[实用新型]用于催化反应的绝热固定床反应器

说明书

                             技术领域

本实用新型涉及一种用于催化反应的绝热固定床反应器。

                            背景技术

反应器依据是否与环境交换热量可分为绝热式和换热式，其中绝热式反应器在化工生产中占有很大比例。这是因为换热式反应器与绝热式反应器相比存在很多缺点，如反应器内多采用列管换热装置，因列管数目受工艺局限不能过多进而限制了催化剂的装填量；换热装置大大增加了设备投资及运行成本；操作工艺较复杂。相反，绝热式反应器因其设备投资小、催化剂装填量大且装卸方便、运行成本低及操作简便等优点，已成为工业反应器设计的首选。但由于在工业生产中因催化剂装填量大，反应放热量大，反应器热损失小，所以容易获得绝热条件；相反，实验室中催化剂装填量少，反应放热量少，散热快，无法得到真实的绝热温升。所以绝热操作在小型反应装置上很难模拟。孙兆林等在石油化工高等学校学报2000年第13卷第1期“轻烃芳构化的系统研究”中提到对反应器器壁散热和保温材料吸热进行补偿，实现小型装置的模拟绝热操作，并探索芳构化的绝热反应工艺。

                                发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是现有技术在进行催化反应过程中，所用的绝热固定床反应器存在反应物料在催化剂床层上分布不均和反应器散热严重不能保证绝热的问题，提供一种新的用于催化反应的绝热固定床反应器。该反应器具有物料在催化剂床层分布均匀、反应器径向散热小，绝热效果好的特点。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：一种用于催化反应的绝热固定床反应器，包括加热炉、由预热段和反应段组成的圆管和温度控制元件；圆管置于加热炉内，圆管的预热段进料口一端安装有分布器，圆管的预热段外管壁至加热炉外壳间依次安置有加热炉瓦和电加热丝；圆管的反应段外管壁至加热炉壁间依次安置有保温层、加热炉瓦和电加热丝，圆管的反应段内装载催化剂床层；所有的电加热丝与温度控制元件相连接。

上述技术方案中，预热段管或反应段管的长径比优选范围为6～60∶1。气体分布器为筒形，筒壁上开圆孔，开孔率为20～80％。圆管的预热段、反应段和加热炉优选方案为轴向同一中心线。加热炉优选方案为径向开启式。电加热丝与加热炉外壳中间优选方案为还安置有保温材料。

本实用新型在反应段外管壁有多段测温，根据所测温度进行多段温度补偿，达到了绝热效果；预热段与反应段轴向同一中心线相连，结构紧凑，减少了散热；预热段的进料口安装有分布器，从而有利于气液物料的均匀混合，消除了沟流现象，使反应床层的温度更均匀。试验证明，本实用新型的反应器操作简便，温度控制精度较高，实验数据真实可靠，较好地模拟了绝热反应器，取得了较好的技术效果。

                 附图说明

图1为本实用新型的绝热反应器示意图。

图1中1为圆管预热段，2为圆管反应段，3为分布器，4为电加热丝，5为反应管壁测温热电偶，6为保温层测温热电偶，7为预热段测温热电偶，8为加热炉瓦，9为内保温层，10为外保温层，11为温度控制元件。

具体的工作原理为：反应物料在分布器3中均匀分散后进入预热段1，预热段内装填有惰性填料，可进一步对反应物料进行分散并加热到需要的反应温度。反应物料经预热后进入反应段2内的催化剂床层进行反应。反应管壁的测温热电偶5可测得每一反应段的温度，根据此温度控制电加热丝4给予温度补偿，使得相对应的保温层中的测温热电偶6所测得的温度与反应管壁的温度一致，以消除反应管壁与相对应的内保温层9的温差，减少反应床层向外的热传递，达到拟绝热效果。

下面通过实施例对本实用新型做进一步的阐述

                           具体实施方式

【实施例1～3】

将金属负载型催化剂100毫升装入尺寸为Φ27×3×300毫米的圆管中，在催化剂上部装所需高度的惰性填料，在惰性填料上部装气体分布器。从圆管上部通入氮气置换管内空气，待管内氧浓度低于0.2％时通入氢气置换氮气。置换完毕后对圆管升温，待温度升至50℃时通入液体物料和氢气，在圆管内的催化剂床层上发生放热反应。温度分布为：

工艺条件：液体流量0.9升/小时，氢气流量36升/小时，反应段入口温度40℃，进行加氢反应。

反应结果：加氢转化率90～100％。