[发明专利]一种轴径向等温反应器

说明书

技术领域

本发明涉及到化工设备，具体指一种轴径向等温反应器。

背景技术

变换反应是将CO与H₂O在催化剂作用下生成CO₂和H₂的放热反应，现有的工艺 中，反应器一般为绝热式反应器。为了避免反应器的超温，通常采用高水气比和低水气 比两种工艺，但是不论是高水气比流程还是低水气比流程，都避免不了床层温度的大幅 度提高。由于反应平衡受制于反应温度，对于变换放热反应，在温度高于催化剂起活温 度的基础上，温度越低越有利于反应向正方向进行。因此为了推动反应向正方向进行， 必须经过一段绝热反应器，然后降温，继续反应，直至反应深度满足生产需求。

所以，现有的绝热变换反应流程，都是多段反应、多段降温，均存在流程过长、压 降过大的问题。

为克服以上缺陷，CN102059078A提出了《一种等温径向变换反应器》，其将换热 器和反应器集成在一起。集成在反应器中的换热器为固定管板式，在两块管板之间有一 催化剂框，催化剂分布于管板和催化剂框组成空间中。原料气顶部的入口进入反应器， 通过催化剂框与反应器间的环隙空间径向进入催化剂床层，然后由中心管出反应器。反 应热由分布于催化剂床层中的换热管移除反应器。等温设计解决了反应床层温度过高的 问题。径向设计在满足压降的同时可以适当增大长径比，从而解决了大规模装置中由于 气量大，催化剂装填多，反应器超限的问题。

CN103071431A公开了《一种用于耐硫变换工艺的轴径向反应器结构》，其包括壳 体，壳体的顶部设有气流入口，壳体的底部设有气流出口；其特征在于该反应器结构还 包括第一气体分布器、用于对气流进行二次再分布后进入催化剂床层的第二气体分布 器，第二气体分布器的外筒体与所述壳体的内壁之间间隔有间隙，和设置在第二气体分 布器内的气体收集器；第二气体分布器的封盖与第一气体分布器的罩网之间间隔有间 隙；第二气体分布器的上方还设有格栅，所述格栅和所述罩网之间填充有由耐火球构成 的第二隔热层。该反应器具有壳体壁温低、压降低、设备直径小、催化剂死区小、反应 器空间利用率高、设备材质要求低、设备重量轻等特点，但是仍然存在反应超温的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种能有效控制催化剂床 层温度且压降低、空间利用率高的轴径向等温反应器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该轴径向等温反应器，包括：

壳体，壳体的顶部设有气体入口，壳体的底部设有气体出口；

第一筒体，套设在所述壳体内，并与壳体的内壁之间具有间隙，该间隙形成连通所 述气体入口的气流通道；第一筒体设置在内支撑件上，所述内支撑件设置在所述壳体的 内壁上；第一隔热层填充在所述壳体的底部并位于所述第一筒体的下方；第一筒体的上 端口上设有第二隔热层，第一筒体的侧壁上均布有多个连通所述气流通道和第一筒体内 腔的进气孔；

第二筒体，套设在所述第一筒体内，其侧壁上间隔设有多个集气孔，第二筒体的上 端口封闭，下端口连通所述气体出口；

所述第一筒体和第二筒体之间为反应区；

其特征在于所述反应区内还设有至少一个冷却单元，所述冷却单元的入口连接冷媒 输入管道，所述冷却单元的出口连接输出管道。

较好的，所述冷却单元有多个，间隔设置在所述第一筒体和第二筒体之间的反应区 内。

冷却单元的结构可以有多种，较好的，所述冷却单元包括纵向设置在所述反应区内 的腔室，各所述腔室以所述第二筒体为中心呈放射状布置；各所述腔室的入口均连接所 述输入管道，各所述腔室的出口均连接所述输出管道；各所述冷却单元设置在支架上， 所述支架横向设置在所述壳体内。

所述腔室的内壁上间隔设有多个所述腔室的凸起。凸起的设置能增加流体的湍流， 提高传热效率，在达到相等传热量的情况下，换热面积更小，减省了设备投资。

所述凸起可以有多种结构，较好的，可以将所述腔室相对的两侧内壁对向焊接，焊 点即为所述凸起。

作为改进，所述输入管道包括设置在所述壳体内的输入环管，所述输入环管上连接 有输入分支管，所述输入分支管连接所述冷却单元的入口，所述输入环管还连接有多根 连接界外冷媒的冷媒管，各所述冷媒管均布在所述输入环管上；