列管式換熱器和費(fèi)托合成漿態(tài)床反應(yīng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種列管式換熱器，更具體地說(shuō)，涉及一種用于費(fèi)托合成漿態(tài)床 反應(yīng)器的列管式換熱器和費(fèi)托合成漿態(tài)床反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于我國(guó)石油資源短缺，為了保障國(guó)家能源安全，結(jié)合我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，以煤 為原料制取液體燃料是緩解這一問(wèn)題的有效途徑，其中費(fèi)托合成是主要方法之一。費(fèi)托合 成是以煤或天然氣為原料制備合成氣，合成氣在400~500°C的溫度下，以鐵或鈷等為主 體的催化劑催化作用下，生產(chǎn)烴類或者醇類液體燃料的方法。費(fèi)托合成反應(yīng)是一個(gè)強(qiáng)放熱 反應(yīng)，放熱量大。進(jìn)行費(fèi)托合成反應(yīng)時(shí)，常發(fā)生催化劑局部過(guò)熱，并引起催化劑積碳甚至堵 塞床層，導(dǎo)致產(chǎn)物選擇性降低。因此，需要有效移走反應(yīng)器內(nèi)生成的熱量，保證反應(yīng)器操作 的安全性和提高目的產(chǎn)物的收率。同時(shí)，費(fèi)托合成產(chǎn)物的分布和催化劑的活性對(duì)溫度非常 敏感，維持反應(yīng)器內(nèi)相對(duì)恒定的溫度對(duì)漿態(tài)床反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)的順利進(jìn)行和安全操作十分重 要，因此開(kāi)發(fā)新型有效的換熱器形式十分重要，目前已有許多不同形式的換熱器。
[0003] CN101396647A公開(kāi)了一種適用于漿態(tài)床反應(yīng)器的新型換熱器，其換熱器部分可以 采用一段式主換熱器，也可以采用兩段主換熱器。由于分離區(qū)構(gòu)件之間存在著較大的空間， 根據(jù)生產(chǎn)需要，可以考慮在上主換熱器外設(shè)置小型換熱器元件組，起到調(diào)節(jié)液固分離區(qū)所 占空間的溫度的作用。此換熱器中加入了導(dǎo)流管，實(shí)現(xiàn)上下兩段換熱器的熱耦合，減兩段間 的熱負(fù)荷差值，增加了操作彈性，因此換熱溫度可保障了漿態(tài)床反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)的充分進(jìn)行。 此發(fā)明的換熱器為了強(qiáng)化換熱效果和固液分離，只是在換熱器的上部換熱區(qū)換熱列管截面 積占反應(yīng)器橫截面的70~90 %，不適合于漿態(tài)床反應(yīng)器下部的進(jìn)氣口附近反應(yīng)溫度較高 的換熱要求。
[0004] CN101480595A公開(kāi)了一種針翅片型換熱器，在換熱列管的外壁上安裝有水平的針 型翅片，每根換熱列管上安裝的針翅數(shù)目為80~800根，針型翅片直徑為1~10mm，長(zhǎng)度 在10~125_范圍。采用針型翅片換熱器列管，一方面可以增加換熱面積，增強(qiáng)反應(yīng)器換 熱能力；另一方面換熱列管外壁的針型翅片可以對(duì)塔內(nèi)氣液相流體的流動(dòng)具有阻礙作用， 可遏制普通換熱列管造成的流動(dòng)陡峭效應(yīng)（即"煙囪效應(yīng)），改善漿態(tài)床中的流速分布，實(shí) 現(xiàn)強(qiáng)化傳熱和改善流動(dòng)的雙重功能。但是這種針翅片型換熱器存在制造復(fù)雜的特點(diǎn)，且隨 著反應(yīng)器尺寸的增大，勢(shì)必要增加列管上的針翅片長(zhǎng)度和數(shù)目，在保證換熱效果前提下既 增加了生產(chǎn)制造難度。
[0005] US4187902公開(kāi)了一種利用高壓冷卻介質(zhì)進(jìn)行換熱的換熱器，此換熱器主要特點(diǎn) 是換熱列管較長(zhǎng)而且呈折形彎曲狀，在換熱過(guò)程中起到熱補(bǔ)償?shù)淖饔?，進(jìn)行換熱時(shí)換熱列 管可以隨氣液運(yùn)動(dòng)而發(fā)生震動(dòng)，對(duì)帶有沉淀物的液相，利用彎曲列管的震動(dòng)作用可以減小 沉淀物在列管上的沉積，防止在列管上結(jié)垢，提高換熱效果。換熱列管的尺寸不受反應(yīng)器大 小的限制，可以按照生產(chǎn)需要反應(yīng)器內(nèi)安裝任意數(shù)量的換熱列管，然后根據(jù)換熱器的尺寸 來(lái)反應(yīng)器主體尺寸。由于這種換熱列管呈較大角度的彎曲，增大了換熱介質(zhì)在列管中的流 動(dòng)阻力，為了保證換熱效果必須要增大換熱介質(zhì)的動(dòng)力能耗。
[0006] CN202339124U公開(kāi)了一種螺旋扭轉(zhuǎn)扁管換熱器，包括殼體、管板、滑道和換熱管 束。換熱管束呈螺旋狀，含有兩個(gè)螺旋扁管，扁管內(nèi)外介質(zhì)做螺旋運(yùn)動(dòng)，增強(qiáng)了液相湍動(dòng)程 度，提高了換熱系數(shù)。管束之間依靠扁管的螺旋形外緣保持互相支撐，并由捆扎帶捆在一 起。由于沒(méi)有折流板，不存在死區(qū)，并且管束中間有隔板隔開(kāi)形成雙殼程，殼程介質(zhì)流程增 加，與普通殼程換熱器相比換熱效率提高了 20~30%。此換熱器中滑道的寬度是該換熱器 的主要問(wèn)題，如果過(guò)寬則對(duì)材料的強(qiáng)度要求增大，提高了制造難度和成本；如果過(guò)窄則不能 較好的提高換熱效果。
[0007] W02009154333A1公開(kāi)了一種應(yīng)用于費(fèi)托合成反應(yīng)器的換熱器，其中每個(gè)換熱管束 由同心的內(nèi)管和外管組成，換熱介質(zhì)（高壓冷卻水）進(jìn)入換熱器頂部，然后分流進(jìn)入按一 定規(guī)則開(kāi)設(shè)有小孔的內(nèi)管。內(nèi)管中的帶壓冷卻水從小孔中以噴霧形式噴進(jìn)外管，利用水霧 吸收反應(yīng)熱轉(zhuǎn)化為水蒸氣的過(guò)程實(shí)現(xiàn)換熱目的，水蒸氣最后匯集到換熱器頂部并從內(nèi)管排 出。此換熱器的最大特點(diǎn)是換熱列管采用內(nèi)外套筒形式，而且要在內(nèi)筒壁上開(kāi)鑿小孔實(shí)現(xiàn) 換熱，如此一來(lái)就增大了換熱器的制造難度，加大了生產(chǎn)成本。
[0008] 現(xiàn)有技術(shù)中，諸如上述類似的列管式換熱器存在適用范圍局限、占用反應(yīng)器體積 過(guò)大和制造復(fù)雜等問(wèn)題，尤其是不能對(duì)漿態(tài)床反應(yīng)器內(nèi)不同區(qū)域進(jìn)行針對(duì)性地?fù)Q熱，經(jīng)換 熱后漿態(tài)床反應(yīng)器內(nèi)仍然存在著溫度分布不均勻的現(xiàn)象，不能更好地適用于內(nèi)部存在強(qiáng)放 熱反應(yīng)的費(fèi)托合成漿態(tài)床反應(yīng)器。對(duì)于費(fèi)托合成漿態(tài)床反應(yīng)器，需要設(shè)計(jì)換熱效率更好的 列管式換熱器，以提高換熱效率，實(shí)現(xiàn)床層內(nèi)溫度均勻分布，促使反應(yīng)高效進(jìn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題之一是提供一種用于漿態(tài)床反應(yīng)器內(nèi)的列管式換 熱器。要解決的技術(shù)問(wèn)題之二是提供一種費(fèi)托合成漿態(tài)床反應(yīng)器，以實(shí)現(xiàn)費(fèi)托合成漿態(tài)床 內(nèi)的均勻換熱。
[0010] -種列管式換熱器，由至少一組換熱單元組成，一組換熱單元包括上部的換熱列 管、與換熱列管相通的至少兩根換熱支管和下端經(jīng)換熱支管匯聚的換熱列管組成，所述的 換熱列管的管徑不小于換熱支管的管徑，所述的換熱列管與換熱支管的夾角為鈍角。
[0011] 本實(shí)用新型提供的列管式換熱器中，所述的換熱列管和換熱支管之間的夾角優(yōu)選 為120°~150°，更優(yōu)選為130°~140°。
[0012] 本實(shí)用新型提供的列管式換熱器中，所述的換熱單元中，所述的換熱支管以換熱 列管為中心呈環(huán)形均勻分布，換熱支管的數(shù)目為2~12。
[0013] -種費(fèi)托合成漿態(tài)床反應(yīng)器，漿態(tài)床反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置上述的列管式換熱器，所述的 漿態(tài)床反應(yīng)器的合成氣進(jìn)口位于所述的列管式換熱器的換熱支管的軸向區(qū)域內(nèi)。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1為第一種實(shí)施方式兩管式換熱單元的正視圖；
[0015] 圖2為第一種實(shí)施方式兩管式換熱單元的橫截面圖；
[0016] 圖3為第二種實(shí)施方式三管式換熱單元的正視圖；
[0017] 圖4為第二種實(shí)施方式三管式換熱單元的橫截面圖；
[0018] 圖5a、b分別為四管式管束和九管式管束換熱單元的橫截面圖；
[0019] 圖6為帶有列管式換熱器的漿態(tài)床反應(yīng)器橫截面圖；
[0020] 圖7a為本實(shí)用新型提供的費(fèi)托合成漿態(tài)床反應(yīng)器的正視圖，其中截面A-A和截面 B-B，分別表示列管式換熱器頂端和底端位置的截面。
[0021] 圖7b為各截面上熱電偶探針的平面安裝示意圖。
[0022] 其中：1_換熱列管，2-換熱支管，3-換熱介質(zhì)入口，4-換熱介質(zhì)出口，5-熱電偶插 入口，6-合成氣入口，7-原料入口，8-產(chǎn)物出口，9-熱電偶探針。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 本實(shí)用新型提供的列管式換熱器和費(fèi)托合成漿態(tài)床反應(yīng)器是這樣具體實(shí)施的，需 要說(shuō)明的是，說(shuō)明書中提到的"上部"是指的從下到上高度的50% -100%，所述的"下部"是