專利名稱：一種熱板式反應器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于化工生產中流體催化反應和傳熱過程，尤其適用于氣固相催化反應床內采用熱板進行移熱的熱板式反應器。
背景技術：
在化學工藝過程中，已知流體為氣態(tài)、液態(tài)或氣液混合的很多氧化反應，這些反應在多相顆粒催化劑的作用下進行，通常是放熱的，常常是強放熱。為了提高反應器的效率，需要及時把反應熱移出以降低催化劑床層溫度。在工業(yè)反應器中，曾廣泛使用的是管殼式反應器，其化學反應熱的傳遞是通過冷卻管換熱元件完成的，這種反應器的主要缺點是
(I)換熱管內壁有滯留邊界層，熱阻大，傳熱系數小，換熱效率低；(2)為保證換熱效果，不 得不增加管數，金屬耗材量大；(3)管子排布致密，使催化劑裝填空間過小，催化劑裝卸困難；(4)反應器的材質要求高，又要大直徑厚管板，制造難度大；(5)反應器裝填催化劑的利用率低，直徑很大，從而嚴重制約其單系列生產能力的大型化。針對上述缺點，近年來發(fā)展了熱板式反應器，將傳統(tǒng)的冷卻管換熱元件改為熱板式換熱元件，熱板式換熱元件的結構是兩塊金屬板周邊密封焊接，金屬板中間通過點焊形成網狀通道，強化換熱效果。熱板式反應器的主要目的是解決傳熱系數小的問題，提高了反應器的換熱效率，但與此同時又出現另一些問題(1)熱板元件的金屬板通過點焊結合在一起，造成金屬板的幾何變形，在點焊處產生應力集中，增加了點焊處開裂的風險，易造成泄漏現象；(2)要使金屬板膨脹形成中空結構，需壓力流體泵送步驟，易導致金屬板過分分開形成裂縫；(3)為防止金屬板過分膨脹，必須使用外部限制元件或裝置，使得制造工藝相當復雜；(4)熱板是矩形結構，與圓筒形的反應器結合時，在熱板單元周邊與反應器殼體結合部會存在非等溫區(qū)域無法進行等溫反應，浪費了反應器的有效反應空間；(5)為防止氣體在非等溫區(qū)域流過，需在熱板單元與反應器之間設置復雜的密封裝置。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了克服現有熱板式反應器存在的金屬板幾何變形，點焊處應力集中，易泄漏，制造工藝復雜等缺陷，特提供一種熱板式反應器。為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案一種熱板式反應器，包括殼體、上端蓋、下端蓋、熱板單元、擾流柱、卡槽，其特征是熱板單元豎直安裝在反應器殼體內部的卡槽上，熱板單元上端連接冷卻介質分配管，熱板單元下端連接冷卻介質收集管；在殼體的上方安裝有上端蓋，在上端蓋上設置有氣體出口，在殼體下方安裝有下端蓋，在下端蓋上設置有氣體進口，在下端蓋側面設置有人孔；在殼體兩側中部設置有膨脹節(jié)，殼體上部設置有催化劑裝填孔，殼體下部設置有催化劑卸載孔；在熱板單元下方安裝有催化劑柵板；熱板單元由10 15塊熱板元件平行豎直放置并由橡膠減震器相互連接在一起，相鄰的熱板元件之間的間距相等。上述熱板元件是由兩塊金屬板及26 30個擾流柱構成，金屬板材質為不銹鋼，厚度為1mm，兩塊金屬板之間的內側距離為IOmm;在兩塊平行放置的金屬板之間焊接擾流柱，擾流柱將兩塊金屬板連接起來并支撐，將金屬板周邊焊接形成一個密閉的長方體結構。上述殼體與上端蓋及下端蓋均為長方體結構，與熱板單元相匹配。上述擾流柱為圓柱形，長度與直徑比為1:1，擾流柱的長度為10mm，擾流柱的材料為不銹鋼，擾流柱在金屬板上以三角形交叉布置。擾流柱具有擾流子的作用，并對金屬板起支撐作用，使金屬板承受更大的壓力，從而可減小金屬板的厚度，提高換熱效率。上述卡槽焊接固定在催化劑柵板上，相鄰卡槽之間保持平行，相鄰的卡槽之間的間距長度與相鄰的熱板元件之間的間距長度相等；卡槽的寬度與熱板元件的寬度相等，卡槽與熱板元件之間采用間隙配合以方便熱板元件的安裝及更換。本發(fā)明的有益效果是(I)熱板單元的金屬板通過擾流柱點焊結合在一起，既保留了強化傳熱效果，又不使金屬板變形，不會在點焊處產生應力集中，大大降低了點焊處開 裂泄露的風險；(2)無需壓力流體的泵送步驟及復雜的外部限制元件或裝置，大大簡化了生產制造工藝；(3)擾流柱除了具有擾流子的作用，還對金屬板起支撐作用，使金屬板承受更大的壓力，從而可減小金屬板的厚度，提高換熱效率；(4)殼體與上下端蓋為長方體結構，與熱板單元相匹配，在熱板單元周邊與反應器殼體結合部不會出現非等溫區(qū)域，充分有效的利用了反應器的內部空間。


圖I為本發(fā)明熱板式反應器的縱向截面結構示意圖。圖2為本反應器根據圖I沿A-A平面的橫截面示意圖。圖3為本反應器熱板元件7的結構示意圖。圖4為本反應器根據圖3沿B-B平面的剖面圖。圖5為本反應器卡槽10的結構示意圖。圖中1.殼體；2.上端蓋；3.熱板單元；4.冷卻介質分配管；5.冷卻介質收集管；6.催化劑柵板；7.熱板元件；8.金屬板；9.擾流柱；10.卡槽；11.人孔；12.催化劑裝填孔；13.催化劑卸載孔；14.氣體進口；15.氣體出口；16.膨脹節(jié)；17.下端蓋。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述一種熱板式反應器，包括殼體I、上端蓋2、下端蓋17、熱板單元3、擾流柱9、卡槽10。熱板單元3豎直安裝在反應器殼體I內部的卡槽10上，熱板單元3上端連接冷卻介質分配管4，熱板單元3下端連接冷卻介質收集管5。在殼體I的上方安裝有上端蓋2，在上端蓋2上設置有氣體出口 15，在殼體下方安裝有下端蓋17，在下端蓋17上設置有氣體進口 14，在下端蓋17側面設置有人孔11，在殼體兩側中部設置有膨脹節(jié)16，殼體I上部設置有催化劑裝填孔12，殼體I下部設置有催化劑卸載孔13，在熱板單元3下方安裝有催化劑柵板6。熱板單元3由10 15塊熱板元件7平行豎直放置并由橡膠減震器相互連接在一起，相鄰的熱板元件7之間的間距相等。熱板元件7是由兩塊金屬板8及26 30個擾流柱9構成；金屬板8材質為不銹鋼，厚度為Imm ;兩塊金屬板8之間的內側距離為IOmm ;在兩塊平行放置的金屬板8之間焊接擾流柱9，擾流柱9將兩塊金屬板8連接起來并支撐，將金屬板8周邊焊接形成一個密閉的長方體結構。殼體I與上端蓋2及下端蓋17均為長方體結構，與熱板單元3相匹配。擾流柱9為圓柱形，長度與直徑比為1: 1，擾流柱9的長度為10mm，擾流柱9的材料為不銹鋼，擾流柱9在金屬板8上以三角形交叉布置。擾流柱9具有擾流子的作用，并對金屬板8起支撐作用， 使金屬板8承受更大的壓力，從而可減小金屬板8的厚度，提高換熱效率。卡槽10焊接固定在催化劑柵板6上，相鄰卡槽10之間保持平行，相鄰的卡槽10之間的間距長度與相鄰的熱板元件7之間的間距長度相等，卡槽10的寬度與熱板元件7的寬度相等，卡槽10與熱板元件7之間采用間隙配合以方便熱板元件7的安裝及更換。
權利要求
1.一種熱板式反應器，包括殼體(I)、上端蓋(2)、下端蓋(17)、熱板單元(3)、擾流柱(9)、卡槽(10)，其特征在于熱板單元(3)豎直安裝在反應器殼體(I)內部的卡槽(10)上，熱板單元(3)上端連接冷卻介質分配管(4)，熱板單元(3)下端連接冷卻介質收集管(5)；在殼體(I)的上方安裝有上端蓋(2)，在上端蓋(2)上設置有氣體出口( 15)，在殼體下方安裝有下端蓋(17)，在下端蓋(17)上設置有氣體進口(14)，在下端蓋(17)側面設置有人孔(11);在殼體兩側中部設置有膨脹節(jié)(16)，殼體(I)上部設置有催化劑裝填孔(12)，殼體(I)下部設置有催化劑卸載孔(13)，在熱板單元(3)下方安裝有催化劑柵板(6)，熱板單元(3)由10 15塊熱板元件(7)平行豎直放置并由橡膠減震器相互連接在一起，相鄰的熱板元件(7)之間的間距相等。
2.根據權利要求I所述熱板式反應器，其特征是所述的熱板元件(7)是由兩塊金屬板(8)及26 30個擾流柱(9)構成,金屬板(8)材質為不銹鋼，厚度為Imm,兩塊金屬板(8)之間的內側距離為IOmm;在兩塊平行放置的金屬板(8)之間焊接擾流柱(9)，擾流柱(9)將兩塊金屬板(8)連接起來并支撐，將金屬板(8)周邊焊接形成一個密閉的長方體結構。
3.根據權利要求I所述熱板式反應器，其特征是所述的殼體(I)與上端蓋(2)及下端蓋(17)均為長方體結構，與熱板單元(3)相匹配。
4.根據權利要求I所述熱板式反應器，其特征是所述的擾流柱(9)為圓柱形，長度與直徑比為1:1，擾流柱(9)的長度為10mm，擾流柱(9)的材料為不銹鋼，擾流柱(9)在金屬板(8)上以三角形交叉布置。
5.根據權利要求I所述熱板式反應器，其特征是所述的卡槽(10)焊接固定在催化劑柵板(6)上，相鄰卡槽(10)之間保持平行，相鄰的卡槽(10)之間的間距長度與相鄰的熱板元件(7)之間的間距長度相等，卡槽(10)的寬度與熱板元件(7)的寬度相等，卡槽(10)與熱板元件(7)之間采用間隙配合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于化工生產中流體催化反應和傳熱過程的熱板式反應器。它可克服現有技術存在的點焊處應力集中，易泄漏，制造工藝復雜等缺陷。其技術方案熱板單元豎直安裝在反應器殼體內的卡槽上，上連接冷卻介質分配管，下連接冷卻介質收集管；在殼體的上方安裝有上端蓋，設有氣體出口，在殼體下方安裝有下端蓋，設有氣體進口、人孔；在殼體兩側設有膨脹節(jié)，殼體上部設有催化劑裝填孔，下部設有催化劑卸載孔；熱板單元由金屬板及擾流柱構成；熱板單元下方安裝有催化劑柵板；卡槽焊接固定在催化劑柵板上。本反應器降低了熱板元件點焊處開裂泄露的風險；簡化了生產制造工藝；提高了換熱效率；充分有效的利用了反應器的內部空間。
文檔編號B01J8/02GK102688725SQ20121022201
公開日2012年9月26日 申請日期2012年7月2日 優(yōu)先權日2012年7月2日
發(fā)明者張勇, 武艷, 艾志久 申請人:西南石油大學