專利名稱：徑向副產(chǎn)蒸汽固定床催化反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種固定床催化反應(yīng)器。
固定床催化反應(yīng)器是化工與石化工業(yè)中常用的一種反應(yīng)器，在氨的合成、甲醇的合成、一氧化碳變換過程、有機(jī)化合物的加氫過程以及其他可逆放熱反應(yīng)過程中得到廣泛的應(yīng)用。為此，許多科技工作者設(shè)計(jì)了眾多的各種類型的固定床催化反應(yīng)器，目前，工業(yè)上使用的反應(yīng)器從流動(dòng)形式上可以分為二類徑向流動(dòng)和軸向流動(dòng)，從換熱形式上亦可分為二類外冷式和自冷式。德國專利(DE2123950)和日本專利(J63123433)分別公開了一種軸向流動(dòng)副產(chǎn)蒸汽的合成塔，該合成塔能副產(chǎn)蒸汽，能量利用較為合理，但床層阻力大，難以提高空速，生產(chǎn)能力不高，丹麥專利(WO9009234)公開了一種徑向合成塔，這種類型的合成塔，克服了軸向流動(dòng)反應(yīng)器床層阻力大的缺點(diǎn)，生產(chǎn)能力大幅度提高，但未能合理回收能量，不能副產(chǎn)蒸汽，造成有效能的損失。為此，人們期開發(fā)研究一種新的固定床反應(yīng)器，以滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要。
本實(shí)用新型的目的在于克服上述二種固定床催化反應(yīng)器的缺點(diǎn)，綜合二種反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種徑向副產(chǎn)蒸汽固定床催化反應(yīng)器，達(dá)到生產(chǎn)能力大，合理利用能量，副產(chǎn)蒸汽的目的。
本發(fā)明的構(gòu)思是這樣的通常，固定床催化反應(yīng)器由承受高壓的外筒和只承受壓差的內(nèi)件——觸媒筐所構(gòu)成。本實(shí)用新型在徑向固定床反應(yīng)器的觸媒筐內(nèi)設(shè)置一組水冷管，當(dāng)反應(yīng)氣體徑向流過床層時(shí)所產(chǎn)生的高溫反應(yīng)熱由水冷管內(nèi)的水冷卻，水加熱后汽化，產(chǎn)生蒸汽，回收高溫反應(yīng)熱，達(dá)到合理利用能量的目的。所說的反應(yīng)器綜合了徑向反應(yīng)器及軸向副產(chǎn)蒸汽反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)，將是一種十分有前途的固定床催化反應(yīng)器。
依據(jù)上述構(gòu)思，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種徑向副產(chǎn)蒸汽固定床催化反應(yīng)器，下面將結(jié)合附圖來進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特征。


圖1徑向副產(chǎn)蒸汽固定床催化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)圖圖2分流筒局部示圖圖3分流筒橫截面局部示圖圖4合流中心管橫截面圖圖5水冷管結(jié)構(gòu)圖其中1——外筒2——分流筒3——分流流道4——短條5——合流中心管6——內(nèi)層7——外層8——花格9——水冷管10——集氣箱11——蒸汽總管12——?dú)怏w入口13——蒸汽出口14——人孔15——分流小孔16——內(nèi)層小孔17——外層小孔18——分水管19——下托板20——水口21——?dú)怏w出口22——卸觸媒口23——檔板在反應(yīng)器的外筒(1)內(nèi)設(shè)置一個(gè)分流筒(2)，分流筒(2)上密沖2～3mm的分流小孔(15)，開孔率15～20％，分流筒(2)下端固定于筒體(1)的內(nèi)壁，上端可自由膨脹，分流筒(2)與筒體(1)之間形成一個(gè)3-20mm寬的分流流道(3)，分流流道(3)的截面積與反應(yīng)器氣體入口(12)的截面積相同，分流筒(2)的外側(cè)焊有不銹鋼短條(4)，以保持分流流道(3)的寬度，反應(yīng)器的中部為一個(gè)合流中心管(5)，由內(nèi)層(6)和外層(7)構(gòu)成，兩層之間焊襯不銹鋼短條(4)，用于保持兩層之間一定的間隙，外層(7)上密沖2～3mm的外層小孔(17)，開孔率為15～20％，內(nèi)層(6)上密沖3～5mm的內(nèi)層小孔(16)，孔間距為40～100mm，中心管(5)的頂部密封，下端與置于筒體(1)上的氣體出口(21)相連接；在分流筒(2)與中心管(5)之間設(shè)置一組水冷管(9)，一般采用18～40mm的不銹鋼管幾十至數(shù)千根，比冷面——單位體積的冷管面積為20～120m2/m3，水冷管(9)下部匯總于分水管(18)，分水管(18)與入水口(20)相連接，水冷管(9)的上部為一集氣箱(10)，通過蒸汽總管(11)與蒸汽出口(13)相連接，下托板(19)焊接于筒體(1)的底部，用于固定分水管(18)和水冷管(9)，擋板(23)設(shè)置于筒體(1)的上部，用于防止觸媒進(jìn)入分流流道(3)，花格(8)用于固定水冷管(9)和合流中心管(5)，觸媒則由人孔(14)裝填于分流筒(1)、水冷管(9)和中心管(5)之間的空間部分，檢修時(shí)可由卸出觸媒口(22)卸出筒體(1)。原料氣由氣體入口(12)進(jìn)入反應(yīng)器后，進(jìn)入分流流道(3)，然后通過分流小孔(15)進(jìn)入觸媒層，反應(yīng)熱由水冷管(9)中的冷卻水帶走，反應(yīng)后的氣體通過合流中心管(5)流出反應(yīng)器。
上述結(jié)構(gòu)的固定床催化反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是十分明顯的，既保持了徑向反應(yīng)器高空速、大生產(chǎn)能力的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又能副產(chǎn)蒸汽，合理回收能量，裝卸觸媒十分便利，與軸向流動(dòng)反應(yīng)器相比，達(dá)到同樣產(chǎn)量，催化劑用量可減少20-30％，有效能利用率提高15～20％，可用于甲醇合成、氨合成、一氧化碳變換、有機(jī)化合物加氫及其他可逆放熱反應(yīng)過程。
權(quán)利要求1.一種徑向副產(chǎn)蒸汽固定床催化反應(yīng)器，在筒體(1)內(nèi)設(shè)置了一個(gè)密沖分流小孔(15)的分流筒(2)，筒體(1)與分流筒(2)之間形成一個(gè)寬度為3-20mm的分流流道(3)，分流筒(2)下端固定于筒體(1)的內(nèi)壁，擋板(23)固定于筒體(1)的上部，復(fù)蓋于分流筒(1)的上方，筒體(1)的中心為一個(gè)由內(nèi)層(6)和外層(7)構(gòu)成的合流中心管(5)，內(nèi)層(6)上密沖內(nèi)層小孔(16)，外層(7)上密沖外層小孔(17)，其特征在于在分流筒(2)與合流中心管(5)之間設(shè)置一組水冷管(9)，水冷管(9)的上部為一集氣箱(10)，集氣箱(10)通過蒸汽總管(11)與蒸汽出口(13)相連接，水冷管(9)的下部匯總于分水管(18)，并與入水口(20)連接。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征是水冷管(9)的比冷面為20-120m2/m3。
3.據(jù)權(quán)利要求1-2所述的反應(yīng)器，其特征是水冷管(9)為18～40mm的不銹鋼管，幾十至數(shù)千根。
專利摘要本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種徑向副產(chǎn)蒸汽固定床催化反應(yīng)器,在徑向反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置了一組水冷管,使反應(yīng)所產(chǎn)生的高溫反應(yīng)熱通過加熱冷卻水并使之汽化,副產(chǎn)蒸汽,達(dá)到回收能量的目的,該反應(yīng)器床層阻力小,空速高,生產(chǎn)能力大,能量利用合理,是一種較有前途的固定床催化反應(yīng)器,可廣泛用于氨的合成、甲醇合成、一氧化碳變換過程、有機(jī)化合物加氫過程以及其他強(qiáng)放熱反應(yīng)過程。
文檔編號(hào)B01J8/02GK2291201SQ97234399
公開日1998年9月16日 申請(qǐng)日期1997年4月28日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月28日
發(fā)明者房鼎業(yè), 盧正滔, 應(yīng)衛(wèi)勇, 唐宕青, 張成芳, 蔣德軍, 朱子彬, 郭文元 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué), 中國石化蘭州設(shè)計(jì)院