[发明专利]一种节能型高效径向甲醇反应器

说明书

本发明公开了一种节能型高效径向甲醇反应器，其反应区包括高温区和低温区，高温区内设置有多根第一换热管，低温区内设置有多根第二换热管，多根第一换热管和多根第二换热管的上端和下端分别安装在上管板和下管板上，多根第一换热管的壳程和多根第二换热管的壳程内均填充有催化剂，多根第一换热管的管程入口与循环热水供应机构相通，多根第二换热管的管程入口与合成气预热机构相通，多根第二换热管的管程出口与多根第一换热管的壳程入口相通，多根第一换热管的壳程、多根第二换热管的壳程和中间通道依次相通，中间通道与合成气预热机构相通。该反应器具有空间利用率高、催化剂装载率高、合成气停留时间长、反应温度多样性、甲醇转化率高的优点。

技术领域

本发明涉及一种化工设备，具体涉及一种节能型高效径向甲醇反应器。

背景技术

由一氧化碳和氢气合成甲醇的反应是一个放热可逆反应，随着反应的进行，降低反应温度能提高转化率。最典型的甲醇反应器是列管式反应器。换热管排列常见形式有30°、45°、90°排管之分，换热管内装催化剂，管外循环热水副产蒸汽，合成气一般是沿着床层轴向流动或径向流动，且合成气径向流动的反应器存在空间浪费问题。并且，现有的反应器没有根据反应不同阶段的控温设计。例如，CN205269607U公开的甲醇合成反应器包括筒体，筒体的上端设有上封头，筒体的下端设有下座体，上封头和筒体之间设有上管板，下座体和筒体之间设有下管板，筒体内设有位于上管板和下管板之间的反应管，上封头和上管板之间形成第一反应腔，上管板和下管板之间形成第二反应腔，下管板和下座体之间形成第三反应腔，第一反应腔内设有固定在上封头上的气体分布器，上封头上开有与气体分布器相连通的进气口，下座体内设有触媒支架，触媒支架的上端和下管板之间形成供耐火球容置的容置腔，触媒支架的下端和下座体之间形成合成气腔，下座体上开有与容置腔相连通的卸料口。使用时，气体进入反应器内，经过上管板上的催化剂层进行初步反应，然后进入反应管内，与反应管中放置的催化剂进一步反应，最后通过下管板下方的催化剂层，再次进行反应，然后通过耐火球层从出气口出来，离开反应器。其整个反应过程中，在反应不同阶段均无控温设计。此外，该甲醇合成反应器的气体分布器包括进气管，进气管上周向转动连接有若干布气管，布气管与进气管的接触面上开有第一通气口，进气管的外壁上设有与第一通气口相对应的第二通气口，且当布气管转动到第一通气口和第二通气口相连通时布气管内腔与进气管相连通，布气管的下端面上开有若干布气孔。该气体分布器结构复杂，占用较多的上封头空间，也不利于反应器的空间节约。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种合成气在反应区内径向流动且空间利用率高、催化剂装载率高、合成气停留时间长、反应温度多样性、甲醇转化率高的节能型高效径向甲醇反应器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种节能型高效径向甲醇反应器，包括筒体，所述的筒体的两端分别连接有上封头和下封头，所述的上封头与所述的筒体之间安装有上管板，所述的筒体与所述的下封头之间安装有下管板，所述的筒体的内腔中设置有反应区，所述的反应区包括环状的高温区和低温区，所述的高温区位于所述的低温区的外侧，所述的低温区的内侧设有用于排出反应气的中间通道，所述的高温区内设置有直立的多根第一换热管，所述的低温区内设置有直立的多根第二换热管，所述的多根第一换热管和所述的多根第二换热管的上端和下端分别安装在所述的上管板和所述的下管板上，所述的多根第一换热管的壳程和所述的多根第二换热管的壳程内均填充有催化剂，所述的多根第一换热管的管程入口与循环热水供应机构的出水口相通，所述的多根第一换热管的管程出口与循环热水供应机构的入水口相通，所述的多根第二换热管的管程入口经第一气体分布器与合成气预热机构相通，所述的多根第二换热管的管程出口经第二气体分布器与所述的多根第一换热管的壳程入口相通，所述的多根第一换热管的壳程、多根第二换热管的壳程和中间通道依次相通，所述的中间通道的出口与所述的合成气预热机构相通，所述的合成气预热机构用于向反应器提供预热的合成气并外排反应气。