[实用新型]一种将催化剂装于换热管之间的等温固定床反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种等温固定床反应器，尤其涉及一种将催化剂装于换热管之间的等温固定床反应器，该等温固定反应器可以是轴径向反应器、纯轴向反应器或纯径向反应器。

背景技术

随着化工生产的发展，为适应不同的传热要求和传热方式，出现多种固定床反应器的结构形式，其中尤以利用气态的反应物料，通过由固体催化剂所构成的床层进行反应的气固相催化反应器在化工生产中应用最为广泛。

固定床反应器从反应原理上主要分为绝热式和换热式两大类。

绝热式固定床反应器结构简单，应用广泛。但在实际操作中，绝热式反应器不能达到很高的效率，主要有两方面的限制：①化学平衡的限制；对于放热反应而言，温度越高，越不利于反应趋于平衡，而降低温度则会降低反应速率；②反应温升使催化剂床层温度远远超出了催化剂使用范围，会导致催化剂表面的活性组分熔结，比表面积大幅度下降，活性下降，副反应加剧，甚至造成飞温，损坏设备；所以对于放热型催化反应装置，要达到更深的反应，通常采用多段带换热式绝热床工艺，流程冗长，换热网络复杂，受全厂能量平衡的牵制，对于负荷波动及原料气组份变化影响较大，不利于装置长期稳定安全运行。

等温型反应器由换热元件及时移走反应热，保持床层基本恒温，其主要优点为：①等温操作使得实际反应温度曲线接近最大反应速率曲线，大大提高反应速率，使反应趋于平衡；②等温反应给催化剂提供了温和的运行环境，从而延长了催化剂的寿命；③利用水循环副产蒸汽带走催化剂床层反应热的方式经过几十年的实践证明是有效的，具有较强的可控性，通过调节副产蒸汽压力可有效控制催化剂床层温度；④等温反应有效杜绝了催化剂床层超温现象的发生，同时避免了某些反应可能发生的副反应，提高了装置的安全性。随着装置大型化、煤气化技术多元化等特点，等温反应器的使用，或者等温反应器与绝热反应器的联合使用会更适应某些工艺的要求。

等温型反应器又分为轴向反应器及径向反应器。现有技术中，常用的轴向等温反应器形式为列管式等温反应器，催化剂装填于换热管内，反应气在管内沿轴向流动，壳侧的水汽移走反应热并副产蒸汽。例如CN101249406A公开了一种绝热-冷激-管壳外冷组合式气固相固定床催化反应器，虽然满足了可逆放热反应移热的要求，同时还能副产中压蒸汽，但是，因为反应器直径的限制，使其生产能力受到一定的限制。而径向反应器则由于催化剂装载量大、流程短、降压小而成为可逆放热反应工业大型化设备的优选反应器类型。例如CN101254442A公开了一种用于放热反应的加压催化方法，其主要是采用由内向外的离心式径向流动反应器，催化剂装填量虽然大，但径向流动反应气体流过的催化剂量并不大，如果气体净化不好，更容易导致催化剂失活。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种将催化剂装于换热管之间的等温固定床反应器，能够有效保持催化剂床层温度均匀恒定，最大限度地利用催化剂。

本实用新型提供了一种将催化剂装于换热管之间的等温固定床反应器，包括承压壳体、安装在承压壳体内的多个换热管；

在所述承压壳体上设有气体进口、换热介质出口、气体出口、换热介质进口和催化剂卸料口；

所述换热管的两端分别与所述换热介质出口和换热介质进口相连接；

所述多个换热管之间存在空隙形成催化剂填充区，并且气体进口、换热管之间的空隙以及气体出口形成气体通道。

优选地，所述气体进口和气体出口分别位于承压壳体的两端。

优选地，所述换热介质进口和换热介质出口分别位于承压壳体的两端。

优选地，换热介质进口和气体出口位于承压壳体的同一端；所述气体进口和换热介质出口位于承压壳体的另一端。

优选地，所述催化剂卸料口、换热介质进口和气体出口位于承压壳体的同一端；所述气体进口和换热介质出口位于承压壳体的另一端。

其中，所述承压壳体包括上封头、下封头、筒体；上封头与筒体的一端固定连接，下封头与筒体的另一端固定连接。

优选地，所述上封头设有气体进口和换热介质出口，所述下封头上设有气体出口、换热介质进口和催化剂卸料口。

其中，固定连接方式可以是焊接等。

优选地，所述等温固定床反应器还包括催化剂内筒；所述催化剂内筒靠近气体进口的一端封闭，另一端与气体出口相连接；催化剂内筒的侧壁上设有侧孔；所述换热管位于所述催化剂内筒和承压壳体之间。

所述催化剂内筒可以是直筒，使用时，反应气轴向进入催化剂床层，经催化剂床层反应后的气体经催化剂内筒收集，最终从气体出口排出。