一種新型板式軸向反應(yīng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種軸向反應(yīng)器，尤其是涉及一種新型板式軸向反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]對于工業(yè)生產(chǎn)來說，大多數(shù)反應(yīng)都要有催化劑參與，催化劑一般為固體，反應(yīng)涉及多相，包括氣固相、液固相和氣液固相等，可采用固定床、流化床、移動床及漿態(tài)床等類型的反應(yīng)器。其中，固定床反應(yīng)器是最常見、結(jié)構(gòu)最簡單的反應(yīng)器形式?；瘜W(xué)反應(yīng)過程中往往伴隨放熱或吸熱現(xiàn)象，為保持反應(yīng)溫度在合理的范圍內(nèi)，通常采取直接或間接的換熱方式，而直接換熱形式會降低對反應(yīng)物料的處理量且給后續(xù)產(chǎn)物分離精制造成負(fù)擔(dān)，所以間接換熱方式較為常見。而采用列管作為間接換熱元件構(gòu)成列管式固定床反應(yīng)器，是化工行業(yè)目前最常見的換熱式固定床反應(yīng)器形式。催化劑裝填于管內(nèi)或管外，換熱介質(zhì)采用氣體、水、飽和水、熔鹽或?qū)嵊偷确绞健６鄶?shù)情況下，因為兩端存在管板，催化劑不方便裝填在管外，將催化劑裝填于管內(nèi)比較簡單易行；換熱介質(zhì)通常走殼程，因為殼程折流板可以加強流體湍動效果，有利于提高傳熱系數(shù)，而若走管程，因直管且壁面光滑，邊界層為層流，傳熱效果差。
[0003]而對于常用于醚化和醚鍵裂解反應(yīng)、水合反應(yīng)、酯化反應(yīng)、縮合和環(huán)化等反應(yīng)的離子交換樹脂固體酸堿催化劑，在許多反應(yīng)介質(zhì)中聚合物骨架會發(fā)生溶脹，而若其裝填于列管內(nèi)，由于管內(nèi)空間有限，會造成管內(nèi)嚴(yán)重堵塞，壓降陡然上升，甚至?xí)斐晒鼙谧冃危嬖诎踩[患；若其裝填于管外，換熱介質(zhì)走管內(nèi)，傳熱系數(shù)低，移熱不及時，反應(yīng)產(chǎn)物性能和催化劑活性均受影響，因此該反應(yīng)類型不適合采用列管式反應(yīng)器。
[0004]對于一些氣液固反應(yīng)，氣液分別進(jìn)料，進(jìn)料后混合，由于混合時間和空間有限，導(dǎo)致進(jìn)入催化劑床層時物料不均勻，若采用列管式反應(yīng)器，不均勻的物料立即被細(xì)分成成千上萬個小單元，每根管內(nèi)的反應(yīng)情況均不一樣，嚴(yán)重影響產(chǎn)品性能。
[0005]列管式固定床反應(yīng)器中，由于列管的傳熱系數(shù)不高，需要較多的換熱面積，且由于管心距等限制因素，反應(yīng)器體積較大；催化劑裝填在列管內(nèi)，通常一個反應(yīng)器內(nèi)列管數(shù)量有成千上萬根，催化劑裝卸工作量大，檢漏維修等較為復(fù)雜；在提高單臺設(shè)備產(chǎn)量時，列管式反應(yīng)器往往面臨壓降大、熱點溫度高以及體積過大等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種體積小、催化劑裝卸方便、結(jié)構(gòu)靈活、可進(jìn)行多段反應(yīng)的新型板式軸向反應(yīng)器。
[0007]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0008]—種新型板式軸向反應(yīng)器，包括反應(yīng)器外殼、換熱板對束、換熱介質(zhì)分配總管、換熱介質(zhì)分配支管、換熱介質(zhì)收集總管和換熱介質(zhì)收集支管，所述的反應(yīng)器外殼設(shè)有反應(yīng)物料進(jìn)口、反應(yīng)物料出口、換熱介質(zhì)進(jìn)口和換熱介質(zhì)出口，其特征在于，所述的換熱板對束由多組子換熱板對束組成，每組子換熱板對束一端通過換熱介質(zhì)分配支管和對應(yīng)的換熱介質(zhì)分配總管連接換熱介質(zhì)進(jìn)口，另一端通過換熱介質(zhì)收集支管和對應(yīng)的換熱介質(zhì)收集總管連接換熱介質(zhì)出口。
[0009]所述的多組子換熱板對束在水平方向?qū)Q熱板對束分割為二等分結(jié)構(gòu)、四等分結(jié)構(gòu)、多等分結(jié)構(gòu)或同心圓結(jié)構(gòu)。
[0010]所述的二等分結(jié)構(gòu)為兩組呈半圓柱體形的子換熱板對束，一組子換熱板對束中的換熱板對與另一組子換熱板對束中的換熱板對平行；
[0011]所述的四等分結(jié)構(gòu)為四組呈扇形體的子換熱板對束環(huán)繞反應(yīng)器中心軸設(shè)置，不同組的子換熱板對束中的換熱板對相互平行或垂直；
[0012]所述的多等分結(jié)構(gòu)為五組以上的呈扇形體的子換熱板對束環(huán)繞反應(yīng)器中心軸設(shè)置；
[0013]所述的同心圓結(jié)構(gòu)為多組子換熱板對束以同心圓形式排布形成，不同組的子換熱板對束對應(yīng)不同數(shù)量的換熱介質(zhì)分配總管和換熱介質(zhì)收集總管。
[0014]所述的二等分結(jié)構(gòu)、四等分結(jié)構(gòu)和多等分結(jié)構(gòu)中，換熱介質(zhì)分配總管和換熱介質(zhì)收集總管呈圓弧形；所述的同心圓結(jié)構(gòu)中，換熱介質(zhì)分配總管和換熱介質(zhì)收集總管呈直線段形，沿反應(yīng)器徑向分布。
[0015]所述的換熱板對由兩張金屬板片通過焊接形成一個密閉的板程腔體，僅在兩端各留一通口，為換熱介質(zhì)的流通通道，換熱板對上兩張板片之間可設(shè)置多處焊接，焊接方式為點形焊接或條形焊接中的一種或兩種，焊接位置交錯設(shè)置，使板對表面形成凹凸形狀；各換熱板對底部通口通過換熱介質(zhì)分配支管連接至換熱介質(zhì)分配總管，頂部通口通過換熱介質(zhì)收集支管連接至換熱介質(zhì)收集總管。換熱板對一般有幾十張到幾百張，反應(yīng)區(qū)域被分成幾十或幾百份，反應(yīng)物料進(jìn)入催化劑床層后，在催化劑的強烈擾流后，反應(yīng)物料可以混合均勻。
[0016]當(dāng)反應(yīng)器比較高或者有多股進(jìn)出料時，所述的換熱介質(zhì)進(jìn)口和換熱介質(zhì)出口分別設(shè)有至少一個，具體數(shù)量可根據(jù)反應(yīng)需要設(shè)置。
[0017]所述換熱板對束在反應(yīng)器軸向上可分為多段，各段換熱板對束的換熱板對數(shù)量、間距和形狀相互獨立并且可調(diào)節(jié)，可根據(jù)反應(yīng)器中不同高度區(qū)域反應(yīng)放熱量的不同來調(diào)整所需的換熱面積，且該多段結(jié)構(gòu)可提高單臺處理量，及時移走反應(yīng)熱量，防止熱量累積；不同段可以裝填不同催化劑，實現(xiàn)單臺反應(yīng)器內(nèi)多個反應(yīng)串聯(lián)。
[0018]所述的多段換熱板對束之間設(shè)置物料進(jìn)口、物料出口、冷激氣進(jìn)口、循環(huán)氣進(jìn)口、人孔及氣體分布器中的一個或多個，以配合實現(xiàn)多個反應(yīng)串聯(lián)。
[0019]所述的各換熱板對內(nèi)為板程，相鄰換熱板對之間為殼程，殼程裝填催化劑，換熱介質(zhì)走板程，反應(yīng)物料走殼程。
[0020]所述的反應(yīng)器還包括筒體、上封頭、人孔、下封頭、反應(yīng)氣體進(jìn)口和產(chǎn)物氣體出口。
[0021]所述的換熱板對束從上封頭吊裝進(jìn)反應(yīng)器筒體，由支撐件支撐固定，反應(yīng)器可以現(xiàn)場組裝；催化劑直接從反應(yīng)器上封頭或者人孔逐個向換熱板對間進(jìn)行裝填，從下封頭卸料口卸出；換熱介質(zhì)可以是氣體、水、導(dǎo)熱油或熔鹽。
[0022]所述的換熱板對底部設(shè)置支撐件，頂部設(shè)有控制各換熱板對間距的換熱板定距件，板對間距為10?200mm，優(yōu)選板對間距為20?80mm。
[0023]優(yōu)選的，當(dāng)反應(yīng)器直徑小于等于2m時，換熱板對束為二等分結(jié)構(gòu)；當(dāng)反應(yīng)器直徑為2?4m之間時，換熱板對束為四等分結(jié)構(gòu)；以此類推，當(dāng)反應(yīng)直徑繼續(xù)增大時，相應(yīng)地，換熱板對束為多等分結(jié)構(gòu)，以方便制造和安裝換熱板對。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0025](I)體積小，利于設(shè)備大型化:
[0026]由于沒有類似管心距等要求，該新型反應(yīng)器的催化劑裝填率在60%?90%之間。在同樣催化劑裝填量、反應(yīng)器高度相同、板對間距與管徑相當(dāng)即催化劑厚度相同的情況下，保證足夠的換熱面積，該新型反應(yīng)器的直徑大約是管殼式反應(yīng)器直徑的60?80%左右，體積約是管殼式反應(yīng)器的40?60%左右，反應(yīng)器體積大大減小，反應(yīng)器有擴大空間，能夠裝載更多催化劑，有利于提高單臺反應(yīng)器產(chǎn)量和設(shè)備大型化。
[0027](2)換熱效果好:
[0028]與原有的整體型換熱板對束相比，等分結(jié)構(gòu)中，每組子換熱板對束對應(yīng)一個換熱介質(zhì)分配總管和一個換熱介質(zhì)收集總管，換熱板對可平行或垂直；同心圓結(jié)構(gòu)中，其遠(yuǎn)離反應(yīng)器中心軸的換熱板對上連接的換熱介質(zhì)分配總管和換熱介質(zhì)收集總管數(shù)量多于靠近催化劑外框的換熱板對上連接的換熱介質(zhì)分配總管和換熱介質(zhì)收集總管數(shù)量；由此可避免由于板對寬度或周向長度過大，使換熱介質(zhì)分配不均勻的現(xiàn)象，因此換熱更均勻。同時，換熱板對的交錯焊接形式和凹凸不平的表面強化了兩側(cè)流體的擾動，增強了換熱效率，反應(yīng)熱及時移走，相鄰板對之間的溫度平緩分布，更接近等溫反應(yīng)，有利于減少副反應(yīng)的發(fā)生，提高反應(yīng)選擇性和收率，延長催化劑的使用壽命。
[0029](3)結(jié)構(gòu)靈活、可進(jìn)行多段式反應(yīng):
[0030]該新