所示，反應(yīng)器的氣體入口管線150包括第一氣體入口管線151、第二氣體入口管線152、第三氣體入口管線153、及第四氣體入口管線154，其中，第一氣體入口管線151和第二氣體入口管線152中心對(duì)稱地設(shè)置在催化劑床層110的1/3高度處，第三氣體入口管線153和第四氣體入口管線154中心對(duì)稱地設(shè)置在催化劑床層110的2/3高度處，使得反應(yīng)氣在旋流腔140內(nèi)更為均勻分布，而不會(huì)出現(xiàn)在現(xiàn)有技術(shù)中進(jìn)入反應(yīng)器下部催化劑床層的合成氣大大多于進(jìn)入反應(yīng)器上部催化劑床層的合成氣這種合成氣分布不均的情況。[0037]優(yōu)選地，如圖10反應(yīng)器系統(tǒng)流程圖所示，換熱管130與汽包200相通，從汽包來(lái)的鍋爐給水進(jìn)入反應(yīng)器的換熱管130并部分汽化帶走合成反應(yīng)所產(chǎn)生的反應(yīng)熱，反應(yīng)溫度可通過(guò)換熱管130內(nèi)蒸汽的壓力和鍋爐給水的流量來(lái)調(diào)節(jié)。根據(jù)本實(shí)用新型一典型實(shí)施例，換熱裝置包括多條均勻地設(shè)置在催化劑床層110內(nèi)的換熱管130，其中，部分換熱管130內(nèi)介質(zhì)的流動(dòng)方向與剩余部分的換熱管130內(nèi)介質(zhì)的流動(dòng)方向相反。優(yōu)選地，汽包內(nèi)的水自上而下進(jìn)入的部分換熱管130的管線上設(shè)置有用于調(diào)節(jié)水壓的多相泵201，優(yōu)選為變頻泵，該部分換熱管130的出口端及多相泵201的出口端分別設(shè)置有壓差計(jì)，壓差計(jì)的壓差和多相泵201轉(zhuǎn)速形成自動(dòng)控制回路，以防止副產(chǎn)蒸汽倒串。如圖4所示，水自下而上進(jìn)入的換熱管131用白色圓圈表示，水自上而下進(jìn)入的換熱管132用黑色圓圈表示。這樣，既有自下而上的汽包200給水吸收反應(yīng)器下半部產(chǎn)生的反應(yīng)熱，又有自上而下的汽包給水取走反應(yīng)器上半部產(chǎn)生的反應(yīng)熱。根據(jù)本實(shí)用新型一種典型的實(shí)施例，如圖4所示，從汽包底部引出兩條鍋爐給水總管，第一條鍋爐給水總管分為兩路，一路給第一圓周換熱管組，該路汽包200給水自下而上進(jìn)入第一圓周換熱管組換熱管，另一路給第三圓周換熱管組，該路汽包200給水自下而上進(jìn)入第三圓周換熱管組換熱管，部分汽化或全部汽化后，離開(kāi)第一、三圓周換熱管組后匯成一路返回汽包進(jìn)行汽液分離；第二條鍋爐給水總管中的鍋爐給水先經(jīng)由多相泵201加壓后為兩路，一路給第二圓周換熱管組，該路汽包200給水自上而下進(jìn)入第二圓周換熱管組換熱管，另一路給第四圓周換熱管組，該路汽包200給水自上而下進(jìn)入第四圓周換熱管組換熱管，部分汽化或全部汽化后，離開(kāi)第二、四圓周換熱管組后匯成一路返回汽包進(jìn)行汽液分離，該返回汽包的管線和多相泵201出口安裝有壓差計(jì)，壓差計(jì)的壓差和多相泵201轉(zhuǎn)速形成自動(dòng)控制回路，多相泵201轉(zhuǎn)速根據(jù)壓差計(jì)壓差調(diào)整轉(zhuǎn)速，時(shí)刻保持多相泵201出口壓力高出第二、四圓周換熱管組出口壓力一定范圍，從而避免蒸汽倒竄。當(dāng)然，根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，換熱管不限于四圓周換熱管組，可以是更多組。優(yōu)選地，如圖4所示，換熱裝置包括多組以催化劑床層110的中軸線為中心，呈圓形排布的換熱管組，介質(zhì)的流動(dòng)方向不同的各換熱管組間隔排列，即各換熱管組按其內(nèi)介質(zhì)的流動(dòng)方向間隔排列。冷卻介質(zhì)相對(duì)流動(dòng)的換熱管徑向間隔圓周均布排列，使得催化劑床層軸向徑向的溫度變化均趨于平緩。優(yōu)選地，如圖5所示，換熱裝置包括多組以催化劑床層110的中軸線為中心，呈圓形排布的換熱管組，換熱管組內(nèi)介質(zhì)的流動(dòng)方向不同的換熱管之間間隔排列。冷卻介質(zhì)相對(duì)流動(dòng)的換熱管不是徑向間隔排列，而是在同一圓周上間隔均布排列，這種實(shí)施方式也可使得催化劑床層軸向徑向的溫度更為均勻。優(yōu)選地，汽包200水進(jìn)入換熱管130的管線上設(shè)置有調(diào)節(jié)閥160，催化劑床層110內(nèi)在換熱管130附近設(shè)置有熱電偶，調(diào)節(jié)閥160與熱電偶所測(cè)的溫度形成控制換熱管130內(nèi)水的流量的自動(dòng)控制回路。進(jìn)一步優(yōu)選地，汽包200與換熱管130形成回路，汽包設(shè)置有排污管線和鍋爐給水補(bǔ)水管線，來(lái)自汽包200中的鍋爐給水吸收反應(yīng)熱變成蒸汽返回汽包200，副產(chǎn)蒸汽從汽包200再進(jìn)入蒸汽管網(wǎng)使得這部分熱能獲得進(jìn)一步回收利用，可定期排污和及時(shí)將鍋爐給水補(bǔ)入汽包200中以保持汽包的物料和溫度的平衡、以及鍋爐給水水質(zhì)良好和汽包液位穩(wěn)定。綜上，采用本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的氣固相催化反應(yīng)器具有以下優(yōu)點(diǎn)1.本實(shí)用新型氣固相催化反應(yīng)器相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)更容易實(shí)現(xiàn)整個(gè)反應(yīng)器內(nèi)催化劑床層溫度的均勻分布，從而避免了現(xiàn)有技術(shù)中因合成反應(yīng)器催化劑床層溫度不均、或反應(yīng)溫度過(guò)高、或過(guò)反應(yīng)溫度過(guò)低等導(dǎo)致副產(chǎn)物過(guò)多的現(xiàn)象；2.本實(shí)用新型氣固相催化反應(yīng)器的催化劑床層溫度更易調(diào)節(jié)和控制；3.本實(shí)用新型氣固相催化反應(yīng)器的反應(yīng)器生產(chǎn)能力的擴(kuò)大既可通過(guò)加大反應(yīng)器直徑也可以通過(guò)加長(zhǎng)反應(yīng)器長(zhǎng)度和加寬中心管的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，更加靈活。以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種氣固相催化反應(yīng)器，其特征在于，包括 反應(yīng)器殼體(101)，其側(cè)壁上形成有沿側(cè)壁切線方向延伸的氣體入口管線(150)； 催化劑床層(110)，設(shè)置在所述反應(yīng)器殼體(101)內(nèi)，與所述反應(yīng)器殼體(101)之間形成環(huán)狀的旋流腔(140)，所述催化劑床層(110)為中空?qǐng)A柱體，所述催化劑床層(110)的殼體上設(shè)置有與所述催化劑床層(110)內(nèi)部相通的通孔(111)； 換熱裝置，設(shè)置在所述催化劑床層(110)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述反應(yīng)器的氣體入口管線(150)包括多條，各所述氣體入口管線(150)的高度位置相同或者不同，并且各所述氣體入口管線(150)在俯視方向的投影均勻地圍繞在所述反應(yīng)器殼體(101)的外周。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述反應(yīng)器的氣體入口管線(150)包括第一氣體入口管線(151)、第二氣體入口管線(152)、第三氣體入口管線(153)、及第四氣體入口管線(154)，其中，所述第一氣體入口管線(151)和所述第二氣體入口管線(152)中心對(duì)稱地設(shè)置在所述催化劑床層(110)的1/3高度處，所述第三氣體入口管線(153)和所述第四氣體入口管線(154)中心對(duì)稱地設(shè)置在所述催化劑床層(110)的2/3高度處。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述催化劑床層(110)的中軸線上設(shè)置有中心管(120)，所述中心管(120)的管壁上均勻地設(shè)置有中心管集氣孔(121)，所述中心管(120)上下兩端形成反應(yīng)生成氣出口(122)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述換熱裝置包括多條均勻地設(shè)置在所述催化劑床層(110)內(nèi)的換熱管(130)，其中，部分所述換熱管(130)內(nèi)介質(zhì)的流動(dòng)方向與剩余部分的所述換熱管(130)內(nèi)介質(zhì)的流動(dòng)方向相反。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述換熱裝置包括多組以所述催化劑床層(110)的中軸線為中心，呈圓形排布的換熱管組，介質(zhì)的流動(dòng)方向不同的各所述換熱管組間隔排列。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述換熱裝置包括多組以所述催化劑床層(110)的中軸線為中心，呈圓形排布的換熱管組，所述換熱管組內(nèi)介質(zhì)的流動(dòng)方向不同的換熱管之間間隔排列。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述換熱管(130)與汽包(200)相通，所述汽包(200)內(nèi)的水進(jìn)入所述換熱管(130)的管線上設(shè)置有調(diào)節(jié)閥(160)，所述催化劑床層(110)內(nèi)在所述換熱管(130)附近設(shè)置有熱電偶，所述調(diào)節(jié)閥(160)與所述熱電偶形成控制所述換熱管(130)內(nèi)水的流量的控制回路。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述汽包(200)與所述換熱管(130)形成回路。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述汽包(200)內(nèi)的水自上而下進(jìn)入的部分所述換熱管(130)的管線上設(shè)置有用于調(diào)節(jié)水壓的變頻泵，該部分所述換熱管(130)的出口端及多相泵(201)的出口端分別設(shè)置有壓差計(jì)，所述壓差計(jì)與所述多相泵(201)形成抑制蒸汽倒流的控制回路。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種氣固相催化反應(yīng)器。該氣固相催化反應(yīng)器包括反應(yīng)器殼體，其側(cè)壁上形成有沿側(cè)壁切線方向延伸的氣體入口管線；催化劑床層，設(shè)置在反應(yīng)器殼體內(nèi)，與反應(yīng)器殼體之間形成環(huán)狀的旋流腔，催化劑床層為中空?qǐng)A柱體，催化劑床層的殼體上設(shè)置有與催化劑床層內(nèi)部相通的通孔；換熱裝置，設(shè)置在催化劑床層內(nèi)。本實(shí)用新型的氣固相催化反應(yīng)器，反應(yīng)氣切向進(jìn)氣在旋流腔內(nèi)旋流的方式相對(duì)于直接徑向進(jìn)氣的方式將獲得更長(zhǎng)的停留時(shí)間，將有更長(zhǎng)的時(shí)間在旋流腔內(nèi)均勻旋流擴(kuò)散后才進(jìn)入催化劑床層在催化劑的作用下進(jìn)行反應(yīng)，使得反應(yīng)氣在反應(yīng)器整個(gè)催化劑床層軸向空間內(nèi)更為均勻分布。
文檔編號(hào)B01J8/02GK202823312SQ201220505638
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月28日
發(fā)明者唐煜, 胡先君, 余建良, 姜興劍, 湯中文, 李雪冰, 張清海, 閆國(guó)富, 馮長(zhǎng)志, 劉澤, 孫高攀, 鄭全海, 蘇旭東 申請(qǐng)人:神華集團(tuán)有限責(zé)任公司, 中國(guó)神華煤制油化工有限公司, 中國(guó)神華煤制油化工有限公司包頭煤化工分公司