帶有集箱的固定床催化控溫反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種帶有集箱的固定床催化控溫反應(yīng)器，包括頂部和底部均封閉的筒體、上集箱和下集箱，筒體內(nèi)設(shè)有若干個換熱管，換熱管管內(nèi)用于流通載熱體、管間用于放置催化劑，筒體上設(shè)有反應(yīng)氣體進(jìn)口和反應(yīng)氣體出口，筒體的頂部和底部分別設(shè)有催化劑裝填口和催化劑卸出口，上集箱和下集箱分別固定在筒體的頂部中央和底部中央，所有換熱管的兩端分別與上集箱和下集箱固定且連通，上集箱和下集箱均為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，所有換熱管均繞回轉(zhuǎn)中心均勻且分層排布，上集箱和下集箱上分別設(shè)有載熱體進(jìn)出口，上集箱和下集箱上的載熱體進(jìn)出口均位于筒體外部。該反應(yīng)器能收集和緩存載熱體，不會妨礙催化劑的裝填和放料，減少了收縮膨脹應(yīng)力集中現(xiàn)象，成本低。
【專利說明】
帶有集箱的固定床催化控溫反應(yīng)器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于固定床反應(yīng)器領(lǐng)域，具體涉及一種帶有集箱的固定床催化控溫反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]固定床反應(yīng)器又稱填充床反應(yīng)器，是一種裝填有固體催化劑或固體反應(yīng)物用以實(shí)現(xiàn)多相反應(yīng)過程的反應(yīng)器。固體物(固體催化劑或固體反應(yīng)物)通常呈顆粒狀(粒徑2?15_左右)并堆積成一定高度(或厚度)的床層，床層靜止不動，流體通過床層進(jìn)行反應(yīng)。固定床反應(yīng)器主要用于實(shí)現(xiàn)氣固相催化反應(yīng)，如氨合成塔、二氧化硫接觸氧化器、烴類蒸汽轉(zhuǎn)化爐等。
[0003]固定床反應(yīng)器有三種基本形式:I)軸向絕熱式固定床反應(yīng)器一一流體沿軸向自上而下流經(jīng)床層，床層同外界無熱交換。2)徑向絕熱式固定床反應(yīng)器一一流體沿徑向流過床層，可采用離心流動或向心流動，床層同外界無熱交換。徑向反應(yīng)器與軸向反應(yīng)器相比，流體流動的距離較短，流道截面積較大，流體的壓力降較小。但徑向反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)較軸向反應(yīng)器復(fù)雜。以上兩種形式都屬絕熱反應(yīng)器，適用于反應(yīng)熱效應(yīng)不大，或反應(yīng)系統(tǒng)能承受絕熱條件下由反應(yīng)熱效應(yīng)引起的溫度變化的場合。3)列管式固定床反應(yīng)器一一由多根反應(yīng)管或換熱管(管徑通常在25?50_之間)并聯(lián)構(gòu)成(采用反應(yīng)管時，反應(yīng)管管內(nèi)設(shè)置催化劑、管間設(shè)置載熱體，采用換熱管時，換熱管管內(nèi)設(shè)置載熱體、管間設(shè)置催化劑)，反應(yīng)氣體流經(jīng)催化劑進(jìn)行反應(yīng)，根據(jù)反應(yīng)類型的不同，載熱體進(jìn)行吸熱或發(fā)熱、加快反應(yīng)速率，因此列管式固定床反應(yīng)器適用于反應(yīng)熱效應(yīng)較大的控溫反應(yīng)。
[0004]綜上可知，當(dāng)反應(yīng)熱效應(yīng)較大時(如，CO變換反應(yīng)和甲醇合成反應(yīng))，一般采用列管式固定床反應(yīng)器，但是一般列管式固定床反應(yīng)器的反應(yīng)管或換熱管多達(dá)上萬根，上萬根的管道如何安裝固定成為了一個問題，目前，列管式固定床反應(yīng)器的安裝方式是采用雙平板管板安裝，平板管板上設(shè)置與反應(yīng)管或換熱管配合的安裝孔，所有反應(yīng)管或換熱管都穿過兩個平板管板，平板管板起到了定位和支撐的作用，但是這種安裝方式存在以下問題:I)平板管板沒有收集和緩存的功能，當(dāng)采用換熱管時，載熱體容易在出口或進(jìn)口處集中涌入或涌出，不利于進(jìn)口加料和出口的收集;2)平板管板占地大，固定在反應(yīng)器的筒體上，當(dāng)采用換熱管時，會妨礙催化劑的裝填和放料;3)當(dāng)采用換熱管時，換熱管工作會產(chǎn)生收縮膨脹應(yīng)力，而所有的換熱管都密集的集中平板管板的平面上，即所有的收縮膨脹應(yīng)力都會集中在一個平面上，容易造成平板管板和換熱管的相互損傷;4)當(dāng)設(shè)備需要大型化時，平板管板造價特別高。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種帶有集箱的固定床催化控溫反應(yīng)器，該反應(yīng)器能收集和緩存載熱體，不會妨礙催化劑的裝填和放料，減少了收縮膨脹應(yīng)力集中現(xiàn)象，成本低。
[0006]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種帶有集箱的固定床催化控溫反應(yīng)器，包括頂部和底部均封閉的筒體、上集箱和下集箱，筒體內(nèi)設(shè)有若干個換熱管，換熱管管內(nèi)用于流通載熱體、管間用于放置催化劑，筒體上設(shè)有反應(yīng)氣體進(jìn)口和反應(yīng)氣體出口，筒體的頂部和底部分別設(shè)有催化劑裝填口和催化劑卸出口，上集箱和下集箱分別固定在筒體的頂部中央和底部中央，所有換熱管的兩端分別與上集箱和下集箱固定且連通，上集箱和下集箱均為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，所有換熱管均繞回轉(zhuǎn)中心均勻且分層排布，上集箱和下集箱上分別設(shè)有載熱體進(jìn)出口，上集箱和下集箱上的載熱體進(jìn)出口均位于筒體外部。
[0008]進(jìn)一步地，上、下集箱上設(shè)有換熱管安裝孔，換熱管的端部通過換熱管安裝孔插入上、下集箱內(nèi)部并在上、下集箱的內(nèi)壁進(jìn)行焊接或脹接。
[0009]進(jìn)一步地，載熱體進(jìn)出口能夠作為人孔使用，上集箱和下集箱的內(nèi)腔至少能夠容納單人完成安裝、檢修操作。
[0010]進(jìn)一步地，上集箱和下集箱為圓柱體、球體、圓錐體、橢圓體中的一種或任意多種組合。
[0011 ]進(jìn)一步地，催化劑裝填口和催化劑卸出口分別繞筒體中心均勻分布。
[0012]進(jìn)一步地，換熱管采用整根彎曲成型。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0014]上、下集箱位于換熱管的兩端，其內(nèi)腔具有收集和緩存載熱體的作用，有利于進(jìn)口加料和出口的收集;上、下集箱分別設(shè)在筒體的兩端，且所有的外表面都可以與換熱管連接，不必設(shè)置巨大的平面，減小了尺寸和成本，不會妨礙催化劑的裝填和放料;換熱管繞回轉(zhuǎn)體均勻且分層排布，不必集中在一個平面上，減少了收縮膨脹應(yīng)力集中，提高了安全性會K。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中:1-上封頭;2-測溫套管;3-上集箱上的載熱體進(jìn)出口； 4-催化劑裝填口 ； 5-上集箱;6-筒體;7-外分布器;8-內(nèi)分布器;9-小直徑段;10-變徑段;11-大直徑段;12-下集箱；13-反應(yīng)氣體出口 ； 14-下集箱上的載熱體進(jìn)出口 ； 15-反應(yīng)氣體進(jìn)口 ； 16-下封頭；17-催化劑卸出口； 18-換熱管。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
[0020]如圖1至圖3所示，為三個帶有集箱的固定床催化控溫反應(yīng)器的實(shí)施例，這三個實(shí)施例的共同特征是:包括頂部和底部均封閉的筒體6(這三個實(shí)施例中，筒體6都是單層，實(shí)際上，筒體6也可以是雙層或者多層)、上集箱5和下集箱12，筒體6內(nèi)設(shè)有若干個換熱管18(這三個實(shí)施例中，換熱管18為光管，實(shí)際上，換熱管18也可以是鰭片管、翅片管或波紋管)，換熱管18管內(nèi)用于流通載熱體(一般載熱體為水，也可以是蒸汽、水汽混合物、導(dǎo)熱油或熔融鹽)、管間用于放置催化劑，筒體6上設(shè)有反應(yīng)氣體進(jìn)口 15和反應(yīng)氣體出口 13(反應(yīng)氣體從反應(yīng)氣體進(jìn)口 15進(jìn)入經(jīng)過催化劑反應(yīng)后從反應(yīng)氣體出口 13排出，反應(yīng)的同時，與換熱管18內(nèi)的載熱體完成換熱)，筒體6的頂部和底部分別設(shè)有催化劑裝填口 4和催化劑卸出口 17，上集箱5和下集箱12分別固定在筒體6的頂部中央和底部中央，所有換熱管18的兩端分別與上集箱5和下集箱12固定且連通，上集箱5和下集箱12均為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)(回轉(zhuǎn)中心與筒體6中心的偏移量在±500mm以內(nèi))，所有換熱管18均繞回轉(zhuǎn)中心均勻且分層排布，上集箱5和下集箱12上分別設(shè)有載熱體進(jìn)出口(上集箱上的載熱體進(jìn)出口3可以作為載熱體的進(jìn)口或出口，下集箱上的載熱體進(jìn)出口 14可以作為載熱體的出口或進(jìn)口，這完全取決于載熱體起到的是吸熱還是發(fā)熱的效果)，上集箱和下集箱上的載熱體進(jìn)出口(3和14)均位于筒體6外部。
[0021]上、下集箱位于換熱管18的兩端，其內(nèi)腔具有收集和緩存載熱體的作用，有利于進(jìn)口加料和出口的收集;上、下集箱分別設(shè)在筒體6的兩端，且所有的外表面都可以與換熱管18連接，不必設(shè)置巨大的平面，減小了尺寸和成本，不會妨礙催化劑的裝填和放料;換熱管18繞回轉(zhuǎn)體均勻且分層排布，不必集中在一個平面上，防止了收縮膨脹應(yīng)力集中，提高了安全性能。
[0022]如圖1至圖3所示，在這三個實(shí)施例中，上、下集箱上設(shè)有換熱管18安裝孔，換熱管18的端部通過換熱管18安裝孔插入上、下集箱內(nèi)部并在上、下集箱的內(nèi)壁進(jìn)行焊接或脹接。換熱管18端部插入上、下集箱內(nèi)部，固定牢靠，在上、下集箱的內(nèi)壁進(jìn)行焊接或脹接不僅方便安裝和檢修，還防止了焊縫與反應(yīng)氣體直接接觸，提高了使用壽命。
[0023]在這三個實(shí)施例中，載熱體進(jìn)出口能夠作為人孔使用，上集箱5和下集箱12的內(nèi)腔至少能夠容納單人完成安裝、檢修操作。工作人員直接從載熱體進(jìn)出口進(jìn)入上集箱5或下集箱12完成安裝、檢修操作，不必另設(shè)人孔，操作安全。
[0024]如圖1所示，在實(shí)施例1中，上集箱5和下集箱12為圓柱體、球體和橢圓體的組合;如圖2和圖3所示，在實(shí)施例2和實(shí)施例3中，上集箱5和下集箱12為球體;實(shí)際上，上集箱5和下集箱12可以為圓柱體、球體、圓錐體、橢圓體等回轉(zhuǎn)體中的一種或任意多種組合。
[0025]如圖1至圖3所示，在這三個實(shí)施例中，筒體6的頂部和底部分別通過上封頭I和下封頭16(這三個實(shí)施例中，上、下封頭都是單層，實(shí)際上，上、下封頭也可以是雙層或者多層)封閉，上集箱5和下集箱12分別固定在上封頭I和下封頭16上，如圖1所示，在實(shí)施例1中，上、下集箱外壁與上、下封頭的開孔處直接焊接;如圖2和圖3所示，在實(shí)施例2和實(shí)施例3中，上、下集箱通過接管與上、下封頭的開孔處焊接;實(shí)際上，上、下集箱還可以通過接管膨脹節(jié)和填料函與上、下封頭連接或者通過法蘭與上、下封頭連接。
[0026]本實(shí)用新型可以根據(jù)反應(yīng)氣體流向設(shè)計成徑向、軸向或軸徑向反應(yīng)器等結(jié)構(gòu)形式，還可以在筒體6內(nèi)可設(shè)置薄壁內(nèi)筒體(俗稱觸媒框)，內(nèi)筒體與筒體I間保持一定的間隙(一般為10?200mm)，內(nèi)筒體上下端可根據(jù)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)形式和壓差設(shè)計成一一I)用上下內(nèi)封頭封閉；2)用上下平板封閉；3)用其他任意結(jié)構(gòu)形式的封板封閉;4) 一端封閉另一端不封閉。當(dāng)采用徑向或軸徑向反應(yīng)器結(jié)構(gòu)時，在上集箱5或下集箱12上固定內(nèi)分布器8，在內(nèi)筒體、上下封頭和封板處中的一處或者多處設(shè)置外分布器7。當(dāng)采用軸向反應(yīng)器結(jié)構(gòu)時，反應(yīng)器內(nèi)可設(shè)置或者不設(shè)置觸媒框。
[0027]如圖1所示，在實(shí)施例1中，反應(yīng)氣體流向?yàn)閺较颍捎脧较蚍磻?yīng)器結(jié)構(gòu)，在內(nèi)筒體固定有外分布器7，在上集箱5上固定內(nèi)分布器8，反應(yīng)氣體進(jìn)口 15與外分布器7連通且位于筒體6下部，反應(yīng)氣體出口 13均勻分布在筒體6底部，反應(yīng)氣體出口 13與內(nèi)分布器8底部連通，反應(yīng)氣體經(jīng)反應(yīng)氣體進(jìn)口 15進(jìn)入進(jìn)入外分布器7，分布均勻后進(jìn)入催化劑層，后經(jīng)內(nèi)分布器8收集后經(jīng)反應(yīng)氣體出口 13排出；載熱體經(jīng)下集箱上的載熱體進(jìn)出口 14進(jìn)入，經(jīng)換熱管18后經(jīng)上集箱上的載熱體進(jìn)出口3排出；如圖2所示，在實(shí)施例2中，反應(yīng)氣體流向?yàn)閺较颍捎脧较蚍磻?yīng)器結(jié)構(gòu)，在內(nèi)筒體固定有外分布器7，在下集箱12上固定內(nèi)分布器8，反應(yīng)氣體進(jìn)口 15與外分布器7連通且位于筒體6頂部，反應(yīng)氣體出口 13均勻分布在筒體6底部，反應(yīng)氣體出口 13與內(nèi)分布器8底部連通，反應(yīng)氣體經(jīng)反應(yīng)氣體進(jìn)口 15進(jìn)入進(jìn)入外分布器7，分布均勻后進(jìn)入催化劑層，后經(jīng)內(nèi)分布器8收集后經(jīng)反應(yīng)氣體出口 13排出；載熱體經(jīng)下集箱上的載熱體進(jìn)出口 14進(jìn)入，經(jīng)換熱管18后經(jīng)上集箱上的載熱體進(jìn)出口 3排出；如圖3所示，在實(shí)施例3中，反應(yīng)氣體流向?yàn)檩S向，采用軸向反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，反應(yīng)氣體進(jìn)口 15設(shè)在筒體6頂部，反應(yīng)氣體出口 13均勻分布在筒體6底部，反應(yīng)氣體經(jīng)反應(yīng)氣體進(jìn)口 15進(jìn)入催化劑層，反應(yīng)后經(jīng)反應(yīng)氣體出口 13排出(反應(yīng)氣體出口 13與催化劑之間由網(wǎng)罩隔開);載熱體經(jīng)下集箱上的載熱體進(jìn)出口 14進(jìn)入，經(jīng)換熱管18后經(jīng)上集箱上的載熱體進(jìn)出口 3排出。
[0028]在這三個實(shí)施例中，催化劑裝填口4和催化劑卸出口 17分別繞筒體6中心均勻分布。便于催化劑快速均勾裝填和催化劑快速完全卸出。
[0029]在這三個實(shí)施例中，換熱管18采用整根彎曲成型。不采用分段拼接，利用自身的彎曲消除熱應(yīng)力。
[0030]如圖1所示，在實(shí)施例1中，筒體6上部為小直徑段9、下部為大直徑段11，小直徑段9與大直徑段11之間通過變直徑段連接。
[0031]應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種帶有集箱的固定床催化控溫反應(yīng)器，包括頂部和底部均封閉的筒體，筒體內(nèi)設(shè)有若干個換熱管，換熱管管內(nèi)用于流通載熱體、管間用于流通催化劑，筒體上設(shè)有反應(yīng)氣體進(jìn)口和反應(yīng)氣體出口，筒體的頂部和底部分別設(shè)有催化劑裝填口和催化劑卸出口，其特征在于:還包括上集箱和下集箱，上集箱和下集箱分別固定在筒體的頂部中央和底部中央，所有換熱管的兩端分別與上集箱和下集箱固定且連通，上集箱和下集箱均為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，所有換熱管均繞回轉(zhuǎn)中心均勻且分層排布，上集箱和下集箱上分別設(shè)有載熱體進(jìn)出口，上集箱和下集箱上的載熱體進(jìn)出口均位于筒體外部。2.如權(quán)利要求1所述的帶有集箱的固定床催化控溫反應(yīng)器，其特征在于:上、下集箱上設(shè)有換熱管安裝孔，換熱管的端部通過換熱管安裝孔插入上、下集箱內(nèi)部并在上、下集箱的內(nèi)壁進(jìn)行焊接或脹接。3.如權(quán)利要求1所述的帶有集箱的固定床催化控溫反應(yīng)器，其特征在于:載熱體進(jìn)出口能夠作為人孔使用，上集箱和下集箱的內(nèi)腔至少能夠容納單人完成安裝、檢修操作。4.如權(quán)利要求1所述的帶有集箱的固定床催化控溫反應(yīng)器，其特征在于:上集箱和下集箱為圓柱體、球體、圓錐體、橢圓體中的一種或任意多種組合。5.如權(quán)利要求1所述的帶有集箱的固定床催化控溫反應(yīng)器，其特征在于:催化劑裝填口和催化劑卸出口分別繞筒體中心均勻分布。6.如權(quán)利要求1所述的帶有集箱的固定床催化控溫反應(yīng)器，其特征在于:換熱管采用整根彎曲成型。
【文檔編號】B01J8/02GK205650177SQ201620476856
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年5月24日 公開號201620476856.0, CN 201620476856, CN 205650177 U, CN 205650177U, CN-U-205650177, CN201620476856, CN201620476856.0, CN205650177 U, CN205650177U
【發(fā)明人】張雄斌, 陳俊暉
【申請人】華爍科技股份有限公司