[发明专利]一种立式径向流反应器

说明书

本发明公开了一种立式径向流反应器，包括反应器壳体以及在反应器壳体内部的中心气体分布管、触媒框、与反应器壳体内壁连接的气体收集器以及位于触媒区域的管束，所述中心气体分布管两端分别与气体进口管相连，所述气体收集器的上下端分别与反应器壳体连接，所述气体收集器与反应器壳体之间形成环形的气体收集区域，所述气体收集器的一端与反应器壳体固定连接形成固定端，其另一端通过可伸缩的柔性结构与反应器壳体活动连接形成活动端，所述管束的两端分别与环形管箱连接。本发明能够消除收集器筒体的金属温度与反应器壳体的金属温度存在温度差而造成的热变形差异，有效防止了收集器与壳体焊接部位开裂，大大提高了气体收集器与壳体连接的可靠性。

本分案申请是基于申请号为202011415148.3，申请日为2020年12月04日，发明名称为“一种立式径向流反应器”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明属于立式类管壳结构反应器技术领域，特别涉及一种立式径向流反应器。

背景技术

大型蒸汽上升式径向流反应器，如甲醇合成塔，是一种立式类管壳式结构的反应器，包括壳体，壳体内部的内件，从设备中心沿径向由内至外依次包括中心分布管、触媒框、与壳体内壁连接的圆筒形的气体收集器、以及位于触媒区域的管束等；其中，气体收集器的上下端分别与壳体连接，从而在气体收集器与壳体之间形成环形的气体收集区域。反应气体通过上下进口管进入到中心气体分布管，通过中心气体分布管均匀分布后反应气体改为径向流动进入触媒床进行反应，反应后的气体经外部收集器收集后汇集于气体收集区域，随后通过与收集区域连通的出口管流出。

由于反应气体在壳体内沿径向逐步反应，且反应的热量通过轴向设置的管束内的介质带走，理论上，下端管束的床层温度与上端管束的床层温度相当，即在轴向上各个床层之间温度差较小。但收集器靠近床层,壳体与反应床层有一层环隙隔离，使得收集器筒体的金属温度与壳体的金属温度存在温度差。尤其是在开停车过程中，此温度差使大型收集器与壳体产生较大轴向温差位移，导致收集器与壳体连接处存在失效的风险，导致收集器与壳体焊接部位开裂问题。

此外，现有气体分布管通常结构为在管壁上开孔，开孔尺寸不能太大，开孔的总面积受制于工艺条件，且受制于气体分布管的强度需求，气体分布管的壁厚通常较厚，实际制造中，也不能太小；现有设备中多采用开设大量小孔的气体分布管，以保证气体分布的均匀性并兼顾强度等需求，然而，现有的开小孔的气体分布管存在气体分布不够均匀、气孔易堵塞的问题。

另外，现有反应器中通过沿轴向的管束来带走沿径向反应的反应热。其中，管束为反应器的核心部件。反应管沿反应器的壳体轴线布置，反应管中部通过支撑板进行定位支撑。反应管在反应器中部采用三角形布置，两端通过圆形管板集成四束管束，并通过对应的四个出口管引出，其中，在圆形管板上采用呈正方形布管。反应管中段为呈环形分布的直管，两端分别向四个圆管板集合弯曲形成为端部过渡段，每根换热管的端部过渡段的弯曲角度和方向均不相同，使得管束设计及制造难度很大，并且，由于换热管中部为环形布置，两端延伸到四个圆管板后为沿圆形布置，这导致端部过渡段出现换热管交错排列的现象，进一步加大了换热管的布管、制造和安装的难度，实际生产中需对每根换热管单独进行设计、制造和安装，需要消耗大量人力和时间。另外，由于端部过渡段存在换热管交错的现象，这些交错的区域不能填充催化剂而成为反应的无效区，降低了设备的性能，另外，这些区域也容易导致杂质聚集且不便于清洗和检修。

最后，现有立式管壳式结构的反应器，管束所在的管程设置在壳程中，管束两端连通有接管，接管分别从壳程的壳体中引出。由于壳程内是高温高压气体且管程和壳程的温度及压力不一致，容易导致管程接管与壳程壳体的连接处被破坏，从而出现高压密封失效。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的技术问题，提供一种能够有效解决因温度差导致的收集器与壳体焊接部位开裂问题，从而保证收集器与壳体连接可靠性的立式径向流反应器。