[发明专利]一种气固相接触催化反应的螺旋板固定床反应器

说明书

本发明涉及一种气固相接触催化反应的螺旋板固定床反应器，包括气相和换热介质的进出口，反应器内有多个螺旋板式固定床反应段；螺旋板式固定床反应段由两张平行的金属板卷制成两个螺旋形的通道，其中一个通道轴向上两端不密封，装填催化剂后形成固定床层，床层上端(或下端)与气体进口相连通，下端(或上端)与气体出口相连通，气体由进口进入反应器，轴向逐段通过催化剂固定床层反应后，由气体出口排出；另一个通道轴向上的两端封闭，作为换热介质通道，换热介质经螺旋通道流动并通过板壁进行换热，换热完成后由换热介质出口离开反应器。本发明的显著增大壳程换热系数，使总传热系数增大，强化了传热效果，减小了传热温差。

技术领域

本发明涉及固定床反应器，具体涉及一种气固相接触催化反应的螺旋板固定床反应器。

背景技术

固定床催化反应器在化学工业以及石油工业中有着广泛的应用。

固定床反应器的优点是：①返混小，流体同固体催化剂可进行有效接触，当伴有副反应 时可获得较高选择性；②催化剂机械损耗小；③结构简单。但存在以下缺点：①传热效果差， 特别是对于强放热反应，容易出现飞温(反应温度失去控制，急剧上升，超过允许范围)；② 操作过程中催化剂不能更换，对催化剂需频繁再生的反应一般不宜采用。

工业生产中，对于强放热反应，收率对温度敏感且要求高转化率和高选择性的过程多采 用列管式固定床反应器。其结构与管壳式换热器相似，由管束、壳体、两端封头等组成。应 用于气固催化反应时，管程装填催化剂颗粒，并由底部支撑件进行固定，壳程有换热介质流 动，与管程进行热量交换，以及时取出反应热，维持管程内催化剂床层反应温度的稳定。

列管式固定床反应器的管程结构灵活，可以是单管、多管并联，也可以是U型管等，与 其它形式的固定床反应器相比，具有：①径向传热的距离小，可使反应热及时传到管壁，以 准确控制催化剂床层温度；②借鉴成熟的列管式换热器制造技术，工程上易于实现等优点。 但存在：①壳程所占设备体积大，导致传热系数小，装置所需的传热面积大；②催化剂床层 的空间利用率低，导致反应器体积庞大，设备制作成本高，装置不易大型化等缺点。

螺旋板换热器是由两张平行的金属板卷制成两个封闭的螺旋形通道，冷热流体之间通过 螺旋板壁进行换热的换热器。具有体积小、设备紧凑、传热效率高、金属耗量少的优点，在 化工、石油、医药、电力等行业具有广泛的应用。

发明内容

为了解决现有列管式固定床反应器壳程传热系数小、催化剂床层的空间利用率低、装置 不易大型化的技术问题，特别是为了降低换热介质的循环量，借鉴螺旋板换热器的结构和性 能特点，本发明提供一种气固相接触催化反应的螺旋板式固定床反应器。

本发明的技术方案如下：

一种气固相接触催化反应的螺旋板式固定床反应器，包括气相和换热介质的进出口，反 应器内有多个螺旋板式固定床反应段；螺旋板式固定床反应段由两张平行的金属板卷制成两 个螺旋形的通道，其中一个通道轴向上两端不密封，装填催化剂后形成固定床层，床层上端 (或下端)与气体进口相连通，下端(或上端)与气体出口相连通，气体由进口进入反应器， 轴向逐段通过催化剂固定床层反应后，由气体出口排出；另一个通道轴向上的两端封闭，作 为换热介质通道，换热介质经螺旋通道流动并通过板壁进行换热，换热完成后由换热介质出 口离开反应器。

螺旋板固定床反应器的气体进口一般设置在反应器顶部，出口一般设置在反应器底部， 有利于催化剂颗粒的固定，但在某些特定情况下，气体进口也可设置在反应器底部，出口 设置在反应器顶部。