[实用新型]用于可逆反应的多段式冷壁内移热轴径向固定床层反应器

说明书

本实用新型公开的用于可逆反应的多段式冷壁内移热轴径向固定床层反应器，由一个压力外壳和一个一体式内件组成，其特征在于，所述一体式内件的内件筒体外壁与所述压力外壳的内壁之间设置有环隙，由所述压力外壳的底部进入压力外壳内的新鲜气通过所述环隙向上运动，由所述一体式内件的顶部进入所述一体式内件内的催化剂床层中，使得所述压力外壳处于冷气氛围。本实用新型在压力外壳与一体式内件之间设置环隙，压力壳体处于冷气氛围，冷壁设计，降低设计温度进而减薄壁厚，降低投资。

技术领域

本实用新型涉及化工机械技术领域，特别涉及一种固定床反应器，尤其涉及一种适合氨合成反应的多段式冷壁内移热轴径向固定床层反应器。

背景技术

一般可逆放热反应均存在一个较为适宜的反应温度，这个温度的设置需要兼顾转化率和反应速度，在放热反应达到平衡温度或催化剂热点温度时，反应要继续进行，则必须移走反应热，降低反应温度。氨合成反应即为典型的可逆放热反应，典型的氨合成反应器有冷管型、冷激型、中间换热型等几种基本型式。

冷管型反应器是将一定数量管子埋在触媒床层内，合成反应一边进行，热不断被管内冷气(间接传热)移去，但冷管占据了较大空间，且结构复杂，存在冷管催化剂床层流速分布和温度分布的不均匀而形成的“冷管效应”，致使反应的氨含量难以达到高的水平，该形式目前基本不用。

冷激型反应器即气体在触媒筐中绝热反应一次，温度升高后，再用未反应的冷气体为已反应的高温气体直接混合降温，再反应，再直接降温。其最大优点是结构简单，但最大缺点是冷激气体对反应气体中氨含量的稀释，因此合成净值低。

中间换热型反应器是多段催化剂床层的层间设置中间换热器，以预热未反应的合成气，并降低本床层出口的反应温度，由于所有未反应气会经过全部催化剂床层，因此合成效率和氨净值高，已成为现在大型化氨合成塔的发展趋势。但是目前国内此类反应器存在结构复杂，内件使用寿命低，高压壳体空间的催化剂装填率低，催化剂床层气流分布不均匀，氨净值低等问题，这些是当前本领域相关技术人员急需解决课题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对氨合成反应器所存在的上述问题而提供用于可逆反应的多段式冷壁内移热轴径向固定床层反应器。本实用新型公开的用于可逆反应的多段式冷壁内移热轴径向固定床层反应器，具有结构简单紧凑、机械强度高、反应转化效率高、气流分布均匀且催化剂效率高、承压壳体全冷壁结构等特点，普遍适用于可逆反应工程，尤其适用于工业氨合成装置。

本实用新型所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：

用于可逆反应的多段式冷壁内移热轴径向固定床层反应器，由一个压力外壳和一个一体式内件组成，其特征在于，所述一体式内件的内件筒体外壁与所述压力外壳的内壁之间设置有环隙，由所述压力外壳的底部进入压力外壳内的新鲜气通过所述环隙向上运动，由所述一体式内件的顶部进入所述一体式内件内的催化剂床层中，使得所述压力外壳处于冷气氛围。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述压力外壳包括底部封头、壳体、端部法兰、法兰盖，其中所述底部封头与所述壳体的底部焊接连接，在所述底部封头上设置有工艺气进口、工艺气出口和卸料口；在所述底部封头的顶部设置有一内件支承凸台；所述端部法兰的底部与所述壳体的顶部焊接连接，在所述端部法兰的周向设置有第一侧线进口、第二侧线进口和开工气进口；所述法兰盖通过密封紧固构件安装在所述端部法兰的顶部上；所述一体式内件安放在所述壳体和端部法兰内，其中所述一体式内件大部分位于所述壳体内，小部分位于所述端部法兰内；在所述一体式内件的底部设置有内筒体支架、工艺气出口管和卸料管，所述内筒体支架座放在所述内件支承凸台上，所述工艺气出口管穿过所述工艺气出口，所述卸料管穿过所述卸料口；在所述一体式内件的顶部设置有中心进气口、侧线气进口，所述中心进气口通过第一连接系统与所述第一侧线进口连通，所述侧线气进口分别通过第二连接系统、第三连接系统与第二侧线进口、开工气进口连通。