[实用新型]非等距冷板径向折流反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种板壳式反应器，尤其是一种用于气固相催化反应床内采用折流冷板进行移热的板壳式反应器，具体地说是一种非等距径向折流板壳式反应器。

背景技术        

目前，通常固定床催化反应器，如图1所示，其化学反应器放热的传递是通过冷却管传热单元完成的，冷却介质多为冷反应气体，而管外的催化剂床多为轴向流床层，这种反应器的主要缺点是：

（1）气体冷却管的传热效率低，移热量有限，催化剂床层的温度分布不理想。

（2）轴向流动的阻力大，生产能力受限。

为强化反应器的传热能力，也为了改进催化剂床层的温度分布，近20年大力发展了管壳式水冷却反应器，如图2所示，得到良好的效果，但其仍然存在明显缺点：

（1）轴向流动的管内（触媒）阻力很大，不得不增加管数，增大反应器的直径。

（2）反应器的材质要求高，又要大直径厚管板，制造难度大，因此造价高昂。

（3）反应器装填催化剂的利用率低，直径很大，从而严重制约其单系列生产能力的大型化，以甲醇反应器为例，生产规模20万吨时直径已近4m，其高径比多在1~2.5，这又给运输和安装造成难度。

针对上述缺点，近年发展了径向流动的管壳式水冷反应器，主要目的是解决阻力大的问题，如图3和图4所示，使反应器阻力从0.5MPa降至0.1MPa，同时可使高径比提高到3~8。

这种径向流管壳式反应器虽然解决了阻力问题，但随之又出现另一些问题：

（1）径向流阻力低而带来的是通气截面过大，流程短，流速非常小，这就造成了管外催化剂一侧的给热系数极低，仅为轴向流正常值的1/5~1/20，传热效率下降，热量难以移走，催化剂局部易于过热；

（2）仍然采用直径大，厚度厚的大管板，摆脱不了造价高，制造难度大的缺点；

（3）催化剂的装卸困难；

（4）由于传热效率低下，冷却管的数量更多，因此高压空间的利用率甚至比轴向流的管壳式反应器还要低。

申请人在2006年的专利（中国专利号：ZL 200620077859.3等，美国专利号：US 7767172 B2等）中，提出了径向折流板壳式反应器的新思路，能很好克服上述存在的问题，如图13中的曲线①。但是对于特强放热反应，或反应初始特强反应而后又很温和的反应如图13中的曲线②，尚存在前段传热不足而使温度过高，后段传热过度而温度偏低的问题。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的管壳式反应器存在的上述问题，以及特强放热反应带来的其他问题，设计一种换热效果好、温度分布更为优良，并可大大减少反应器体积的非等距径向折流板壳式反应器。

本实用新型的技术方案是：

一种非等距径向折流板壳式反应器，包括外壳和安装在外壳中的冷板内件、径向分布筒和径向集气筒。在径向集气筒与径向分布筒之间设有若干圈径向折流冷板部件。所述径向折流冷板部件由若干间距不等且间隔设置的折流冷板元件组成，相邻的折流冷板元件之间设有轴向折流通槽或孔。

所述折流元件或为中空的冷板结构，或为由实心固定板及与其相连的轴向排列的管件组成的结构，或为由实心固定板及与其不相连的管件组成的结构。

所述折流冷板元件为中空的腔体，充满水或其他冷却介质的冷板结构。

所述气体径向折流冷板部件的截面或呈圆弧形结构，或呈折线形结构，或呈圆柱形结构。

所述径向分布筒和径向集气筒可以根据气体流向不同而互换位置。

所述气体径向分布筒和径向集气筒上的径向通孔与轴向折流通槽或孔错位排列。

所述轴向折流通槽或孔与相邻圈上的折流冷板元件的中心部位相对。

所述折流冷板元件在强放热区间距较小，排列紧密，在低放热区间距较大，排列松散；通常为越靠近壳体中心处间距越大。

本实用新型的有益效果：

（1）本实用新型将管式水冷却单元改变为板式冷却单元，即由过去的管壳式反应器改进为板壳式反应器，由于在相同传热面下，板式冷却单元所占的空间比管式冷却单元小，因此板壳式反应器的空间利用率比管壳式的利用率大，通常可增大5~15%。

（2）本实用新型的折流板能有效地增加气相的给热系数。