[发明专利]一种气固相催化反应器

说明书

技术领域

本发明涉及化工设备技术领域，尤其涉及一种可用于气固相催化反应的反应器。

背景技术

固定床催化反应器是一种在化学工业和石油化工行业广泛应用的反应设备，对于合成氨、甲醇合成、合成气制甲烷等放热反应，常用的固定床催化反应器有轴向反应器和径向反应器。其中轴向反应器结构简单，容积率高，但流体通道收设备横截面的限制，床层阻力较大，同时对催化剂强度要求较高。相对轴向反应器而言，径向反应器的床层阻力小，但若用水冷换热，因需要采取强制手段使冷却水循环流动，例如设置内外气体分布筒，使得容积利用率小，结构复杂，催化剂效率低。

中国发明专利ZL93105920.8公开了一种等高压型甲醇和氨的联合生产装置，但结构复杂，阻力较大。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种结构简单安全、催化剂装量大、效果好、维修方便的气固相催化反应器。

一种气固相催化反应器，包括壳体和换热内件，所述的壳体顶部和底部分别设有进气口和出气口。所述的换热内件包括若干换热管，所述的换热管的两端分别与壳体内壁连接，连接处的壳体外壁上设有夹套。所述的换热管为两端弯曲的弯管。

作为一种优选，所述的壳体的内部中心设有中心换热管组，所述的中心换热管组包括上管箱、下管箱和若干中心换热管，所述的上管箱一端与中心换热管连接，另一端设有中心换热管组出水口；所述的下管箱一端与中心换热管连接，另一端设有中心换热管组进水口。所述的上管箱和下管箱的直径小于壳体顶部开口的直径，例如壳体顶部设置人孔时，上管箱和下管箱的直径小于人孔直径，使整个中心换热管组可以独立抽出壳体。

所述的夹套为单个或多个，可以是沿壳体一周的单个环形夹套，也可以是沿壳体一周呈均匀分布的多个夹套。根据夹套所在位置，分为出口夹套和进口夹套。

作为一种优选，所述的壳体外部还设有带法兰连接封头的外壳，外壳与壳体间构成换热介质夹套，与换热管上下端连接的壳体区域分别内凹构成进口夹套和出口夹套，出口夹套的下部封闭，使换热介质夹套中进口夹套所在区域与出口夹套所在区域不连通。这种情况适用于对已有带壳体反应器的改造项目，可利用已有反应器的外壳，单独制造壳体和换热内件后与外壳配合使用，大大降低改造成本。

本发明反应器使用时，催化剂装填在换热管间空隙，换热管内为饱和沸腾水作为换热介质吸收反应热。反应气从壳体上部的进气口进入反应器内反应，反应后从下部出气口出反应器，饱和沸腾水从换热介质进口进入进口夹套并分布到各换热管内，与管间流动的反应气逆流换热，换热后再汇集到出口夹套，并从换热介质出口出反应器，去汽包分离蒸汽。壳体内设有中心换热管组时，大部分饱和沸腾水从换热介质进口进入各换热管，与反应气逆流换热，小部分饱和沸腾水从壳体下部的中心换热管组进水口、下管箱进入中心换热管组，逆流换热后经上管箱、中心换热管组出水口出反应器去汽包。

本发明反应器应用时，可外接汽包和循环泵，出反应器的换热介质送去汽包分离蒸汽，再自然循环或经循环泵强制循环到换热介质进口进入反应器。

本发明装置具有以下优点：

1.采用特殊紧凑的布管方式，可以布置较多的换热管，强化移热能力。

2.换热管两端弯曲焊接在壳体上，可以解决热应力造成的换热管伸缩问题，使其结构可靠性增加，同时便于制造和维修，维修时只需打开外部夹套即可，中心换热管组也可单独抽出维修，抽出后反应器内可进人，有较大的操作空间。

3.取消了大管板和大法兰，降低了投资。

4.适用于反应器新建和改造项目，灵活方便。

附图说明

图1为本发明实施例1的反应器结构示意图。

图2为本发明实施例1的反应器使用时的工艺流程简图。

图3为本发明实施例2的反应器结构示意图。

图4为本发明实施例2的反应器使用时的工艺流程简图。

附图标记说明：

1-壳体2-换热管3-进气口4-出气口5-中心换热管组出水口6-中心换热管组进水口7a-上管箱7b-下管箱8-中心换热管9-换热介质夹套9a-出口夹套9b-进口夹套91-换热介质出口92-换热介质进口10-人孔11-催化剂卸出口12-汽包13-循环泵14-外壳15-法兰

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的进行详细的描述。

实施例1