[实用新型]一种高温反应器及应用该高温反应器的化工系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及化工技术领域，尤其涉及一种高温反应器及应用该高温反应器的化工系统。

背景技术

在化工领域中，很多化学反应是需要在高温环境下进行的强放热反应（强放热反应通常是指焓值大于200kJ/mol的反应），例如：甲烷化反应。由于这些强放热反应通常具有反应剧烈、放热量大、反应温度高等特点，因此现有技术中这些强放热反应大多在具有耐火衬里的高温反应器中进行。但是，现有技术中的高温反应器至少存在如下缺点：

（1）为了避免强放热反应损伤高温反应器，现有高温反应器的耐火衬里通常具有相当大的厚度，这就使得现有高温反应器的整体体积很大，不利于安装、拆卸。

（2）在经受设备震动和/或温度剧烈变动后，现有高温反应器的耐火衬里容易出现龟裂、脱落等损伤；一旦耐火衬里出现损伤，强放热反应将会直接损坏高温反应器的外壳，进而可能引发安全事故。

（3）由于高温反应器在进行强放热反应时的温度过高，因此配合高温反应器使用的后续加工流程中的生产设备（例如：高温反应器的出口管道、用于回收热量的废热锅炉等）也需要具有相当强的耐高温性能，这就给后续加工流程中生产设备的选型和加工制造带来很多困难，同时也增加了投资和运行成本。

发明内容

为了解决上述现有技术中的问题，本实用新型提供了一种高温反应器及应用该高温反应器的化工系统，不仅缩小了高温反应器的体积，而且能够使高温反应器所排出物质的温度大幅下降，从而为后续流程中生产设备的选型和加工制造创造了有利条件。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高温反应器，包括：外壳1和内筒2；内筒2设于外壳1的内部，并且内筒2的外壁与外壳1的内壁之间设有间隙气流通道3；

内筒2的内部由上至下设有催化剂床层5和换热管6；内筒2上设有与内筒2的内部连通的内筒进气口21和内筒出气口22；内筒进气口21的所在高度高于催化剂床层5的底部的所在高度；内筒出气口22的所在高度低于换热管6的底部的所在高度；

外壳1的底部设有外壳进气口11和外壳出气口12；外壳进气口11通过间隙气流通道3与内筒进气口21连通；外壳出气口12与内筒出气口22连通；

原料气体依次流经外壳进气口11、间隙气流通道3和内筒进气口21后进入内筒2的内部，并在催化剂床层5的催化作用下生成反应后的产品气；反应后的产品气流经换热管6进行热量交换，并依次穿过内筒出气口22和外壳出气口12后排出。

优选地，内筒2的内部设有封头4；该封头4将内筒2的内部分隔为内筒上部腔体23和内筒下部腔体24，并且该封头4上设有将内筒上部腔体23和内筒下部腔体24连通的气体连通管41；

催化剂床层5设于内筒上部腔体23中；换热管6设于内筒下部腔体24中。

优选地，外壳1的侧壁上设有换热管进水口61；该换热管进水口61依次穿过外壳1和内筒2，并与设于内筒下部腔体24中的换热管6连通；

外壳1的顶部设有换热管出水口62；所述的封头4为水夹套结构；设于内筒下部腔体24中的换热管6与封头4连通，并且通过封头4与换热管出水口62连通。

优选地，外壳1的内部设有支撑件13；内筒2通过支撑件13设置于外壳1的内部。

优选地，还包括：测温装置7；该测温装置7由外壳1的顶部伸入到内筒2的内部，以测量该高温反应器的反应温度。

优选地，所述的内筒进气口21包括多个进气孔；这些进气孔分布在内筒2的顶部，和/或，与内筒上部腔体23相对应的内筒2的侧壁上。

优选地，所述的气体连通管41上设有多个通气孔；这些通气孔分布在气体连通管41的两端及侧壁上，并且至少一个通气孔位于内筒上部腔体23、至少一个通气孔位于内筒下部腔体24；

该气体连通管41的顶部所在高度高于催化剂床层5的底部所在高度，并且低于催化剂床层5的顶部所在高度；该气体连通管41的顶部与催化剂床层5的顶部之间至少存在10mm的高度差；

该气体连通管41的底部所在高度高于换热管6的顶部所在高度。

优选地，还包括：加热体8；该加热体8由外壳1的顶部伸入到设于内筒2内部的加热区9；该加热区9位于催化剂床层5的上方；

所述的内筒进气口21设于内筒2的顶部。

优选地，所述的气体连通管41上设有至少两个通气孔，并且至少一个通气孔位于内筒上部腔体23、至少一个通气孔位于内筒下部腔体24；

该气体连通管41的顶部伸入到催化剂床层5的长度至多为300mm；