水冷反應(yīng)器及其裝卸料結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及化工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種應(yīng)用于氨合成、甲醇合成生產(chǎn)中的水冷反應(yīng)器及其裝卸料結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]甲醇合成反應(yīng)為強(qiáng)放熱可逆反應(yīng)，主要反應(yīng)式
[0003]C0+2H2 = CH30H+AHri
[0004]C02+3H2 = CH3OH+H2O+ Δ Hr2
[0005]Δ Hri = -76519.5-49.2909T----------P132
[0006]Δ Hr2 = -37858.2-22.666T-------P132
[0007]反應(yīng)是在裝有催化劑的反應(yīng)器中進(jìn)行的，現(xiàn)代甲醇催化劑為低壓低溫銅鋅鋁系，其壓力為4.0MPa?8.5MPa，210°C?280°C。由上可知，未反應(yīng)氣必需先預(yù)熱至210°C，反應(yīng)過(guò)程中放熱量大，溫度上升大，例如每反應(yīng)1%C0溫升32°C，溫升不能過(guò)高，應(yīng)控制在280°C以內(nèi)。
[0008]甲醇合成工藝技術(shù)的核心是甲醇合成反應(yīng)器的設(shè)計(jì)。⑶與出生成甲醇的反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)，與H2、N2氣體合成氨比較，生成Imol甲醇比生成Imol氨放出的熱量幾乎要多一倍，而合成甲醇的銅系催化劑的使用溫度范圍只有50°C左右，合成氨的鐵系催化劑使用溫度范圍有120°C?150°C，反應(yīng)過(guò)程需要快速移走反應(yīng)熱。如果反應(yīng)器內(nèi)的催化劑填充不均，會(huì)造成反應(yīng)不充分。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009]基于此，有必要提供一種能使催化劑填充均勻的水冷反應(yīng)器及其裝卸料結(jié)構(gòu)。
[0010]—種應(yīng)用于水冷反應(yīng)器的裝卸料結(jié)構(gòu)，所述水冷反應(yīng)器包括徑向反應(yīng)筐，所述裝卸料機(jī)構(gòu)包括多個(gè)間隔分布的加料管和卸料管，所述加料管從所述徑向反應(yīng)筐頂部伸入所述徑向反應(yīng)筐，所述卸料管從所述徑向反應(yīng)筐底部伸出所述徑向反應(yīng)筐。
[0011]在包括上述裝卸料結(jié)構(gòu)的水冷反應(yīng)器中，由于多個(gè)加料管的設(shè)置，可將催化劑均勻地加入到徑向反應(yīng)筐內(nèi)，使反應(yīng)更為充分。
[0012]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述卸料管的數(shù)量為多個(gè)，多個(gè)所述卸料管間隔分布。
[0013]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述裝卸料機(jī)構(gòu)還包括導(dǎo)流板，所述導(dǎo)流板傾斜設(shè)置，且所述導(dǎo)流板的較低處與所述卸料管連接。
[0014]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述導(dǎo)流板為傾斜的平板或錐形板。
[0015]—種水冷反應(yīng)器，包括外筒、徑向反應(yīng)筐、水冷系統(tǒng)、中心管、水室、汽室和上述裝卸料結(jié)構(gòu)，所述徑向反應(yīng)筐位于所述外筒內(nèi)，且所述徑向反應(yīng)筐和所述外筒之間形成間隙，所述水冷系統(tǒng)包括伸入所述徑向反應(yīng)筐的水冷管，所述水冷管分別與所述水室和所述汽室連通，所述中心管伸入所述徑向反應(yīng)筐內(nèi)，且部分穿過(guò)所述徑向反應(yīng)筐并伸出所述外筒外。
[0016]在上述水冷反應(yīng)器中，由于多個(gè)加料管的設(shè)置，可將催化劑均勻地加入到徑向反應(yīng)筐內(nèi)，使反應(yīng)更為充分。
[0017]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述水冷反應(yīng)器還包括間隔設(shè)置于所述外筒內(nèi)的下管板和上管板，所述上管板與所述外筒的一端間隔一定距離，所述水室和所述汽室中的一個(gè)形成于所述外筒一端與所述上管板之間，所述水室和所述汽室中的另外一個(gè)形成于所述下管板和所述上管板之間；所述加料管依次穿過(guò)所述上管板和所述下管板，并伸入所述徑向反應(yīng)
Mo
[0018]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述裝卸料機(jī)構(gòu)還包括導(dǎo)流板，所述導(dǎo)流板傾斜設(shè)置，且所述導(dǎo)流板的較低處與所述卸料管連接，所述卸料管與所述中心管間隔一定距離，所述導(dǎo)流板的較高的一端連接于所述中心管。
[0019]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述徑向反應(yīng)筐和/或所述中心管均包括筒體和透氣板，所述徑向反應(yīng)筐和/或所述中心管上開(kāi)設(shè)有通氣孔，所述通氣孔包括貫通所述筒體的第一通氣孔和貫通所述透氣板的第二通氣孔，所述第二通氣孔與所述第一通氣孔相互連通，且所述第二通氣孔的總截面積大于所述第一通氣孔的總截面，所述徑向反應(yīng)筐的所述筒體較所述透氣板靠近所述外筒，所述中心管的所述筒體較所述透氣板遠(yuǎn)離所述徑向反應(yīng)筐的所述筒體。
[0020]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述筒體的所述第一通氣孔包括敞開(kāi)孔和收攏孔，所述敞開(kāi)孔大于所述收攏孔，所述收攏孔較所述敞開(kāi)孔靠近所述透氣板;所述透氣板的所述第二通氣孔包括上孔和下孔，所述上孔較所述下孔靠近所述筒體，且所述上孔的尺寸小于所述下孔。
[0021]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述筒體和所述透氣板間隔設(shè)置從而在其間形成縫隙，所述徑向反應(yīng)筐和/或所述中心管還包括間隔環(huán)，所述間隔環(huán)密封地設(shè)于所述筒體和所述透氣板之間，將所述筒體和所述透氣板之間的所述縫隙間隔成多個(gè)區(qū)間;所述徑向反應(yīng)筐和/或所述中心管還包括篩網(wǎng)，所述篩網(wǎng)設(shè)置在所述透氣板遠(yuǎn)離所述筒體的一側(cè)。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為一實(shí)施方式的水冷反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為圖1所示氣冷反應(yīng)器的外筒和徑向反應(yīng)筐的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3為圖1所示氣冷反應(yīng)器的中心管的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4為另一實(shí)施例的中心管的第一通氣孔的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為了便于理解本實(shí)用新型，下面將參照相關(guān)附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本實(shí)用新型的較佳的實(shí)施例。但是，本實(shí)用新型可以以許多不同的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對(duì)本實(shí)用新型的公開(kāi)內(nèi)容的理解更加透徹全面。
[0027]需要說(shuō)明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”另一個(gè)元件，它可以直接在另一個(gè)元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個(gè)元件被認(rèn)為是“連接”另一個(gè)元件，它可以是直接連接到另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說(shuō)明的目的。
[0028]請(qǐng)參閱圖1，水冷反應(yīng)器300包括外筒3001、徑向反應(yīng)筐3003、水冷系統(tǒng)3005、中心管3010、水室3017、汽室3019和裝卸料結(jié)構(gòu)。徑向反應(yīng)筐3003位于外筒3001內(nèi)，且徑向反應(yīng)筐3003和外筒3001之間形成間隙3015。水冷系統(tǒng)3005包括伸入徑向反應(yīng)筐3003的水冷管30051，水冷管30051分別與水室3017和汽室3019連通。中心管3010伸入徑向反應(yīng)筐3003內(nèi)，且部分穿過(guò)徑向反應(yīng)筐3003并伸出外筒3001外。
[0029]外筒3001上設(shè)有與水室3017連通的進(jìn)水口 3007、與間隙3015連通的第一氣口3009、與汽室3019連通的水汽出口 3013，進(jìn)水口 3007可供水進(jìn)入水室3017，第一氣口 3009可供氣體進(jìn)入外筒3001和徑向反應(yīng)筐3003之間的間隙3015，水汽出口 3013可供水汽從汽室3019輸出。
[0030]水冷管30051包括內(nèi)管30053和外管30055，內(nèi)管30053套設(shè)于外管30055內(nèi)，且內(nèi)管30053套設(shè)于外管30055的底端開(kāi)口，內(nèi)管30053的頂端與水室3017連通，外管30055的頂端與汽室3019連通。水室3017內(nèi)的水可通過(guò)內(nèi)管30053的頂端進(jìn)入內(nèi)管30053，從內(nèi)管30053的底端進(jìn)入外管30055，水在反應(yīng)過(guò)程中吸收熱量變成汽體，汽水混合物從外管30055的頂端進(jìn)入汽室3019。
[0031]中心管3010可設(shè)于徑向反應(yīng)筐3003的中心處，在其伸出外筒3001的一端開(kāi)設(shè)有第二氣口 3011。中心管3010伸入徑向反應(yīng)筐3003的部分的側(cè)壁還開(kāi)設(shè)有通氣孔。
[0032]水冷反應(yīng)器300還包括間隔設(shè)置于外筒3001內(nèi)的下管板3021和上管板3023，上管板3023與外筒3001的一端間隔一定距離，并在外筒3001—端與上管板3023之間形成上述水室3017，下管板3021和上管板3023之間形成上述汽室3019。其中，下管板3021為球形管板，也就是說(shuō)，下管板3021的形狀為半球體?？梢岳斫?，下管板3021也可為橢圓形管板、蝶形管板或球冠形管板等其他形狀的弧形管板，也就是說(shuō)，下管板3021的形狀可以為橢球體的一部分、球體的一部分或者橢球體一部分與球體一部分的組合。由于下管板3021為弧形管板，其受到壓力后，應(yīng)力狀態(tài)較好，因此在滿足水冷反應(yīng)器300工作壓力、溫度的情況下，可將下管板3021的厚度設(shè)計(jì)得較薄，可降低設(shè)備重量，節(jié)約設(shè)備成本。例如，在3.4MPa、240°C的設(shè)計(jì)工況下，相比平板管板的下管板，球形管板的厚度可減薄30%，對(duì)于水冷反應(yīng)器這種大型的設(shè)備，尤其是應(yīng)用在180萬(wàn)噸以上甲醇合成技術(shù)采用的特大型水冷反應(yīng)器，降低的重量和成本非?？捎^?？梢岳斫猓馔?001—端與上管板3023之間也可形成上述汽室3019，下管板3021和上管板3023之間形成上述水室3017，即水室3017和汽室3019的位置可互換。
[0033]具體地，下管板3021設(shè)置于徑向反應(yīng)筐3003的頂部?？梢?jiàn)，下管板3021的上側(cè)為汽室3019，下側(cè)為徑向反應(yīng)筐3003，其兩側(cè)均需要承受較大的氣壓，由此可見(jiàn)，下管板3021的受力非常重要。
[0034]裝卸料機(jī)構(gòu)包括多個(gè)間隔分布的加料管3025和卸料管3027，加料管3025從徑向反應(yīng)筐3003頂部伸入徑向反應(yīng)筐3003，卸料管3027從徑向反應(yīng)筐3003底部伸出徑向反應(yīng)筐3003。由于多個(gè)加料管3025的設(shè)置，可將催化劑均勻地加入到徑向反應(yīng)筐3003內(nèi)，使反應(yīng)更為充分。
[0035]加料管3025依次穿過(guò)上管板3023和下管板3021，并伸入徑向反應(yīng)筐3003。
[0036]卸料管3027的數(shù)量為多個(gè)，多個(gè)卸料管3027間隔分布。
[0037]裝卸料機(jī)構(gòu)還包括導(dǎo)流板3029，導(dǎo)流板3029傾斜設(shè)置，且導(dǎo)流板3029的較低處與卸料管3027連接。導(dǎo)流板3029可將徑向反應(yīng)筐3003內(nèi)的催化劑導(dǎo)向卸料管3027，使卸料更干凈，避免催化劑在徑向反應(yīng)筐3003卸不干凈而殘留。
[0038]導(dǎo)流板3029可為傾斜的平板，也可為錐形板。
[0039]卸料管3027與中心管3010間隔一定距離，導(dǎo)流板3029的較高的一端連接于中心管3010ο
[0040]水冷反應(yīng)器300還包括供水裝置705，供水裝置705與進(jìn)水口 3007連接。
[0041]水汽出口 3013也與供水裝置705連接。具體地，供水裝置705可為汽包。供水裝置705還連通于一蒸汽回收裝置(圖未示)以回收蒸汽。可以理解，水汽出口 3013也可連接到其他設(shè)備。
[0042]工作時(shí)，未反應(yīng)氣從第一氣口 3009進(jìn)入間隙3015，然后經(jīng)過(guò)徑向反應(yīng)筐3003側(cè)壁的通氣孔進(jìn)入徑向反應(yīng)筐3003，氣體在催化劑的作用下在徑向反應(yīng)筐3003內(nèi)反應(yīng)，同時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)生的熱量由冷卻系統(tǒng)3