專利名稱：一種大直徑氣固相催化反應器的制作方法
技術領域：
一種大直徑氣固相催化反應器技木領域本實用新型涉及一種絕熱間接換熱型大型反應器。
背景技術：
為保證放熱反應的連續(xù)進行，需不斷移出反應熱，以使反應過程沿最佳溫度曲線 進行。移走反應熱有多種方式如采用冷管型反應器、冷激型反應器、間接換熱反應器等， 其中以冷管型換熱反應器為最佳方案。但是對大直徑高壓反應器，其內空間是寶貴的，為充 分利用反應器內部容積，大多趨向于避免采用冷管型反應器。在目前沒有更理想反應器現 狀下，趨于無奈而采用冷激型反應器，這種反應器其優(yōu)點是結構簡單，易于制造。但存在觸 媒利用系數低、產量低等缺陷。為保證產量，只能加大空速，但隨之而來增加了壓縮、分離、 冷凍等全系統(tǒng)一系列能量消耗，增加產品成本，因而經濟上不可行。換熱的另一有效形式是 間接換熱型反應器，在塔內段間裝設換熱器以調節(jié)和控制床層的溫度。但對大直徑反應器 來說，存在著換熱器直徑太大，管束過多的弊端，使管內、管間流速過小，造成總傳熱系數過 小，使換熱面積加大許多且不成比例，因而無法采用。如年產20萬噸的6 2400氨合成塔， 用塔內徑大小做的環(huán)盤式換熱器，以四段觸媒層為例，其上中下三個換熱器總傳熱系數K 在220 300之間，其總高度為5米左右，它占據了過高的有效空間，其觸媒的裝載量大為 減少，因而極不經濟。

實用新型內容本實用新型提供一種可增加觸媒利用系數，大幅降低設備運行阻力，并可大幅提 高生產能力的氣固相催化反應裝置。本實用新型目的通過以下方式實現這種大直徑氣固相催化反應器包括裝設于外 筒體中的內筒，其特征在于所述內筒中裝設有有效段數的觸媒筐，各段觸媒筐間間隔裝設 有換熱器，內筒軸心處設有中心管。所述中心管內設有有效數量的斜向設置的隔板，隔板兩端的中心管上分別開設有 與相鄰換熱器相通的氣流通道，中心管底部入口經由外筒與內筒間環(huán)隙接筒體頂部進氣 口，中心管出口與頂部觸媒筐相通。所述換熱器軸心處分別設有隔板，所述隔板將換熱器分別分隔為左右相互對稱的 兩部分，即形成單殼程串聯(lián)式換熱器結構，其中一部分的管板上均勻設置有與上層觸媒筐 相通的管間進氣管，所述隔板底端留設有氣流通道。所述觸媒筐軸向或徑向設置，所述徑向設置的觸媒筐內、外圓周面上分別均勻開 設有氣孔。所述各段觸媒筐底部分別裝設有觸媒裝卸管，所述觸媒裝卸管穿經相鄰換熱器后 與下層觸媒筐相通，反應器底部設有卸觸媒口。本實用新型取得的技術進步1、由于采用本實用新型結構，即換熱器軸心處設置的隔板將換熱器分隔為左右相互對稱的兩部分，并在隔板底端留設有氣流通道，使左右相互對稱的兩部分形成了單殼程 串聯(lián)式換熱器結構，這種結構獨特、設計巧妙的串聯(lián)式換熱器結構，利用兩股流體互通的通 道將兩個左右相互對稱的換熱器連成一個完整的換熱器，與全冷激型換熱反應器相比，產 率高，系統(tǒng)能耗低；與冷管型反應器相比，觸媒利用系數高，同比體積產量高，占地空間小， 增大了觸媒利用空間，解決了國內外多年來大直徑反應器以間接換熱調控床層溫度的難 題，克服了因直徑過大而引起的換熱面積不配套的難題，每個換熱器為一封閉單元，不直接 接觸催化劑，保證了低阻力下運行。2、由于中心管內設有斜向設置的隔板，該隔板將中心管分隔成各自獨立的三段， 隔板兩端的中心管上分別開設有與相鄰換熱器相通的氣流通道，利用這種三段不連貫的中 心管和套管作為流體進出口的通道，不但節(jié)省了空間，增大了有效空間，還有效解決了熱應 力帶來的設備運行安全隱患。本實用新型結構簡單，各段流體之間的流動巧妙的運作在中心管內，塔內附件少， 空間大，裝載觸媒多，可大大提高設備的利用率，制作簡單，操作簡便，成本低廉，尤其適用 于高、低壓大直徑換熱型反應器，為大直徑的大型反應器開創(chuàng)了新途徑。

圖1為本實用新型整體結構示意圖。圖2為圖1的A-A剖面結構示意圖。圖3為圖1圖1的B-B剖面結構示意圖。圖4為本實用新型四段觸媒式結構示意圖。
具體實施方式
實施例1 如圖1、圖2、圖3所示，這種大直徑氣固相催化反應器包括裝設于外筒 體1中的內筒8，內筒8中裝設有有效段數的觸媒筐，本實施例為三段觸媒筐結構，觸媒筐 4a.4b.4c間間隔裝設有換熱器3a、3b、3c，內筒8軸心處設有中心管。中心管內設有斜向 設置的隔板18、19，隔板兩端的中心管上分別開設有與相鄰換熱器相通的氣流通道，即下部 中心管2c上部隔板18右側開設有與換熱器3c管束相通的氣流通道；中部中心管2b上部 隔板19右側開設有與換熱器3b管束相通的氣流通道；下部中心管2c底部入口經由外筒1 與內筒8間環(huán)隙接外筒1頂部進氣口 7，中心管出口與一段觸媒筐4a相通。換熱器3a、3b、 3c的軸心處分別設有隔板22，隔板22將換熱器3a、3b、3c分別分隔為左右相互對稱的兩部 分，其中一部分的管板上分別均勻設置有與觸媒筐4a、4b相通的管間進氣管5a、5b，隔板22 底端留設有氣流通道。該氣流通道使左右相互對稱的兩部分形成了單殼程串聯(lián)式換熱器結 構。所述觸媒筐軸向或徑向設置，本實施例觸媒筐自上而下為兩軸向一徑向設置結 構，所述徑向設置的觸媒筐內、外圓周面上分別均勻開設有氣孔13即徑向分流道。各段觸 媒筐底部分別裝設觸媒裝卸管20，觸媒裝卸管20穿經相鄰換熱器后與下層觸媒筐相通， 反應器底部設有卸觸媒口。本實施例工作過程如下冷氣依次經由反應器頂部進氣口 7、外筒1與內筒8間環(huán) 隙、從底部冷氣入口 16進入中心管2c頂部隔板18右側通道后，入下部換熱器3c的右半部管束，氣體由上至下流動，穿過隔板22底端的氣流通道后，經由經下部換熱器3c管束左半 部出氣口 6c進入中心管2b，通過中心管2b頂部隔板19右側通道后，再向上流動到中部換 熱器3b右半部管束內，氣體從上至下流動，穿過隔板22底端的氣流通道，再經由中部換熱 器3b管束左半部出氣口 6b后，流經中心管2a出頂部出口。經反應器頂部副線管21依次入上部換熱器3a管內、上部換熱器3a左半部出氣口 6a后的氣體與出上述出氣口 6b后的氣體混合后達到觸媒活性溫度。冷氣經上述步驟預熱到觸媒活性溫度后進入反應器頂部一段觸媒筐4a觸媒層進 行反應，反應氣經上部換熱器3a左半部管板上均勻開設的管間進氣管5a進入上部換熱器 3a的左半部的管間，經環(huán)盤流入下部通道，然后環(huán)繞環(huán)盤達換熱器3a右半部頂部，再依次 經套管9、分布板10軸向進入位于中部的二段觸媒筐4b進行反應，然后再經中部換熱器3b 左半部管板上均勻開設的管間進氣管5b進入中部換熱器3b的左半部，而后經底部通道進 入換熱器3b的右半部，氣體經管間由下至上依次經套管11、內筒8與位于下部的三段觸媒 筐4c間的環(huán)隙徑向流入三段觸媒筐4c內、外圓周面上的氣孔13即徑向分流道后進入三段 觸媒筐4c內，再經中心管2b外的環(huán)狀集流道12底部出口流出，由下部換熱器管間進氣管 5c進入下部換熱器3c的左半部的管間，向下流動經底部通道進入下部換熱器3c的右半部 管間，環(huán)繞環(huán)盤向上流動，經氣體出口通道15出反應器底部氣體出口 17。實施例2 如圖4所示，本實施例與實施例1不同之處是采用四段觸媒筐式結構， 具體為三軸向一徑向結構型式。在上部的一段觸媒筐4d、二段觸媒筐4a間裝設有冷激器 24，該冷激器主要由旋流板構成，該冷激器也可采用其他結構本實施例工作過程如下冷氣依次經由反應器頂部進氣口 7、外筒1與內筒8間環(huán) 隙、從底部冷氣入口 16進入中心管2c頂部隔板18右側通道后，入下部換熱器3c的右半部 管束，氣體由上至下流動，經下部換熱器3c左半部管束出氣管6c進入中心管2b，通過中心 管2b頂部隔板19右側通道后，再向上流動到中部換熱器3b右半部管束內，氣體由上至下 流動，穿過隔板22底端的氣流通道，再穿過左半部管束自下而上，經由中部換熱器3b管束 左半部出氣口 6b后，流經中心管2a出頂部出口。經反應器頂部副線管21依次入上部換熱器3a管內、上部換熱器3a左半部出氣口 6a后的氣體與出上述出氣口 6b后的氣體混合后達到觸媒活性溫度。冷氣經上述步驟預熱到觸媒活性溫度后軸向進入反應器頂部一段觸媒筐4d觸媒 層進行反應，反應后的氣體進入段間冷激器24與副線管23流入的冷氣均勻混合降溫后，進 入上部二段觸媒筐4a繼續(xù)反應，反應氣再經上部換熱器3a左半部管板上均勻開設的管間 進氣管5a進入上部換熱器3a左半部的管間，經環(huán)盤流入下部通道到達右半部，然后環(huán)繞環(huán) 盤依次經換熱器3a頂部進入套管9、分布板10軸向進入位于的中部的三段觸媒筐4b進行 反應，再經中部換熱器3b左半部管板上均勻開設的管間進氣管5b進入中部換熱器3b的左 半部，流至下部后經通道進入換熱器3b的右半部，氣體由管間由下至上經套管11、內筒8與 下部的四段觸媒筐4c間環(huán)隙徑向分流道13后徑向進入下部觸媒筐4c，再經中心管2b外的 環(huán)狀集流道12底部出口流出后，經由下部換熱器管間進氣口 5c進入下部換熱器3c的左半 部的管間，向下流動經底部通道進入下部換熱器3c的右半部管間，環(huán)繞環(huán)盤向上流動，經 氣體出口通道15出反應器底部氣體出口 17。本專業(yè)普通技術人員或一般技術人員除依據本實用新型所公開的上述各實施例
5外還可采取其它實現方式，如可將各段觸媒筐均設置為徑向結構或軸向結構。這應理解在 本實用新型的范圍內，受本實用新型權利要求的限制。
權利要求一種大直徑氣固相催化反應器，它包括裝設于外筒體(1)中的內筒(8)，其特征在于所述內筒(8)中裝設有有效段數的觸媒筐，各段觸媒筐間間隔裝設有換熱器(3a，3b，3c)，內筒(8)軸心處設有中心管。
2.根據權利要求1所述的大直徑氣固相催化反應器，其特征在于所述中心管內設有 有效數量的斜向設置的隔板，隔板兩端的中心管上分別開設有與相鄰換熱器相通的氣流通 道，中心管底部入口經由外筒(1)與內筒(8)間環(huán)隙接筒體頂部進氣口，中心管出口與頂部 觸媒筐相通。
3.根據權利要求1所述的大直徑氣固相催化反應器，其特征在于所述換熱器(3a，3b， 3c)軸心處分別設有隔板(22)，所述隔板(22)將換熱器(3a，3b，3c)分別分隔為左右相互 對稱的兩部分，其中一部分的管板上均勻設置有與上層相鄰觸媒筐相通的管間進氣管(5a， 5b)，所述隔板(22)底端留設有氣流通道。
4.根據權利要求1所述的大直徑氣固相催化反應器，其特征在于所述觸媒筐軸向或徑 向設置，所述徑向設置的觸媒筐內、外圓周面上分別均勻開設有氣孔(13)。
5.根據權利要求1所述的大直徑氣固相催化反應器，其特征在于所述各段觸媒筐底部 分別裝設有觸媒裝卸管(20)，所述觸媒裝卸管(20)穿經相鄰換熱器后與下層觸媒筐相通， 反應器底部設有卸觸媒口。
專利摘要本實用新型涉及一種大直徑氣固相催化反應器，它包括裝設于外筒體中的內筒，內筒中裝設有有效段數的觸媒筐，觸媒筐間間隔裝設有換熱器，內筒軸心處設有中心管。換熱器軸心處設置的隔板將換熱器分隔為左右相互對稱的兩部分，形成了單殼程串聯(lián)式換熱器結構，產率高，系統(tǒng)能耗低，觸媒利用系數高，占地空間小，增大了觸媒利用空間，解決了大直徑反應器以間接換熱調控床層溫度的難題，克服了因直徑過大而引起的換熱面積不配套的難題，不連貫的中心管和套管作為流體通道，增大了有效空間，解決了設備運行安全隱患。塔內附件少，空間大，裝載觸媒多，可大大提高設備的利用率，制作簡單，操作簡便，成本低廉，尤其適用于高、低壓大直徑換熱型反應器。
文檔編號B01J8/06GK201760273SQ20102026090
公開日2011年3月16日 申請日期2010年7月16日 優(yōu)先權日2010年7月16日
發(fā)明者劉金成, 張立軍, 林美莉, 趙素峰, 錢進華 申請人:林美莉