專利名稱：絕熱－管殼外冷復(fù)合式反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于化工反應(yīng)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種固定床催化反應(yīng)器。
工業(yè)上，對于具有強放熱的合成反應(yīng)，常采用管殼外冷式反應(yīng)器或多段冷激式反應(yīng)器。前者如德國Lurgi管殼型合成塔，該反應(yīng)器床層溫度平穩(wěn)，操作便利，以較高位能回收能量以產(chǎn)生動力蒸汽而得到應(yīng)用。但是也存在如下一些顯著的缺點1.原料氣進入反應(yīng)器后，不能立即達到反應(yīng)溫度，反應(yīng)器上部管內(nèi)溫度較低，大約有25％左右的床層，溫度低于反應(yīng)溫度30℃，影響了反應(yīng)正常進行，致使單塔生產(chǎn)能力較低。2.當原料氣中有害組分如硫、氯等濃度較高時，使管內(nèi)的觸媒很快中毒，影響了觸媒的使用壽命。后者如英國I.C.I多段冷激合成塔，該反應(yīng)器單塔生產(chǎn)能力大，結(jié)構(gòu)簡單，但氣體返混嚴重，操作控制難度較大，能量回收利用不合理。
上述反應(yīng)器的這些缺點，影響了工業(yè)生產(chǎn)，必須開發(fā)研究新型的反應(yīng)器。本實用新型的目的在于克服上述反應(yīng)器存在的缺點，開發(fā)研究一種單塔生產(chǎn)能力大、操作控制簡便、觸媒壽命長、能量利用合理、高效率的反應(yīng)器。
本實用新型的構(gòu)思是在反應(yīng)器內(nèi)，上部設(shè)置一段絕熱反應(yīng)段，該反應(yīng)段有兩個作用1.當原料氣進入反應(yīng)器后，即在絕熱段利用自身反應(yīng)熱迅速升高溫度，達到反應(yīng)所需溫度，提高了反應(yīng)效率。2.該絕熱段還有過濾毒物的作用，當原料氣中有害組分濃度較高時，可以在絕熱段得以除盡，不致影響下部主體反應(yīng)段的觸媒活性，大大提高了主反應(yīng)段觸媒的使用壽命。
按照上述構(gòu)思，發(fā)明人設(shè)計開發(fā)了一種絕熱一管殼外冷復(fù)合式反應(yīng)器。附圖
為該反應(yīng)器的示意圖，上管板3焊接于反應(yīng)器筒體2的中部，將反應(yīng)器分為上、下兩個部分，上管板3上面放置觸媒4，為絕熱反應(yīng)段，其高度為反應(yīng)器總高度的10％～35％，觸媒用量為觸媒總量的15％～35％，并設(shè)有一帶有環(huán)形氣體分布器7的進氣付管6，其作用為當絕熱反應(yīng)段的溫度超過反應(yīng)所需溫度時，可由少量原料氣通過付管6進入反應(yīng)器，不致溫度過高而燒壞觸媒，上、下管板3、1用充滿觸媒的列管9連接，管外通入冷卻水，借以移走熱量，產(chǎn)生蒸汽，為管殼外冷反應(yīng)段。原料氣由反應(yīng)器頂部通過氣體分布器5進入絕熱反應(yīng)段。由絕熱段升高了溫度并達到反應(yīng)溫度的氣體進入下部的管殼外冷反應(yīng)段繼續(xù)反應(yīng)，然后由底部流出反應(yīng)器。為了防止反應(yīng)器床層局部過冷，所需冷卻水由多只深入反應(yīng)器的進水管10進入殼程，蒸汽由蒸汽出口管8流出。
該反應(yīng)器與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有顯著的優(yōu)點，操作控制容易，單塔生產(chǎn)能力大。該復(fù)合式反應(yīng)器比同樣直徑的反應(yīng)器生產(chǎn)能力大20％，主反應(yīng)段的觸媒壽命比原有反應(yīng)器提高了一倍以上且能量利用合理，具有較大的工業(yè)應(yīng)用前景。
本復(fù)合式反應(yīng)器可用于甲醇合成、氨合成及其他強放熱反應(yīng)的有機合成。
實施例反應(yīng)器筒體內(nèi)徑為2.8米，絕熱反應(yīng)段高度為0.7～1米，管殼外冷反應(yīng)段高度為5.8～6.0米，采用國產(chǎn)C3a2型低壓銅基催化劑，催化劑總用量為24.3米3，絕熱反應(yīng)段催化劑用量為4.3～4.8米3，管殼外冷反應(yīng)段采用48×2的不銹鋼管2200根，進氣付管采用48×2的不銹鋼管。操作參數(shù)如下壓力為5.0MPa，絕熱反應(yīng)段溫度為220～240℃，管殼外冷反應(yīng)段溫度為240～255℃，進氣量為150000標準米3/時進氣組成CO 10.5％，CO23.5％，H268.0％，N2+CH411.5％，CH4OH 0.5％，用本實用新型反應(yīng)器生產(chǎn)甲醇，每天可獲甲醇330噸，與相同直徑的管殼外冷反應(yīng)器相比，產(chǎn)量提高15％，與相同直徑的絕熱—冷激反應(yīng)器相比，達到同一產(chǎn)量，催化劑節(jié)省30％。
權(quán)利要求1.一種絕熱—管殼外冷復(fù)合式反應(yīng)器，由筒體(2)、觸媒(4)、列管(9)、上管板(3)、下管板(1)、進水管(10)等部件組成，其特征在于上管板(3)焊接于反應(yīng)器中部，將反應(yīng)器分割為兩個部分上管板(3)上面堆滿觸媒(4)，為絕熱反應(yīng)段；上、下管板(3)、(1)用裝滿觸媒(4)的列管(9)相連接，為管殼外冷反應(yīng)段。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于絕熱反應(yīng)段的高度為反應(yīng)器總高度的10％～35％；絕熱反應(yīng)段的觸媒用量為觸媒總量的10％～30％。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于絕熱反應(yīng)段中有一進氣付管(6)。
4.據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于冷卻水通過多只深入反應(yīng)器內(nèi)的進水管(10)進入殼程。
專利摘要本實用新型設(shè)計了一種絕熱－管殼外冷復(fù)合式反應(yīng)器,反應(yīng)器分為上、下兩個部分,上部為絕熱反應(yīng)段,下部為管殼外冷反應(yīng)段,具有操作容易,單塔生產(chǎn)能力比相同直徑的管殼外冷反應(yīng)器大20%,觸媒壽命長,能量回收利用合理等優(yōu)點,可廣泛用于甲醇合成,氨合成和具有強放熱反應(yīng)的有機合成工業(yè)。
文檔編號B01J8/02GK2284099SQ9622225
公開日1998年6月17日 申請日期1996年11月18日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月18日
發(fā)明者房鼎業(yè), 張成芳, 應(yīng)衛(wèi)勇, 朱炳辰 申請人:華東理工大學