一種軸徑向等溫反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及到一種軸徑向等溫反應(yīng)器，包括設(shè)有氣體入口和氣體出口的殼體，套設(shè)在殼體內(nèi)的第一筒體，套設(shè)在第一筒體內(nèi)的第二筒體，第一筒體與殼體之間具有氣流通道；第一筒體設(shè)置在內(nèi)支撐件上并位于第一隔熱層和第二隔熱層之間，第一筒體的側(cè)壁上均布有多個(gè)連通氣流通道和第一筒體內(nèi)腔的進(jìn)氣孔；第二筒體的側(cè)壁上間隔設(shè)有多個(gè)集氣孔，第二筒體的上端口封閉，下端口連通所述氣體出口；其特征在于反應(yīng)區(qū)內(nèi)還設(shè)有至少一個(gè)冷卻單元，冷卻單元的入口連接冷媒輸入管道，冷卻單元的出口連接輸出管道。本實(shí)用新型能及時(shí)移除反應(yīng)熱，有效控制反應(yīng)區(qū)溫度，使得反應(yīng)向著正方向進(jìn)行，同時(shí)軸徑向進(jìn)料能夠有效避免壓降，反應(yīng)區(qū)的懸空設(shè)置解決了熱膨脹的問題。
【專利說明】
一種軸徑向等溫反應(yīng)器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及到化工設(shè)備，具體指一種軸徑向等溫反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]變換反應(yīng)是將CO與H2O在催化劑作用下生成CO2和H2的放熱反應(yīng)，現(xiàn)有的工藝中，反應(yīng)器一般為絕熱式反應(yīng)器。為了避免反應(yīng)器的超溫，通常采用高水氣比和低水氣比兩種工藝，但是不論是高水氣比流程還是低水氣比流程，都避免不了床層溫度的大幅度提高。由于反應(yīng)平衡受制于反應(yīng)溫度，對于變換放熱反應(yīng)，在溫度高于催化劑起活溫度的基礎(chǔ)上，溫度越低越有利于反應(yīng)向正方向進(jìn)行。因此為了推動(dòng)反應(yīng)向正方向進(jìn)行，必須經(jīng)過一段絕熱反應(yīng)器，然后降溫，繼續(xù)反應(yīng)，直至反應(yīng)深度滿足生產(chǎn)需求。
[0003]所以，現(xiàn)有的絕熱變換反應(yīng)流程，都是多段反應(yīng)、多段降溫，均存在流程過長、壓降過大的問題。
[0004]為克服以上缺陷，CN102059078A提出了《一種等溫徑向變換反應(yīng)器》，其將換熱器和反應(yīng)器集成在一起。集成在反應(yīng)器中的換熱器為固定管板式，在兩塊管板之間有一催化劑框，催化劑分布于管板和催化劑框組成空間中。原料氣頂部的入口進(jìn)入反應(yīng)器，通過催化劑框與反應(yīng)器間的環(huán)隙空間徑向進(jìn)入催化劑床層，然后由中心管出反應(yīng)器。反應(yīng)熱由分布于催化劑床層中的換熱管移除反應(yīng)器。等溫設(shè)計(jì)解決了反應(yīng)床層溫度過高的問題。徑向設(shè)計(jì)在滿足壓降的同時(shí)可以適當(dāng)增大長徑比，從而解決了大規(guī)模裝置中由于氣量大，催化劑裝填多，反應(yīng)器超限的問題。
[0005]CN103071431A公開了《一種用于耐硫變換工藝的軸徑向反應(yīng)器結(jié)構(gòu)》，其包括殼體，殼體的頂部設(shè)有氣流入口，殼體的底部設(shè)有氣流出口；其特征在于該反應(yīng)器結(jié)構(gòu)還包括第一氣體分布器、用于對氣流進(jìn)行二次再分布后進(jìn)入催化劑床層的第二氣體分布器，第二氣體分布器的外筒體與所述殼體的內(nèi)壁之間間隔有間隙，和設(shè)置在第二氣體分布器內(nèi)的氣體收集器;第二氣體分布器的封蓋與第一氣體分布器的罩網(wǎng)之間間隔有間隙；第二氣體分布器的上方還設(shè)有格柵，所述格柵和所述罩網(wǎng)之間填充有由耐火球構(gòu)成的第二隔熱層。該反應(yīng)器具有殼體壁溫低、壓降低、設(shè)備直徑小、催化劑死區(qū)小、反應(yīng)器空間利用率高、設(shè)備材質(zhì)要求低、設(shè)備重量輕等特點(diǎn)，但是仍然存在反應(yīng)超溫的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀提供一種能有效控制催化劑床層溫度且壓降低、空間利用率高的軸徑向等溫反應(yīng)器。
[0007]本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:該軸徑向等溫反應(yīng)器，包括:
[0008]殼體，殼體的頂部設(shè)有氣體入口，殼體的底部設(shè)有氣體出口；
[0009]第一筒體，套設(shè)在所述殼體內(nèi)，并與殼體的內(nèi)壁之間具有間隙，該間隙形成連通所述氣體入口的氣流通道;第一筒體設(shè)置在內(nèi)支撐件上，所述內(nèi)支撐件設(shè)置在所述殼體的內(nèi)壁上;第一隔熱層填充在所述殼體的底部并位于所述第一筒體的下方;第一筒體的上端口上設(shè)有第二隔熱層，第一筒體的側(cè)壁上均布有多個(gè)連通所述氣流通道和第一筒體內(nèi)腔的進(jìn)氣孔；
[0010]第二筒體，套設(shè)在所述第一筒體內(nèi)，其側(cè)壁上間隔設(shè)有多個(gè)集氣孔，第二筒體的上端口封閉，下端口連通所述氣體出口 ；
[0011 ]所述第一筒體和第二筒體之間為反應(yīng)區(qū)；
[0012]其特征在于所述反應(yīng)區(qū)內(nèi)還設(shè)有至少一個(gè)冷卻單元，所述冷卻單元的入口連接冷媒輸入管道，所述冷卻單元的出口連接輸出管道。
[0013]較好的，所述冷卻單元有多個(gè)，間隔設(shè)置在所述第一筒體和第二筒體之間的反應(yīng)區(qū)內(nèi)。
[0014]冷卻單元的結(jié)構(gòu)可以有多種，較好的，所述冷卻單元包括縱向設(shè)置在所述反應(yīng)區(qū)內(nèi)的腔室，各所述腔室以所述第二筒體為中心呈放射狀布置;各所述腔室的入口均連接所述輸入管道，各所述腔室的出口均連接所述輸出管道;各所述冷卻單元設(shè)置在支架上，所述支架橫向設(shè)置在所述殼體內(nèi)。
[0015]所述腔室的內(nèi)壁上間隔設(shè)有多個(gè)所述腔室的凸起。凸起的設(shè)置能增加流體的湍流，提高傳熱效率，在達(dá)到相等傳熱量的情況下，換熱面積更小，減省了設(shè)備投資。
[0016]所述凸起可以有多種結(jié)構(gòu)，較好的，可以將所述腔室相對的兩側(cè)內(nèi)壁對向焊接，焊點(diǎn)即為所述凸起。
[0017]作為改進(jìn)，所述輸入管道包括設(shè)置在所述殼體內(nèi)的輸入環(huán)管，所述輸入環(huán)管上連接有輸入分支管，所述輸入分支管連接所述冷卻單元的入口，所述輸入環(huán)管還連接有多根連接界外冷媒的冷媒管，各所述冷媒管均布在所述輸入環(huán)管上；
[0018]所述輸出管道包括設(shè)置在所述殼體內(nèi)的輸出環(huán)管，所述輸出環(huán)管上連接有輸出分支管，所述輸出分支管連接所述冷卻單元的出口，所述輸出環(huán)管還連接有多根將換熱后的冷媒送出界外的提升管，各所述提升管沿所述輸入環(huán)管均布。該結(jié)構(gòu)冷媒進(jìn)出流速快且均勻，換熱效果好。
[0019]各所述提升管的中間段可以為膨脹節(jié)。該方案能有效解決提升管的熱膨脹問題。
[0020]考慮到不同規(guī)格的反應(yīng)器，尤其是大尺寸的反應(yīng)器，各區(qū)域間的反應(yīng)程度不同，放熱情況也不同，所述冷卻單元可以有多組，每組包括多個(gè)冷卻單元，各組冷卻單元分別間隔布置在不同的子反應(yīng)區(qū)內(nèi)，各所述子反應(yīng)區(qū)沿所述反應(yīng)區(qū)的徑向依次布置。
[0021]每組中的各所述冷卻單元均布在各自對應(yīng)的子反應(yīng)區(qū)內(nèi)。
[0022]本實(shí)用新型通過在反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)置換熱通道，來及時(shí)移除反應(yīng)熱，從而能夠有效控制反應(yīng)區(qū)溫度，使得反應(yīng)向著正方向進(jìn)行，同時(shí)軸徑向進(jìn)料能夠有效避免壓降，并且反應(yīng)區(qū)的懸空設(shè)置有效解決了反應(yīng)過程中熱膨脹的問題。
【附圖說明】
[0023]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1的縱向剖視示意圖；
[0024]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例1的橫向剖視示意圖；
[0025]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例1中換熱通道的橫向剖視圖；
[0026]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例1中腔室的橫向剖視圖；
[0027]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例2的橫向剖視圖
【具體實(shí)施方式】
[0028]以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0029]實(shí)施例1
[0030 ] 如圖1至圖4所示，該軸徑向等溫反應(yīng)器，包括:
[0031 ]殼體I，包括中間段筒體13和連接在筒體兩端的上封頭14和下封頭15，也可以根據(jù)需要選用現(xiàn)有技術(shù)中其它結(jié)構(gòu)的殼體;殼體的頂部即上封頭的頂部設(shè)有氣體入口 U，殼體的底部即下封頭的底部設(shè)有氣體出口 12。
[0032]第一隔熱層4，填充在下封頭15內(nèi)，包括底層的耐熱火球41和上層的第一催化劑層42 ο
[0033]內(nèi)支撐件6，本實(shí)施例為支撐環(huán)板，橫向焊接在殼體I內(nèi)，位于第一催化劑層42的上方，用于支撐連接第一筒體2。支撐環(huán)板與下封頭之間自下而上依次填充有耐火球?qū)?1和催化劑層42，兩個(gè)形成第一隔熱層4。
[0034]第一筒體2，套設(shè)在筒體13內(nèi)并設(shè)置在內(nèi)支撐件(圖中未示出)上，內(nèi)支撐件連接在殼體的內(nèi)壁上，并與殼體的內(nèi)壁之間具有間隙，該間隙形成氣流通道21，氣流通道21連通上封頭內(nèi)腔，上封頭內(nèi)腔連通氣體入口 11。為了使原料氣分布更均勻，可以在氣體入口 11上設(shè)置氣體分布器(圖中未示出)。第一筒體的側(cè)壁上均布有多個(gè)連通氣流通道21和第一筒體內(nèi)腔的進(jìn)氣孔22。
[0035]第二隔熱層7，為耐火球?qū)?，堆設(shè)在催化劑床層和鏤空的擋板71之間；擋板71設(shè)置在第一筒體3的上端口上，并與殼體的內(nèi)壁之間具有間隙。
[0036]第二筒體3，用于收集合成氣并將其送出殼體，套設(shè)在第一筒體2內(nèi)，其上端口封閉，其側(cè)壁上間隔設(shè)有多個(gè)集氣孔31，其下端口穿過第一隔熱層4連接氣體出口 12。第二筒體3的高度低于冷卻單元5。
[0037]第一筒體和第二筒體之間填充有催化劑，形成反應(yīng)區(qū)。
[0038]冷卻單元5，有多個(gè)，用于及時(shí)移除催化劑床層內(nèi)的熱量，包括縱向設(shè)置在反應(yīng)區(qū)內(nèi)的多個(gè)腔室51，各腔室51以第二筒體3為中心呈放射狀布置;本實(shí)施例中的腔室由兩塊豎向設(shè)置的鋼板54對焊而成，并且在腔室相對的內(nèi)壁面上間隔設(shè)有多個(gè)凸起53，凸起的結(jié)構(gòu)可以有多種，例如采用凸柱，本實(shí)施例中的凸起是在腔室內(nèi)部的焊點(diǎn)，用于擾動(dòng)冷媒，形成湍流，提高傳熱效果。各腔室的上端設(shè)有出口，出口連接輸出管道52。輸出管道52包括設(shè)置在殼體I內(nèi)的輸出環(huán)管521，輸出環(huán)管上連接有輸出分支管522，輸出分支管522連接冷卻單兀的出口，輸出環(huán)管521還連接有多根將換熱后的冷媒送出界外的提升管523，各提升管沿輸出環(huán)管521均布;各提升管的中部為膨脹節(jié)524。
[0039]本實(shí)施例中該冷卻單元支撐設(shè)置在支架54上。支架54為橫向焊接在下封頭內(nèi)壁上的“井”字形支架。
[0040]各腔室的下端設(shè)有冷媒入口，各冷媒入口均連接輸入管道51。輸入管道51包括設(shè)置在殼體I內(nèi)的輸入環(huán)管511，輸入環(huán)管上連接有輸入分支管512，輸入分支管512連接冷卻單元的入口，輸入環(huán)管511還連接有多根連接界外冷媒的冷媒管513，各冷媒管均布在輸入環(huán)管511上。
[0041]原料氣經(jīng)由氣體入口進(jìn)入氣體分布器內(nèi)，經(jīng)氣體分布器第一次分布后，進(jìn)入上封頭內(nèi)，部分氣流經(jīng)由第二隔熱層軸向進(jìn)入反應(yīng)區(qū)，大部分氣流進(jìn)入氣流通道，經(jīng)由各進(jìn)氣孔進(jìn)入到反應(yīng)區(qū)內(nèi)，反應(yīng)過程中所產(chǎn)生的熱量，被各冷卻單元內(nèi)的冷媒及時(shí)帶走，反應(yīng)生成的合成氣經(jīng)由各集氣孔進(jìn)入第二筒體內(nèi)，從下部氣體出口排出殼體。
[0042]由于將整個(gè)反應(yīng)區(qū)懸空設(shè)置，且在提升管上設(shè)置了膨脹節(jié)，有效解決了等溫反應(yīng)器中由于溫度差而引起的熱膨脹問題。
[0043]實(shí)施例2
[0044]如圖5所示，本實(shí)施例中的冷卻單元5，有兩組，每組均包括多個(gè)冷卻單元5，。反應(yīng)區(qū)在徑向方向上分為兩個(gè)依次布置的子反應(yīng)區(qū)，各組的冷卻單元分別間隔布置在對應(yīng)的子反應(yīng)區(qū)內(nèi)。
[0045]根據(jù)反應(yīng)器的規(guī)格，也可以設(shè)置更多個(gè)子反應(yīng)區(qū)。
[0046]該結(jié)構(gòu)能夠根據(jù)反應(yīng)區(qū)域的放熱情況更均勻地移熱，反應(yīng)控制更好。
[0047]其余內(nèi)容與實(shí)施例1相同。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種軸徑向等溫反應(yīng)器，包括: 殼體(I)，殼體(I)的頂部設(shè)有氣體入口( 11)，殼體的底部設(shè)有氣體出口( 12); 第一筒體(2)，套設(shè)在所述殼體(I)內(nèi)，并與殼體的內(nèi)壁之間具有間隙，該間隙形成連通所述氣體入口(11)的氣流通道(21);第一筒體(2)設(shè)置在內(nèi)支撐件上，所述內(nèi)支撐件設(shè)置在所述殼體的內(nèi)壁上;第一隔熱層(4)填充在所述殼體的底部并位于所述第一筒體2的下方；第一筒體的上端口上設(shè)有第二隔熱層，第一筒體的側(cè)壁上均布有多個(gè)連通所述氣流通道(21)和第一筒體內(nèi)腔的進(jìn)氣孔(22); 第二筒體(3)，套設(shè)在所述第一筒體(2)內(nèi)，其側(cè)壁上間隔設(shè)有多個(gè)集氣孔(31)，第二筒體的上端口封閉，下端口連通所述氣體出口( 12); 所述第一筒體2和第二筒體3之間為反應(yīng)區(qū)； 其特征在于所述反應(yīng)區(qū)內(nèi)還設(shè)有至少一個(gè)冷卻單元(5、5’)，所述冷卻單元的入口連接冷媒輸入管道(51)，所述冷卻單元的出口連接輸出管道(52)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸徑向等溫反應(yīng)器，其特征在于所述冷卻單元(5、5’)有多個(gè)，間隔設(shè)置在所述第一筒體(2)和第二筒體(3)之間的反應(yīng)區(qū)內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軸徑向等溫反應(yīng)器，其特征在于所述冷卻單元(5、5’)包括縱向設(shè)置在所述反應(yīng)區(qū)內(nèi)的腔室(51)，各所述腔室(51)以所述第二筒體(3)為中心呈放射狀布置;各所述腔室的入口均連接所述輸入管道(51 )，各所述腔室的出口均連接所述輸出管道(52);各所述冷卻單元設(shè)置在支架(54)上，所述支架(54)橫向設(shè)置在所述殼體(I)內(nèi)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軸徑向等溫反應(yīng)器，其特征在于所述腔室(51)的內(nèi)壁上間隔設(shè)有多個(gè)所述腔室的凸起(53)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的軸徑向等溫反應(yīng)器，其特征在于所述腔室相對的兩側(cè)壁對向焊接，對接的焊點(diǎn)即為所述凸起(53)。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一權(quán)利要求所述的軸徑向等溫反應(yīng)器，其特征在于所述輸入管道(51)包括設(shè)置在所述殼體(I)內(nèi)的輸入環(huán)管(511)，所述輸入環(huán)管上連接有輸入分支管(512)，所述輸入分支管(512)連接所述冷卻單元的入口，所述輸入環(huán)管(511)還連接有多根連接界外冷媒的冷媒管(513)，各所述冷媒管均布在所述輸入環(huán)管(511)上； 所述輸出管道(52)包括設(shè)置在所述殼體I內(nèi)的輸出環(huán)管(521)，所述輸出環(huán)管上連接有輸出分支管(522)，所述輸出分支管(522)連接所述冷卻單元的出口，所述輸出環(huán)管(521)還連接有多根將換熱后的冷媒送出界外的提升管(523)，各所述提升管沿所述輸出環(huán)管(521)均布。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的軸徑向等溫反應(yīng)器，其特征在于各所述提升管的中間段為膨脹節(jié)。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的軸徑向等溫反應(yīng)器，其特征在于所述冷卻單元有多組，每組包括多個(gè)冷卻單元，各組冷卻單元分別間隔布置在不同的子反應(yīng)區(qū)內(nèi)，各所述子反應(yīng)區(qū)沿所述反應(yīng)區(qū)的徑向依次布置。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的軸徑向等溫反應(yīng)器，其特征在于每組中的各所述冷卻單元均布在各自對應(yīng)的子反應(yīng)區(qū)內(nèi)。
【文檔編號】B01J8/02GK205462147SQ201620081671
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月27日
【發(fā)明人】胡力, 劉英明, 邢濤, 傅建敏, 趙國忠, 李鳳清, 龐睿, 陸亞東, 王偉, 劉芹
【申請人】中石化寧波工程有限公司, 中石化寧波技術(shù)研究院有限公司, 中石化煉化工程（集團(tuán)）股份有限公司, 德艾柯工程技術(shù)（上海）有限公司