一種外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應器，反應器承壓外筒體內(nèi)設置水冷板束、外分布筒、內(nèi)集氣筒，承壓外筒體上部和下部分別設置外置聯(lián)箱，水冷板束兩端分別通過上部豬尾管和下部豬尾管與外置聯(lián)箱互通。原料氣通過工藝氣入口進入筒體，經(jīng)外分布筒均勻分布后進入催化劑床層進行反應，與水冷板束內(nèi)的低溫流體進行熱交換，反應換熱后的反應氣通過內(nèi)集氣筒匯集于出口中心管出反應器。本發(fā)明采用外置聯(lián)箱和平面管板結構，為管頭的焊縫提供了最好的焊接條件和質(zhì)量檢驗條件，并能單獨對聯(lián)箱及管板進行檢查和維修，保證了要求等溫性能好、傳熱能力強、變溫速度快、操作彈性大的等溫反應器，具有最佳的可靠性和安全性。
【專利說明】
一種外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應器
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種等溫性能好、移熱能力強、余熱回收多的外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應器，該反應器能便于事故的檢查及維修，能確保最大的可靠性和安全性。該反應器特別適用于甲醇合成、乙二醇合成等等溫反應過程。
【背景技術】
[0002]在化工催化反應過程中，常常因為催化劑的等溫要求，或者避免反應溫度分散而引起副反應的發(fā)生等原因，而要求實現(xiàn)等溫反應。目前實現(xiàn)這類要求的反應器主要有水冷管式反應器和水冷板式反應器(見圖1)。
[0003]其中水冷管式反應器分別有:圓管聯(lián)箱式水冷管反應器(見圖1A)、雙層管板聯(lián)箱式水冷管反應器(見圖1B)，上下球形聯(lián)箱式水冷管反應器(見圖1C)和上下管板式聯(lián)箱水冷管反應器(見圖1D)，水冷板式反應器主要有圓管聯(lián)箱式水冷板反應器(見圖1E)。這五類反應器中，以水冷板式反應器的比傳熱和傳熱管數(shù)為最高，等溫性能最好。
[0004]這五類反應器的共同點是將聯(lián)箱和水冷管/水冷板全部放在反應器內(nèi)部與催化劑床成為一體，即所謂內(nèi)置聯(lián)箱結構。其優(yōu)點是結構相對簡單，符合傳統(tǒng)思維，但最大缺點是在苛刻的催化反應條件下，水冷管/板和聯(lián)箱若發(fā)生問題，如水管破裂、聯(lián)箱焊口開裂泄漏等，需要進行內(nèi)部清理或檢修時，難以打開聯(lián)箱進行處理，這一共性的缺點加大了這類反應器的使用風險，因此聯(lián)箱的結構形式是這類反應器設計亟待解決的技術難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供了一種外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應器。
[0006]本發(fā)明采取的技術方案是:一種外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應器，包括外筒體、位于所述外筒體兩端的上外置聯(lián)箱和下外置聯(lián)箱、位于所述外筒體內(nèi)部的催化劑床層和水冷板束，所述催化劑床層包括惰性物、外分布筒和內(nèi)集氣筒，所述外分布筒的外壁和外筒體的內(nèi)壁之間留有供工藝氣通過的間隙，所述內(nèi)集氣筒的上端口位于外筒體內(nèi)部，內(nèi)集氣筒的下端口作為工藝氣出口延伸至外筒體外部，所述上外置聯(lián)箱和下外置聯(lián)箱平行于反應器軸線方向布置，由內(nèi)部件和外部件組成，內(nèi)部件包括:豬尾管、管板、聯(lián)箱蓋和波紋管，外部件包括:大密封墊及螺栓、聯(lián)箱外封頭、波紋管密封墊及螺栓、進出口管，所述豬尾管的一端連接水冷板束，另一端焊接在管板上，管板位于所述聯(lián)箱蓋的一端，聯(lián)箱蓋的另一端連接所述波紋管，波紋管的另一端通過波紋管密封墊及螺栓與聯(lián)箱外封頭和進出口管可拆卸連接，所述聯(lián)箱外封頭的另一端通過大密封墊及螺栓與外筒體可拆卸連接，所述進出口管的另一端作為冷卻水入口或水汽出口。
[0007]優(yōu)選的，所述上外置聯(lián)箱和下外置聯(lián)箱的數(shù)量均為2-8個，上外置聯(lián)箱分布在外筒體的上端四周，下外置聯(lián)箱分布在外筒體的下端四周，上外置聯(lián)箱和下外置聯(lián)箱兩兩相互對應設置。
[0008]優(yōu)選的，所述上外置聯(lián)箱的數(shù)量為I個，下外置聯(lián)箱的數(shù)量為2-8個，上外置聯(lián)箱設置在外筒體的頂端中心處，下外置聯(lián)箱分布在外筒體的下端四周。
[0009]優(yōu)選的，所述上外置聯(lián)箱的數(shù)量為2-8個，下外置聯(lián)箱的數(shù)量為I個，上外置聯(lián)箱分布在外筒體的上端四周，下外置聯(lián)箱設置在外筒體的底端中心處，所述內(nèi)集氣筒的下端口穿過所述下外置聯(lián)箱。
[0010]優(yōu)選的，所述上外置聯(lián)箱和下外置聯(lián)箱的數(shù)量均為I個，上外置聯(lián)箱設置在外筒體的頂端中心處，下外置聯(lián)箱設置在外筒體的底端中心處，所述內(nèi)集氣筒的下端口穿過所述下外置聯(lián)箱。
[0011 ]優(yōu)選的，所述外筒體的上端設有上人孔，外筒體的下端設有下人孔和自卸口。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:采用外置聯(lián)箱和平面管板結構，創(chuàng)造了最好的焊接條件，并能單獨對聯(lián)箱及管板進行檢查和維修，從而保證了要求等溫性能好、傳熱能力強、變溫速度快、操作彈性大的等溫反應器，具有最佳的可靠性和安全性。
[0013]本反應器設有密封墊及螺栓和獨立可拆卸的聯(lián)箱體外封頭和聯(lián)箱蓋，可以在不拆開反應器主體的前提下單獨打開聯(lián)箱蓋對聯(lián)箱及管板進行檢查、清理和維修；
[0014]本反應器的外置聯(lián)箱采用平管板，為管孔和焊口提供了最好的設計標準和加工條件，為管頭的焊縫提供了最好的焊接條件和焊縫質(zhì)量檢驗條件，從而最大程度的保證制造質(zhì)量。
[0015]本反應器的外置聯(lián)箱內(nèi)設有波紋管，以克服水冷板因溫差和波動造成的溫差應力，確保水冷板及焊口的安全。
【附圖說明】
[0016]圖1A是圓管聯(lián)箱式水冷管反應器的結構示意圖。
[0017]圖1B是雙層管板聯(lián)箱水冷管反應器的結構示意圖。
[0018]圖1C是上下球形聯(lián)箱式水冷管反應器的結構示意圖。
[0019]圖1D是上下管板式聯(lián)箱水管反應器的結構示意圖。
[0020]圖1E是圓管聯(lián)箱式水冷板反應器的結構示意圖。
[0021]圖2是本發(fā)明的整體結構示意圖。
[0022]圖3是外置聯(lián)箱的結構示意圖。
[0023]圖4A是實施例二的結構示意圖。
[0024]圖4B是實施例三的結構示意圖。
[0025]圖4C是實施例四的結構示意圖。
[0026I圖4D是實施例五的結構示意圖。
[0027]圖中:1-工藝氣入口，2-上人孔，3-內(nèi)集氣筒，4-惰性物，5-外筒體，6_外分布筒，7_催化劑床層，8-下人孔，9-自卸口，10-工藝氣出口，11-冷卻水入口，12-下外置聯(lián)箱，13-豬尾管，14-水冷板束，15-上外置聯(lián)箱，16-水汽出口，17-管板，18-大密封墊及螺栓，19-聯(lián)箱外封頭，20-聯(lián)箱蓋，21-波紋管，22-波紋管密封墊及螺栓，23-進出口管。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0029]實施例一。
[0030]如圖2和圖3所示，一種外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應器，包括外筒體5、位于所述外筒體5兩端的上外置聯(lián)箱15和下外置聯(lián)箱12、位于所述外筒體5內(nèi)部的催化劑床層7和水冷板束14，所述催化劑床層7包括惰性物4、外分布筒6和內(nèi)集氣筒3，所述外分布筒6的外壁和外筒體5的內(nèi)壁之間留有供工藝氣通過的間隙，所述內(nèi)集氣筒3的上端口位于外筒體5內(nèi)部，內(nèi)集氣筒3的下端口作為工藝氣出口 10延伸至外筒體5外部，所述上外置聯(lián)箱15和下外置聯(lián)箱12平行于反應器軸線方向布置，由內(nèi)部件和外部件組成，內(nèi)部件包括:豬尾管13、管板17、聯(lián)箱蓋20和波紋管21，外部件包括:大密封墊及螺栓18、聯(lián)箱外封頭19、波紋管密封墊及螺栓22、進出口管23，所述豬尾管13的一端連接水冷板束14，另一端焊接在管板17上，管板17位于所述聯(lián)箱蓋20的一端，聯(lián)箱蓋20的另一端連接所述波紋管21，波紋管21的另一端通過波紋管密封墊及螺栓22與聯(lián)箱外封頭19和進出口管23可拆卸連接，所述聯(lián)箱外封頭19的另一端通過大密封墊及螺栓18與外筒體5可拆卸連接，所述進出口管23作為冷卻水入口 11或水汽出口 16。
[0031]本發(fā)明的工作過程為:原料氣由工藝氣入口I進入反應器內(nèi)，經(jīng)外分布筒6均勻分布后徑向進入催化劑床層7發(fā)生催化反應，并與水冷板束14進行熱交換移走反應熱，反應后的氣體由內(nèi)集氣筒3匯集于中心管并經(jīng)工藝氣出口 10出反應器;汽包中的水經(jīng)下降管由冷卻水入口 11進入下外置聯(lián)箱12，經(jīng)下部豬尾管13均勻分布到各水冷板束14中，冷卻水在水冷板內(nèi)上升過程中與催化劑床層7中的工藝氣進行熱交換，移走反應熱，吸熱后汽水混合物經(jīng)上部豬尾管13匯集于上外置聯(lián)箱15，經(jīng)水汽出口 16送至汽包。
[0032]實施例二。
[0033]如圖4A所示，在實施例一的基礎上，所述上外置聯(lián)箱15和下外置聯(lián)箱12的數(shù)量均為2-8個，上外置聯(lián)箱15分布在外筒體5的上端四周，下外置聯(lián)箱12分布在外筒體5的下端四周，上外置聯(lián)箱15和下外置聯(lián)箱12兩兩相互對應設置。
[0034]實施例三。
[0035]如圖4B所示，在實施例一的基礎上，所述上外置聯(lián)箱15的數(shù)量為I個，下外置聯(lián)箱12的數(shù)量為2-8個，上外置聯(lián)箱15設置在外筒體5的頂端中心處，下外置聯(lián)箱12分布在外筒體5的下端四周。
[0036]實施例四。
[0037]如圖4C所示，在實施例一的基礎上，所述上外置聯(lián)箱15的數(shù)量為2-8個，下外置聯(lián)箱12的數(shù)量為I個，上外置聯(lián)箱15分布在外筒體5的上端四周，下外置聯(lián)箱12設置在外筒體5的底端中心處，所述內(nèi)集氣筒3的下端口穿過所述下外置聯(lián)箱12。
[0038]實施例五。
[0039]如圖4D所示，在實施例一的基礎上，所述上外置聯(lián)箱15和下外置聯(lián)箱12的數(shù)量均為I個，上外置聯(lián)箱15設置在外筒體5的頂端中心處，下外置聯(lián)箱12設置在外筒體5的底端中心處，所述內(nèi)集氣筒3的下端口穿過所述下外置聯(lián)箱12。
[0040]實施例六。
[0041 ]甲醇合成反應器:
[0042]來自凈化裝置的甲醇合成補充氣與循環(huán)氣混合后進入外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應器，該實施例中反應器入口原料氣組成:H2:75.58%X0:12.26%、C02:3.85%、CH30H:
0.53%，溫度210?230°C，壓力6.0?7.0MPa，徑向進入外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應器催化劑床層發(fā)生催化反應，其反應熱由水冷板束移走，反應后的氣體經(jīng)內(nèi)集齊筒下部工藝氣出口出反應器。
[0043]該外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應器利于催化劑床層中水冷板束移走反應熱，移熱能力強，催化劑床層的溫度可控制在<265°C，板內(nèi)采用水移熱，完全能實現(xiàn)在不同工況下溫度的穩(wěn)定控制。
[0044]該外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應器催化劑床層的溫度控制低，合成的副產(chǎn)物低，乙醇含量<800ppm，降低了甲醇精餾的蒸汽消耗。
[0045]該外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應器熱回收率高，每噸甲醇能副產(chǎn)2.5?4.0MPa的蒸汽1.1?1.3噸。
[0046]該外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應器采用徑向流結構，反應器阻力<0.2MPa;采用魚鱗板式分布器，氣體分布均勻，催化劑利用率高。
[0047]該外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應器由于采用外置聯(lián)箱結構，為管口和管板提供了最好的焊接條件，并能單獨對管箱進行檢查和維修，具有最佳的可靠性和安全性。
[0048]實施例七。
[0049]煤制乙二醇反應器:
[0050]煤制羧基合成氣，合成氣間接合成乙二醇，S卩CO氣相偶聯(lián)合成草酸二甲酯，然后經(jīng)草酸二甲酯催化加氫制乙二醇的Cl路線，是近來認為技術性和經(jīng)濟性較好的一種工藝路線。該實施例列舉草酸二甲酯合成反應器，原料氣徑向進入外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應器催化劑床層發(fā)生反應，其反應熱由水冷板束移走，反應后的氣體經(jīng)內(nèi)集氣筒下部工藝氣出口出反應器。
[0051]該外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應器利于催化劑床層中水冷板束移走反應熱，催化劑床層的溫度可控制在120?200°C，板內(nèi)采用水移熱，完全能實現(xiàn)在不同工況下溫度的穩(wěn)定控制。徹底解決催化劑床層飛溫的情況。
[0052]該外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應器采用徑向流結構，反應器阻力低至0.05MPa;采用魚鱗板式分布器，氣體分布均勻，催化劑利用率高。
[0053]該外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應器由于采用外置聯(lián)箱結構，為管口和管板提供了最好的焊接條件，并能單獨對管箱進行檢查和維修，具有最佳的可靠性和安全性。
[0054]該外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應器通過汽包蒸汽壓力控制催化劑床層溫度，操作簡單，容易控制，運行平穩(wěn)，開車時間短。
[0055]作為上述各實施例的優(yōu)選，本發(fā)明的外筒體5的上端設有上人孔2，外筒體5的下端設有下人孔8和自卸口9。
[0056]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點。本領域的普通技術人員應該了解，上述實施例不以任何形式限制本發(fā)明的保護范圍，凡采用等同替換等方式所獲得的技術方案，均落于本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
[0057]本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術相同或可采用現(xiàn)有技術加以實現(xiàn)。
【主權項】
1.一種外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應器，其特征在于:包括外筒體(5)、位于所述外筒體(5)兩端的上外置聯(lián)箱(15)和下外置聯(lián)箱(12)、位于所述外筒體(5)內(nèi)部的催化劑床層(7)和水冷板束(14)，所述催化劑床層(7)包括惰性物(4)、外分布筒(6)和內(nèi)集氣筒(3)，所述外分布筒(6)的外壁和外筒體(5)的內(nèi)壁之間留有供工藝氣通過的間隙，所述內(nèi)集氣筒(3)的上端口位于外筒體(5)內(nèi)部，內(nèi)集氣筒(3)的下端口作為工藝氣出口(10)延伸至外筒體(5)外部。2.根據(jù)權利要求1所述的外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應器，其特征在于:所述上外置聯(lián)箱(15)和下外置聯(lián)箱(12)平行于反應器軸線方向布置，且由內(nèi)部件和外部件組成，內(nèi)部件包括:豬尾管(13)、管板(17)、聯(lián)箱蓋(20)和波紋管(21)，外部件包括:大密封墊及螺栓(18)、聯(lián)箱外封頭(19)、波紋管密封墊及螺栓(22)、進出口管(23)，所述豬尾管(13)的一端連接水冷板束(14)，另一端焊接在管板(17)上，管板(17)位于所述聯(lián)箱蓋(20)的一端，聯(lián)箱蓋(20)的另一端連接所述波紋管(21)，波紋管(21)的另一端通過波紋管密封墊及螺栓(22)與聯(lián)箱外封頭(19)和進出口管(23)可拆卸連接，所述聯(lián)箱外封頭(19)的另一端通過大密封墊及螺栓(18)與外筒體(5)可拆卸連接，所述進出口管(23)作為冷卻水入口(11)或水汽出口(16)。3.根據(jù)權利要求1或2所述的外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應器，其特征在于:所述上外置聯(lián)箱(15)和下外置聯(lián)箱(12)的數(shù)量均為2-8個，上外置聯(lián)箱(15)分布在外筒體(5)的上端四周，下外置聯(lián)箱(12)分布在外筒體(5)的下端四周，上外置聯(lián)箱(15)和下外置聯(lián)箱(12)兩兩相互對應設置。4.根據(jù)權利要求1或2所述的外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應器，其特征在于:所述上外置聯(lián)箱(15)的數(shù)量為I個，下外置聯(lián)箱(12)的數(shù)量為2-8個，上外置聯(lián)箱(15)設置在外筒體(5)的頂端中心處，下外置聯(lián)箱(12)分布在外筒體(5)的下端四周。5.根據(jù)權利要求1或2所述的外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應器，其特征在于:所述上外置聯(lián)箱(15)的數(shù)量為2-8個，下外置聯(lián)箱(12)的數(shù)量為I個，上外置聯(lián)箱(15)分布在外筒體(5)的上端四周，下外置聯(lián)箱(12)設置在外筒體(5)的底端中心處，所述內(nèi)集氣筒(3)的下端口穿過所述下外置聯(lián)箱(12)。6.根據(jù)權利要求1或2所述的外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應器，其特征在于:所述上外置聯(lián)箱(15)和下外置聯(lián)箱(12)的數(shù)量均為I個，上外置聯(lián)箱(15)設置在外筒體(5)的頂端中心處，下外置聯(lián)箱(12)設置在外筒體(5)的底端中心處，所述內(nèi)集氣筒(3)的下端口穿過所述下外置聯(lián)箱(12)。7.根據(jù)權利要求1所述的外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應器，其特征在于:所述外筒體(5)的上端設有上人孔(2)，外筒體(5)的下端設有下人孔(8)和自卸口(9)。
【文檔編號】B01J8/02GK105903411SQ201610407148
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月12日
【發(fā)明人】呂仲明, 芮金泉, 胡學海, 楊琳, 劉小平, 張結喜, 楊維森, 曹佳
【申請人】南京國昌化工科技有限公司