蒸汽上升式徑向流反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種蒸汽上升式徑向流反應(yīng)器，涉及石油化工及煤化工反應(yīng)器領(lǐng)域，該蒸汽上升式徑向流反應(yīng)器，包括反應(yīng)器殼體、換熱管束、催化劑床層、分流筒、匯流筒、匯流管、反應(yīng)物料進(jìn)口和水汽出口、反應(yīng)物料出口、冷卻水進(jìn)口、催化劑卸料口和絕熱反應(yīng)段，分流筒、匯流筒和匯流管依次套設(shè)且連通，催化劑床層設(shè)置于分流筒與匯流筒之間的間隙內(nèi)，換熱管束穿過催化劑床層，匯流管的底部與反應(yīng)物料出口連通，絕熱反應(yīng)段與反應(yīng)物料進(jìn)口連通，絕熱反應(yīng)段內(nèi)設(shè)置有催化劑。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)反應(yīng)氣體徑向通過催化劑床層，流通面積大，壓降低，且溫度分布均勻，避免局部高溫，有效降低催化劑積炭或失活風(fēng)險(xiǎn)，且副產(chǎn)蒸汽，經(jīng)濟(jì)效益好。
【專利說明】
蒸汽上升式徑向流反應(yīng)器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及石油化工及煤化工反應(yīng)器領(lǐng)域，具體而言，涉及一種蒸汽上升式徑向流反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，甲醇合成、一氧化碳變換、合成氣制甲烷、氨氣合成、甲醇制烯烴、甲醇制芳烴、甲醇制汽油等領(lǐng)域逐漸引人關(guān)注，其中催化床反應(yīng)器的研究與改進(jìn)一直是該領(lǐng)域的熱點(diǎn)。對(duì)于固定床的強(qiáng)放熱反應(yīng)，在反應(yīng)過程中有效移走多余熱量，維持反應(yīng)溫度穩(wěn)定，避免催化劑積炭或失活，保證反應(yīng)的選擇性和收率至關(guān)重要。
[0003]根據(jù)反應(yīng)物料在反應(yīng)器中的流動(dòng)方向，固定床催化反應(yīng)器又可分為軸向流反應(yīng)器和徑向流動(dòng)反應(yīng)器。由于目前化工裝置規(guī)模逐漸擴(kuò)大，傳統(tǒng)的軸向流動(dòng)固定床反應(yīng)器由于直徑受運(yùn)輸條件的影響，使其增產(chǎn)的空間受到限制;此外，其換熱效果還可有待提高。而徑向流動(dòng)反應(yīng)器則由于催化劑裝填量大、流程短、壓降小而成為可逆放熱反應(yīng)工業(yè)大型化設(shè)備的優(yōu)選反應(yīng)器類型。但對(duì)于甲醇合成反應(yīng)器、變換反應(yīng)器等，常規(guī)的絕熱床徑向反應(yīng)器依然存在放熱量大，反應(yīng)器的溫度高，不易控制，催化劑超溫和使用周期短的問題，增加了生產(chǎn)成本。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種蒸汽上升式徑向流反應(yīng)器，它能使反應(yīng)氣體徑向通過催化劑床層，流通面積大，壓降低，且溫度分布均勻，避免局部高溫，有效降低催化劑積炭或失活風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)副產(chǎn)蒸汽，經(jīng)濟(jì)效益好。
[0005]本實(shí)用新型的實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]—種蒸汽上升式徑向流反應(yīng)器，包括反應(yīng)器殼體、換熱管束、催化劑床層、分流筒、匯流筒和匯流管，反應(yīng)器殼體的頂端設(shè)有反應(yīng)物料進(jìn)口和水汽出口，反應(yīng)器殼體的底端設(shè)置有反應(yīng)物料出口、冷卻水進(jìn)口和催化劑卸料口，水汽出口與換熱管束的頂端連通，冷卻水入口與換熱管束的底端連通;分流筒套設(shè)在匯流筒的外側(cè)，匯流筒的內(nèi)腔與分流筒的內(nèi)腔連通，匯流筒套設(shè)在匯流管的外側(cè)，匯流管的內(nèi)腔與匯流筒的內(nèi)腔連通，分流筒的內(nèi)腔與反應(yīng)器殼體的內(nèi)腔連通，催化劑床層設(shè)置于分流筒與匯流筒之間的間隙內(nèi)，換熱管束穿過催化劑床層，匯流管的底部與反應(yīng)物料出口連通，蒸汽上升式徑向流反應(yīng)器還包括絕熱反應(yīng)段，絕熱反應(yīng)段與反應(yīng)物料進(jìn)口連通，絕熱反應(yīng)段內(nèi)設(shè)置有催化劑。
[0007]進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，上述換熱管束環(huán)設(shè)于匯流筒的外側(cè)，絕熱反應(yīng)段包括內(nèi)層絕熱反應(yīng)段和外層絕熱反應(yīng)段，換熱管束與分流筒之間的催化劑床層形成外層絕熱反應(yīng)段，換熱管束與匯流筒之間的催化劑床層形成內(nèi)層絕熱反應(yīng)段。
[0008]進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，上述外層絕熱反應(yīng)段的徑向厚度為分流筒到匯流筒的徑向距離的5%?40%;內(nèi)層絕熱反應(yīng)段的徑向厚度為分流筒到匯流筒的徑向距離的2%?35%。
[0009]進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，上述絕熱反應(yīng)段設(shè)置在反應(yīng)器殼體內(nèi)，絕熱反應(yīng)段位于反應(yīng)物料進(jìn)口的下方，且位于分流筒的上方。
[0010]進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，上述蒸汽上升式徑向流反應(yīng)器還包括絕熱反應(yīng)器，絕熱反應(yīng)器位于反應(yīng)器殼體外，絕熱反應(yīng)段設(shè)置在絕熱反應(yīng)器內(nèi)，絕熱反應(yīng)器設(shè)置有預(yù)反應(yīng)進(jìn)口和預(yù)反應(yīng)出口，預(yù)反應(yīng)出口與反應(yīng)物料進(jìn)口連通。
[0011]進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，上述匯流管的頂部密封，匯流管設(shè)置有多個(gè)第一通孔，匯流管的內(nèi)腔和匯流筒的內(nèi)腔通過第一通孔連通;分流筒的筒壁上設(shè)置有多個(gè)第三通孔，分流筒的內(nèi)腔和反應(yīng)器殼體的內(nèi)腔通過第三通孔連通，分流筒和反應(yīng)器殼體之間存在間隙，形成分流通道。
[0012]進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，上述匯流筒的筒壁設(shè)置有多個(gè)第二通孔，匯流筒的內(nèi)腔和分流筒的內(nèi)腔通過第二通孔連通。
[0013]進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，上述匯流筒由絲網(wǎng)制成。
[0014]進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，上述換熱管束包括多根換熱管、水汽匯總管、冷卻水總管、上管板和下管板，水汽匯總管的頂端與水汽出口連通，水汽匯總管的底端與上管板連接，冷卻水總管的頂端與下管板連接，冷卻水總管的底端與冷卻水入口連通，換熱管通過上管板和下管板固定于反應(yīng)器殼體內(nèi)。
[0015]進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，上述水汽匯總管、冷卻水總管、水汽出口、冷卻水入口、上管板和下管板的數(shù)量均為I?6個(gè)。
[0016]本實(shí)用新型實(shí)施例的有益效果是:通過在反應(yīng)器殼體內(nèi)設(shè)置分流筒、匯流筒和匯流管，分流筒、匯流筒和匯流管依次連通，并且催化劑床層設(shè)置于分流筒和匯流筒之間，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)氣體徑向通過催化劑床層，流通面積大，系統(tǒng)壓降低，本實(shí)用新型提供的蒸汽上升式徑向流反應(yīng)器的壓降僅為軸向流反應(yīng)器壓降的10%?50%。冷卻水在管程內(nèi)流動(dòng)，通過汽化移走反應(yīng)產(chǎn)生的熱，整個(gè)換熱管束溫度分布均勻，避免了局部高溫，有效降低催化劑積炭或失活風(fēng)險(xiǎn)，大大降低了換熱管束對(duì)材料耐高溫?zé)岬囊螅行Ы档土嗽O(shè)備投資。同時(shí)副產(chǎn)高壓或中壓蒸汽，經(jīng)濟(jì)效益好。通過控制水蒸氣出口壓力，可控制等溫段的反應(yīng)溫度，整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)溫度調(diào)節(jié)靈活、有效。同時(shí)在本實(shí)施例中，通過設(shè)置絕熱反應(yīng)段，使反應(yīng)氣體進(jìn)行預(yù)反應(yīng)，反應(yīng)氣體先與絕熱反應(yīng)段內(nèi)的催化劑進(jìn)行預(yù)反應(yīng)，絕熱反應(yīng)段能夠消除反應(yīng)物料中部分有害組分，并對(duì)反應(yīng)氣體進(jìn)行預(yù)熱，使反應(yīng)氣體達(dá)到較為理想的進(jìn)料狀態(tài)。
【附圖說明】

[0017]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本實(shí)用新型的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。
[0018]圖1為本實(shí)用新型第一實(shí)施例提供的蒸汽上升式徑向流反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本實(shí)用新型第二實(shí)施例提供的蒸汽上升式徑向流反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3為本實(shí)用新型第三實(shí)施例提供的蒸汽上升式徑向流反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖中:
[0022]蒸汽上升式徑向流反應(yīng)器100、200、300;
[0023]反應(yīng)器殼體110、210;上部封頭111;中間筒體112;下部封頭113;反應(yīng)物料進(jìn)口114；反應(yīng)物料出口 115;冷卻水進(jìn)口 116;水汽出口 117;催化劑卸料口 118;
[0024]換熱管束120;換熱管121;水汽匯總管122;冷卻水總管123;上管板124;下管板125；
[0025]催化劑床層130;
[0026]分流筒141;匯流筒142、242;匯流管143;第一通孔144;第二通孔145;第三通孔146；
[0027]氣流分布器150;
[0028]惰性瓷球?qū)?60;
[0029]分流筒蓋板170;
[0030]換熱管束支撐件180;
[0031 ]絕熱反應(yīng)器290 ；絕熱反應(yīng)段191、291、391 ；外層絕熱反應(yīng)段191a ；內(nèi)層絕熱反應(yīng)段191b;預(yù)反應(yīng)進(jìn)口 292;預(yù)反應(yīng)出口 293。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實(shí)用新型實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計(jì)。
[0033]因此，以下對(duì)在附圖中提供的本實(shí)用新型的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本實(shí)用新型的范圍，而是僅僅表示本實(shí)用新型的選定實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0034]應(yīng)注意到:相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。
[0035]在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該實(shí)用新型產(chǎn)品使用時(shí)慣常擺放的方位或位置關(guān)系，或者是本領(lǐng)域技術(shù)人員慣常理解的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。
[0036]在本實(shí)用新型的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)置”、“安裝”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，還可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。
[0037]第一實(shí)施例
[0038]請參照圖1，本實(shí)施例提供一種蒸汽上升式徑向流反應(yīng)器100，其包括反應(yīng)器殼體110、換熱管束120、催化劑床層130、分流筒141、匯流筒142和匯流管143，換熱管束120、催化劑床層130、分流筒141、匯流筒142和匯流管143分別設(shè)置在反應(yīng)器殼體110的內(nèi)部。
[0039]本實(shí)施例中，反應(yīng)器殼體110包括上部封頭111、中間筒體112和下部封頭113。上部封頭111設(shè)置有反應(yīng)物料進(jìn)口 114和水汽出口 117，下部封頭113設(shè)置有反應(yīng)物料出口 115、冷卻水進(jìn)口 116和催化劑卸料口 118。其中，水汽出口 117與熱換熱管束120的頂端連通，冷卻水進(jìn)口 116與換熱管束120的底端連通。
[0040]反應(yīng)物料從反應(yīng)物料進(jìn)口 114進(jìn)入反應(yīng)器殼體110內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)后，從反應(yīng)物料出口115排出；冷卻水從冷卻水進(jìn)口 116進(jìn)入，經(jīng)過換熱管束120，冷卻水通過汽化吸收反應(yīng)器殼體110內(nèi)反應(yīng)物料反應(yīng)所釋放的熱量后，從水汽出口 117排出。本實(shí)施例中，反應(yīng)物料進(jìn)口114可用作催化劑填裝口，用于向反應(yīng)器殼體110內(nèi)填裝催化劑，形成催化劑床層130，無需另設(shè)催化劑填料口，節(jié)約設(shè)備成本。在裝填催化劑時(shí)，將催化劑從反應(yīng)物料進(jìn)口 114裝進(jìn)反應(yīng)器殼體110內(nèi)，反應(yīng)一段時(shí)間后，再將催化劑從反應(yīng)器殼體110的催化劑卸料口 118卸出，催化劑的裝卸非常方便、快捷。與此同時(shí)，反應(yīng)物料進(jìn)口 114還可用作人孔使用，方便對(duì)反應(yīng)器內(nèi)部進(jìn)行檢修和清理。本實(shí)用新型實(shí)施例中，催化劑裝填于管束外，冷卻水在管程流動(dòng)，通過汽化移走反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，整個(gè)換熱管束120溫度分布均勻，避免了局部高溫，降低催化劑積炭或失活風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)副產(chǎn)高壓或中壓蒸汽，經(jīng)濟(jì)效益好。
[0041]冷卻水進(jìn)口116通入的冷卻介質(zhì)為飽和狀態(tài)的液態(tài)水。由于飽和狀態(tài)的水在汽化過程中溫度不變，整個(gè)換熱管束120中的溫度保持不變，換熱管束120在反應(yīng)器殼體110內(nèi)吸收物料反應(yīng)時(shí)放出的熱，使得內(nèi)部的液態(tài)水不斷蒸發(fā)為蒸汽，形成水汽混合物，不斷從上部封頭111的水汽出口 117排出，通過控制水汽出口 117的出口壓力，可以控制反應(yīng)器殼體110內(nèi)的反應(yīng)溫度，使得整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)的溫度可以靈活有效地進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0042]具體地，參見圖1，換熱管束120包括多根換熱管121、水汽匯總管122和冷卻水總管123，其中，水汽匯總管122的兩端分別與換熱管121的頂部和水汽出口 117連通，冷卻水總管123的兩端分別與換熱管121的底部和冷卻水進(jìn)口 116連通，冷卻水從冷卻水進(jìn)口 116進(jìn)入冷卻水總管12 3中，然后分流到多根換熱管121中，增大換熱面積，充分地對(duì)反應(yīng)器殼體110內(nèi)反應(yīng)放出的熱量進(jìn)行吸收，然后再匯總到水汽匯總管122中排出。同時(shí)，本實(shí)施例中，還在分流筒141和匯流筒142之間設(shè)置有換熱管束支撐件180，換熱管束支撐件180與換熱管束120連接，且能對(duì)換熱管束120起到支撐作用，避免了因換熱管束120震動(dòng)對(duì)催化劑床層130造成破壞。
[0043]水汽匯總管122內(nèi)設(shè)置有用于固定換熱管121頂端的上管板124，冷卻水總管123內(nèi)設(shè)置有用于固定換熱管121底端的下管板125，通過上管板124以及下管板125的設(shè)置，使得換熱管121能固定于反應(yīng)器殼體110內(nèi)，同時(shí)將反應(yīng)器殼體110內(nèi)的管程水汽和管外反應(yīng)物料進(jìn)彳丁有效隔尚。
[0044]依次連通的冷卻水進(jìn)口 116、冷卻水總管123、下管板125、多根換熱管121、上管板124、水汽匯總管122和水汽出口 117形成一組換熱管束120，數(shù)量為I?6組。本實(shí)施例中，優(yōu)選換熱管束120為四組，且對(duì)稱設(shè)置。具體地，本實(shí)施例中，水汽出口 117為四個(gè)，且四個(gè)水汽出口 117對(duì)稱設(shè)置，同理，冷卻水進(jìn)口 116也為四個(gè)，且分別與四個(gè)水汽出口 117的位置對(duì)應(yīng)。相應(yīng)地，本實(shí)施例中，水汽匯總管122、冷卻水總管123、上管板124和下管板125也對(duì)應(yīng)為四個(gè)。本實(shí)施例中，換熱管121穿過設(shè)置于分流筒141與匯流筒142之間的催化劑床層130，且對(duì)稱分布，使得整個(gè)反應(yīng)器內(nèi)換熱均勻，且反應(yīng)物料流經(jīng)催化劑床層130的阻力降分布均勻，有利于反應(yīng)器內(nèi)的傳熱與傳質(zhì)。當(dāng)然，在其他實(shí)施例中，可依據(jù)反應(yīng)器殼體110的大小，或換熱面積的需求，對(duì)換熱管束120的組數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。
[0045]參見圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例中，分流筒141、匯流筒142和匯流管143均為筒體結(jié)構(gòu)，設(shè)置于反應(yīng)器殼體110內(nèi)。其中，分流筒141套設(shè)在匯流筒142的外側(cè)，匯流筒142套設(shè)在匯流管143的外側(cè)，分流筒141的內(nèi)腔與反應(yīng)器殼體110的內(nèi)腔連通，匯流筒142的內(nèi)腔與分流筒141的內(nèi)腔連通，匯流管143的內(nèi)腔與匯流筒142的內(nèi)腔連通，催化劑床層130設(shè)置于分流筒141與匯流筒142之間的間隙內(nèi)，換熱管束120穿過催化劑床層130，匯流管143的底部與反應(yīng)物料出口 115連通。
[0046]具體地，匯流管143的頂部密封，在匯流管143的管壁上設(shè)置有多個(gè)第一通孔144，匯流管143的內(nèi)腔和匯流筒142的內(nèi)腔通過第一通孔144連通，同樣的，在匯流筒142的筒壁上設(shè)置有多個(gè)第二通孔145，在分流筒141的筒壁上設(shè)置有多個(gè)第三通孔146，匯流筒142的內(nèi)腔和分流筒141的內(nèi)腔通過第二通孔145連通，分流筒141的內(nèi)腔和反應(yīng)器殼體110的內(nèi)腔通過第三通孔146連通。分流筒141和反應(yīng)器殼體110之間存在間隙，該間隙形成反應(yīng)物料分流通道。反應(yīng)氣體從反應(yīng)物料進(jìn)口 114進(jìn)入反應(yīng)器殼體110，經(jīng)過分流通道進(jìn)行分流，分流后的反應(yīng)氣體從分流筒141的第三通孔146進(jìn)入分流筒141內(nèi)，與分流筒141內(nèi)的催化劑床層130接觸并進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后，通過匯流筒142上的第二通孔145和匯流管143上的第一通孔144進(jìn)入?yún)R流管143，最終從反應(yīng)物料出口 115排出。
[0047]本實(shí)施例中，通過分流筒141、匯流筒142和匯流管143的巧妙設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)氣體徑向通過催化劑床層130，流通面積大，系統(tǒng)壓降低，本實(shí)用新型提供的蒸汽上升式徑向流反應(yīng)器100的壓降僅為軸向流反應(yīng)器壓降的10%?50%。同時(shí)，匯流筒142和匯流管143套設(shè)，可有效避免因催化劑床層130內(nèi)的催化劑被氣流帶入?yún)R流管143內(nèi)造成的系統(tǒng)堵塞和催化劑流失。此外，通過設(shè)置匯流筒142和匯流管143可適當(dāng)增加流體流經(jīng)匯流設(shè)施的阻力降在系統(tǒng)總阻力降中的比例，使得氣流在徑向流動(dòng)時(shí)分布更均勻。
[0048]具體地，本實(shí)施例中，第一通孔144、第二通孔145和第三通孔146分別均勻地分布于匯流管143、匯流筒142和分流筒141上。第一通孔144、第二通孔145和第三通孔146的直徑均為I?8mm，該孔徑能使反應(yīng)氣體的流通順暢，又能有效地防止催化劑被氣流帶入反應(yīng)物料出口 115。本實(shí)施例中，匯流管143、匯流筒142的頂部均密封設(shè)置，此外，在分流筒頂部設(shè)置有分流筒蓋板170，避免反應(yīng)氣體從分流筒141的頂部進(jìn)入，造成反應(yīng)物料流道短路。通過頂部的密封設(shè)置，限定了反應(yīng)氣體只能沿徑向流動(dòng)，使反應(yīng)氣體與催化劑床層130的接觸更充分，反應(yīng)更完全。并且本實(shí)用新型實(shí)施例中，分流筒蓋板170由多個(gè)可拆卸的板拼接而成，方便在催化劑裝填時(shí)對(duì)分流筒蓋板170進(jìn)行拆卸。
[0049]進(jìn)一步地，本實(shí)施例中，蒸汽上升式徑向流反應(yīng)器100還包括絕熱反應(yīng)段191，絕熱反應(yīng)段191與反應(yīng)物料進(jìn)口 114連通，絕熱反應(yīng)段191內(nèi)設(shè)置有催化劑。反應(yīng)物料首先在絕熱反應(yīng)段191內(nèi)的催化劑的催化作用下進(jìn)行預(yù)反應(yīng)，絕熱反應(yīng)段191能夠消除反應(yīng)物料中部分有害組分，并利用預(yù)反應(yīng)熱對(duì)反應(yīng)氣體進(jìn)行預(yù)熱，使反應(yīng)氣體達(dá)到較為理想的進(jìn)料狀態(tài)。
[0050]絕熱反應(yīng)段191可以設(shè)置在反應(yīng)器殼體110的內(nèi)部，也可以設(shè)置于反應(yīng)器殼體110的外部。
[0051 ]本實(shí)施例優(yōu)選將絕熱反應(yīng)段191設(shè)置在反應(yīng)器殼體110的內(nèi)部，具體地，絕熱反應(yīng)段191包括外層絕熱反應(yīng)段191a和內(nèi)層絕熱反應(yīng)段191b，本實(shí)施例中的換熱管束121，均勻的分布在匯流筒142的外側(cè)，且呈環(huán)形排布，換熱管束120與分流筒141之間的間隙內(nèi)填充有催化劑床層130，此部分催化劑床層130由于未設(shè)換熱管121，且位于換熱管束120靠近分流筒141的一側(cè)，因此該部分的催化劑床層被視為外層絕熱反應(yīng)段191a，而換熱管束120與匯流筒14 2之間的間隙內(nèi)也填充有催化劑床層13 O，此部分催化劑床層13 O由于未設(shè)換熱管121，且位于換熱管束120靠近匯流筒142的一側(cè)，因此該部分的催化劑床層被視為內(nèi)層絕熱反應(yīng)段191b，而內(nèi)層絕熱反應(yīng)段191b和外層絕熱反應(yīng)段191a之間由于設(shè)置了換熱管束120，通過換熱管束內(nèi)的冷卻水充分地吸收反應(yīng)熱量，從而使該部分床層能夠保持反應(yīng)溫度的穩(wěn)定，因此，該部分床層被視為等溫反應(yīng)段。
[0052]本實(shí)施例中，外層絕熱反應(yīng)段191a的徑向厚度為分流筒141到匯流筒142的徑向距離的5%?40%，內(nèi)層絕熱反應(yīng)段191b的徑向厚度為分流筒141到匯流筒142的徑向距離的2%?35%。
[0053]反應(yīng)物料從反應(yīng)器殼體110的反應(yīng)物料進(jìn)口114進(jìn)入后，首先在外層絕熱反應(yīng)段191a的催化劑作用下進(jìn)行預(yù)反應(yīng)，利用外層絕熱反應(yīng)段191a預(yù)反應(yīng)放出的熱對(duì)物料進(jìn)行預(yù)熱，使其溫度達(dá)到最佳反應(yīng)溫度，同時(shí)通過預(yù)反應(yīng)有效消除原料中的有害物質(zhì)。預(yù)反應(yīng)后的物料進(jìn)入等溫反應(yīng)段，等溫反應(yīng)段利用換熱管束120中的水汽化，移走反應(yīng)放出的熱量，并副產(chǎn)蒸汽，使反應(yīng)條件接近于等溫操作，有效避免了高溫造成的催化劑積炭或失活等問題。經(jīng)等溫反應(yīng)段反應(yīng)后，大部分可反應(yīng)的物料已參與反應(yīng)，在內(nèi)層絕熱反應(yīng)段19 Ib的反應(yīng)量較小，溫升較低，因此可不用換熱。內(nèi)層絕熱反應(yīng)段191b的設(shè)置，增加了反應(yīng)的總轉(zhuǎn)化率，同時(shí)由于內(nèi)層絕熱反應(yīng)段191b內(nèi)未設(shè)置換熱管束120，單位體積內(nèi)催化劑裝填量大，可有效縮小反應(yīng)器的體積。
[0054]參見圖1，本實(shí)施例中，反應(yīng)器殼體110的下部封頭113內(nèi)還設(shè)置有惰性瓷球?qū)?60。該惰性瓷球?qū)?60位于催化劑床層130的下方，進(jìn)行催化劑填裝時(shí)，先將惰性瓷球填裝進(jìn)反應(yīng)器殼體110的下部封頭113內(nèi)，形成惰性瓷球?qū)?60，再將催化劑堆放在惰性瓷球?qū)?60的上面。通過設(shè)置惰性瓷球?qū)?60能夠很好地對(duì)催化劑床層130起到支撐作用。
[0055]參見圖1，進(jìn)一步地，反應(yīng)物料進(jìn)口 114的下方設(shè)置有氣流分布器150，反應(yīng)的氣體物料從反應(yīng)物料進(jìn)口 114進(jìn)入后能夠在氣流分布器150的作用下進(jìn)行分流，更充分地與催化劑進(jìn)行接觸，避免較大流速的氣流對(duì)催化劑床層130的破壞。
[0056]第二實(shí)施例
[0057]參見圖2，本實(shí)施例提供一種蒸汽上升式徑向流反應(yīng)器200，其與第一實(shí)施例提供的蒸汽上升式徑向流反應(yīng)器100的結(jié)構(gòu)大致相同，二者的區(qū)別在于本實(shí)施例中的絕熱反應(yīng)段271設(shè)置于反應(yīng)器殼體210的外部，且本實(shí)施例中匯流筒242采用絲網(wǎng)制成。
[0058]本實(shí)施例中，蒸汽上升式徑向流反應(yīng)器200包括反應(yīng)器殼體210和絕熱反應(yīng)器290，該絕熱反應(yīng)器290與反應(yīng)器殼體210連通。
[0059]絕熱反應(yīng)器290設(shè)置有預(yù)反應(yīng)進(jìn)口 292、絕熱反應(yīng)段291和預(yù)反應(yīng)出口 293，預(yù)反應(yīng)出口 293與反應(yīng)器殼體210的反應(yīng)物料進(jìn)口 114連通，該絕熱反應(yīng)器290位于反應(yīng)器殼體210的外側(cè)，且兩者為分體式結(jié)構(gòu)，反應(yīng)氣體通過預(yù)反應(yīng)進(jìn)口 292進(jìn)入絕熱反應(yīng)器290內(nèi)，并在絕熱反應(yīng)段291進(jìn)行預(yù)反應(yīng)，預(yù)反應(yīng)后，通過預(yù)反應(yīng)出口 293進(jìn)入反應(yīng)物料進(jìn)口 114，從而在反應(yīng)器殼體210內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)。
[0060]本實(shí)施例通過在反應(yīng)器殼體210外對(duì)反應(yīng)氣體進(jìn)行預(yù)反應(yīng)，能更好的檢測和控制反應(yīng)物料的預(yù)反應(yīng)情況，此外，預(yù)反應(yīng)段的催化劑裝卸更為方便。[0061 ]同時(shí)，本實(shí)施例中，匯流筒242采用絲網(wǎng)制成，并在匯流筒242與匯流管143之間裝填惰性瓷球?qū)?，?duì)絲網(wǎng)進(jìn)行有效支撐。絲網(wǎng)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不僅能夠避免催化劑進(jìn)入?yún)R流管143內(nèi)，同時(shí)還能保證良好的透氣率。本實(shí)施例中，通過設(shè)置絲網(wǎng)制成的匯流筒242，無需采用開孔的筒體結(jié)構(gòu)，制作更加容易，設(shè)備成本更低。
[0062]第三實(shí)施例
[0063]參見圖3，本實(shí)施例提供一種蒸汽上升式徑向流反應(yīng)器300，其與第一實(shí)施例提供的蒸汽上升式徑向流反應(yīng)器100的結(jié)構(gòu)大致相同，二者的區(qū)別在于本實(shí)施例中的絕熱反應(yīng)段391設(shè)置于反應(yīng)物料進(jìn)口 114的下方，且位于分流筒141的上方。
[0064]絕熱反應(yīng)段391位于反應(yīng)物料進(jìn)口114的下方、分流筒141的上方，且與水汽匯總管122接觸。由于該段催化劑床層單位體積內(nèi)的換熱面積較小，因此被視為絕熱反應(yīng)段。反應(yīng)氣體從反應(yīng)物料進(jìn)口 114進(jìn)入反應(yīng)器殼體110內(nèi)，然后在絕熱反應(yīng)段391的催化劑作用下進(jìn)行預(yù)反應(yīng)，預(yù)反應(yīng)后的反應(yīng)氣體進(jìn)入分流通道，然后經(jīng)第三通孔146進(jìn)入催化劑床層130進(jìn)行催化反應(yīng)，反應(yīng)后的物料，通過匯流筒142上的第二通孔145和匯流管143上的第一通孔144進(jìn)入?yún)R流管143內(nèi)，并從反應(yīng)物料出口 115排出。
[0065]綜上所述，本實(shí)用新型通過設(shè)置分流筒141、匯流筒142和匯流管143，分流筒141、匯流筒142和匯流管143依次連通，并且催化劑床層130設(shè)置于分流筒141和匯流筒142之間，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)氣體徑向通過催化劑床層130，流通面積大，系統(tǒng)壓低。本實(shí)用新型提供的蒸汽上升式徑向流反應(yīng)器100的壓降僅為軸向流反應(yīng)器壓降的10?50%。催化劑裝填于管束外，冷卻水在管程內(nèi)流動(dòng)，通過汽化移走反應(yīng)產(chǎn)生的熱，整個(gè)換熱管束120溫度分布均勻，避免了局部高溫，有效降低催化劑積炭或失活風(fēng)險(xiǎn)，大大降低了換熱管束120對(duì)材料耐高溫?zé)岬囊?，有效降低了設(shè)備投資。同時(shí)副產(chǎn)高壓或中壓蒸汽，經(jīng)濟(jì)效益好。通過控制水蒸氣出口壓力，可控制等溫段的反應(yīng)溫度，整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)溫度調(diào)節(jié)靈活、有效。設(shè)置絕熱反應(yīng)段191，對(duì)反應(yīng)物料進(jìn)行預(yù)反應(yīng)，消除反應(yīng)物料中部分有害組分，并對(duì)反應(yīng)物料進(jìn)行預(yù)熱，使其達(dá)到較為理想的進(jìn)料狀態(tài)。因此本實(shí)用新型具有反應(yīng)壓降低，投資省、調(diào)節(jié)靈活等優(yōu)點(diǎn)。
[0066]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種蒸汽上升式徑向流反應(yīng)器，其特征在于，包括反應(yīng)器殼體、換熱管束、催化劑床層、分流筒、匯流筒和匯流管，所述反應(yīng)器殼體的頂端設(shè)有反應(yīng)物料進(jìn)口和水汽出口，所述反應(yīng)器殼體的底端設(shè)置有反應(yīng)物料出口、冷卻水進(jìn)口和催化劑卸料口，所述水汽出口與所述換熱管束的頂端連通，所述冷卻水入口與所述換熱管束的底端連通;所述分流筒套設(shè)在所述匯流筒的外側(cè)，所述匯流筒的內(nèi)腔與所述分流筒的內(nèi)腔連通，所述匯流筒套設(shè)在所述匯流管的外側(cè)，所述匯流管的內(nèi)腔與所述匯流筒的內(nèi)腔連通，所述分流筒的內(nèi)腔與所述反應(yīng)器殼體的內(nèi)腔連通，所述催化劑床層設(shè)置于所述分流筒與所述匯流筒之間的間隙內(nèi)，所述換熱管束穿過所述催化劑床層，所述匯流管的底部與所述反應(yīng)物料出口連通，所述蒸汽上升式徑向流反應(yīng)器還包括絕熱反應(yīng)段，所述絕熱反應(yīng)段與所述反應(yīng)物料進(jìn)口連通，所述絕熱反應(yīng)段內(nèi)設(shè)置有催化劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽上升式徑向流反應(yīng)器，其特征在于，所述換熱管束環(huán)設(shè)于所述匯流筒的外側(cè)，所述絕熱反應(yīng)段包括內(nèi)層絕熱反應(yīng)段和外層絕熱反應(yīng)段，所述換熱管束與所述分流筒之間的所述催化劑床層形成所述外層絕熱反應(yīng)段，所述換熱管束與所述匯流筒之間的所述催化劑床層形成所述內(nèi)層絕熱反應(yīng)段。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蒸汽上升式徑向流反應(yīng)器，其特征在于，所述外層絕熱反應(yīng)段的徑向厚度為所述分流筒到所述匯流筒的徑向距離的5%?40%;所述內(nèi)層絕熱反應(yīng)段的徑向厚度為所述分流筒到所述匯流筒的徑向距離的2%?35%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽上升式徑向流反應(yīng)器，其特征在于，所述絕熱反應(yīng)段設(shè)置在所述反應(yīng)器殼體內(nèi)，所述絕熱反應(yīng)段位于所述反應(yīng)物料進(jìn)口的下方，且位于所述分流筒的上方。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽上升式徑向流反應(yīng)器，其特征在于，所述蒸汽上升式徑向流反應(yīng)器還包括絕熱反應(yīng)器，所述絕熱反應(yīng)器位于所述反應(yīng)器殼體外，所述絕熱反應(yīng)段設(shè)置在所述絕熱反應(yīng)器內(nèi)，所述絕熱反應(yīng)器設(shè)置有預(yù)反應(yīng)進(jìn)口和預(yù)反應(yīng)出口，所述預(yù)反應(yīng)出口與所述反應(yīng)物料進(jìn)口連通。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽上升式徑向流反應(yīng)器，其特征在于，所述匯流管的頂部密封，所述匯流管的筒壁設(shè)置有多個(gè)第一通孔，所述匯流管的內(nèi)腔和所述匯流筒的內(nèi)腔通過所述第一通孔連通;所述分流筒的筒壁設(shè)置有多個(gè)第三通孔，所述分流筒的內(nèi)腔和所述反應(yīng)器殼體的內(nèi)腔通過所述第三通孔連通，所述分流筒和所述反應(yīng)器殼體之間存在間隙，形成分流通道。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽上升式徑向流反應(yīng)器，其特征在于，所述匯流筒設(shè)置有多個(gè)第二通孔，所述匯流筒的內(nèi)腔和所述分流筒的內(nèi)腔通過所述第二通孔連通。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽上升式徑向流反應(yīng)器，其特征在于，所述匯流筒由絲網(wǎng)制成。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽上升式徑向流反應(yīng)器，其特征在于，所述換熱管束包括多根換熱管、水汽匯總管、冷卻水總管、上管板和下管板，所述水汽匯總管的頂端與所述水汽出口連通，所述水汽匯總管的底端與所述上管板連接，所述冷卻水總管的頂端與所述下管板連接，所述冷卻水總管的底端與所述冷卻水入口連通，所述換熱管通過所述上管板和所述下管板固定于所述反應(yīng)器殼體內(nèi)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的蒸汽上升式徑向流反應(yīng)器，其特征在于，所述水汽匯總管、所述冷卻水總管、所述水汽出口、所述冷卻水入口、所述上管板和所述下管板的數(shù)量均為I?6個(gè)。
【文檔編號(hào)】B01J8/02GK205700479SQ201620556733
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月8日
【發(fā)明人】張?bào)@濤, 陳小林
【申請人】成都賽普瑞興科技有限公司