蒸汽上升式径向流反应器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种蒸汽上升式径向流反应器，涉及石油化工及煤化工反应器领域，该蒸汽上升式径向流反应器，包括反应器壳体、换热管束、催化剂床层、分流筒、汇流筒、汇流管、反应物料进口和水汽出口、反应物料出口、冷却水进口、催化剂卸料口和绝热反应段，分流筒、汇流筒和汇流管依次套设且连通，催化剂床层设置于分流筒与汇流筒之间的间隙内，换热管束穿过催化剂床层，汇流管的底部与反应物料出口连通，绝热反应段与反应物料进口连通，绝热反应段内设置有催化剂。本实用新型专利技术实现反应气体径向通过催化剂床层，流通面积大，压降低，且温度分布均匀，避免局部高温，有效降低催化剂积炭或失活风险，且副产蒸汽，经济效益好。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及石油化工及煤化工反应器领域，具体而言，涉及一种蒸汽上升式径向流反应器。
技术介绍
近年来，甲醇合成、一氧化碳变换、合成气制甲烷、氨气合成、甲醇制烯烃、甲醇制芳烃、甲醇制汽油等领域逐渐引人关注，其中催化床反应器的研究与改进一直是该领域的热点。对于固定床的强放热反应，在反应过程中有效移走多余热量，维持反应温度稳定，避免催化剂积炭或失活，保证反应的选择性和收率至关重要。根据反应物料在反应器中的流动方向，固定床催化反应器又可分为轴向流反应器和径向流动反应器。由于目前化工装置规模逐渐扩大，传统的轴向流动固定床反应器由于直径受运输条件的影响，使其增产的空间受到限制；此外，其换热效果还可有待提高。而径向流动反应器则由于催化剂装填量大、流程短、压降小而成为可逆放热反应工业大型化设备的优选反应器类型。但对于甲醇合成反应器、变换反应器等，常规的绝热床径向反应器依然存在放热量大，反应器的温度高，不易控制，催化剂超温和使用周期短的问题，增加了生产成本。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种蒸汽上升式径向流反应器，它能使反应气体径向通过催化剂床层，流通面积大，压降低，且温度分布均匀，避免局部高温，有效降低催化剂积炭或失活风险，同时副产蒸汽，经济效益好。本技术的实施例是这样实现的：一种蒸汽上升式径向流反应器，包括反应器壳体、换热管束、催化剂床层、分流筒、汇流筒和汇流管，反应器壳体的顶端设有反应物料进口和水汽出口，反应器壳体的底端设置有反应物料出口、冷却水进口和催化剂卸料口，水汽出口与换热管束的顶端连通，冷却水入口与换热管束的底端连通；分流筒套设在汇流筒的外侧，汇流筒的内腔与分流筒的内腔连通，汇流筒套设在汇流管的外侧，汇流管的内腔与汇流筒的内腔连通，分流筒的内腔与反应器壳体的内腔连通，催化剂床层设置于分流筒与汇流筒之间的间隙内，换热管束穿过催化剂床层，汇流管的底部与反应物料出口连通，蒸汽上升式径向流反应器还包括绝热反应段，绝热反应段与反应物料进口连通，绝热反应段内设置有催化剂。进一步地，在本技术的优选实施例中，上述换热管束环设于汇流筒的外侧，绝热反应段包括内层绝热反应段和外层绝热反应段，换热管束与分流筒之间的催化剂床层形成外层绝热反应段，换热管束与汇流筒之间的催化剂床层形成内层绝热反应段。进一步地，在本技术的优选实施例中，上述外层绝热反应段的径向厚度为分流筒到汇流筒的径向距离的5％～40％；内层绝热反应段的径向厚度为分流筒到汇流筒的径向距离的2％～35％。进一步地，在本技术的优选实施例中，上述绝热反应段设置在反应器壳体内，绝热反应段位于反应物料进口的下方，且位于分流筒的上方。进一步地，在本技术的优选实施例中，上述蒸汽上升式径向流反应器还包括绝热反应器，绝热反应器位于反应器壳体外，绝热反应段设置在绝热反应器内，绝热反应器设置有预反应进口和预反应出口，预反应出口与反应物料进口连通。进一步地，在本技术的优选实施例中，上述汇流管的顶部密封，汇流管设置有多个第一通孔，汇流管的内腔和汇流筒的内腔通过第一通孔连通；分流筒的筒壁上设置有多个第三通孔，分流筒的内腔和反应器壳体的内腔通过第三通孔连通，分流筒和反应器壳体之间存在间隙，形成分流通道。进一步地，在本技术的优选实施例中，上述汇流筒的筒壁设置有多个第二通孔，汇流筒的内腔和分流筒的内腔通过第二通孔连通。进一步地，在本技术的优选实施例中，上述汇流筒由丝网制成。进一步地，在本技术的优选实施例中，上述换热管束包括多根换热管、水汽汇总管、冷却水总管、上管板和下管板，水汽汇总管的顶端与水汽出口连通，水汽汇总管的底端与上管板连接，冷却水总管的顶端与下管板连接，冷却水总管的底端与冷却水入口连通，换热管通过上管板和下管板固定于反应器壳体内。进一步地，在本技术的优选实施例中，上述水汽汇总管、冷却水总管、水汽出口、冷却水入口、上管板和下管板的数量均为1～6个。本技术实施例的有益效果是：通过在反应器壳体内设置分流筒、汇流筒和汇流管，分流筒、汇流筒和汇流管依次连通，并且催化剂床层设置于分流筒和汇流筒之间，实现反应气体径向通过催化剂床层，流通面积大，系统压降低，本技术提供的蒸汽上升式径向流反应器的压降仅为轴向流反应器压降的10％～50％。冷却水在管程内流动，通过汽化移走反应产生的热，整个换热管束温度分布均匀，避免了局部高温，有效降低催化剂积炭或失活风险，大大降低了换热管束对材料耐高温热的要求，有效降低了设备投资。同时副产高压或中压蒸汽，经济效益好。通过控制水蒸气出口压力，可控制等温段的反应温度，整个反应系统温度调节灵活、有效。同时在本实施例中，通过设置绝热反应段，使反应气体进行预反应，反应气体先与绝热反应段内的催化剂进行预反应，绝热反应段能够消除反应物料中部分有害组分，并对反应气体进行预热，使反应气体达到较为理想的进料状态。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本技术第一实施例提供的蒸汽上升式径向流反应器的结构示意图；图2为本技术第二实施例提供的蒸汽上升式径向流反应器的结构示意图；图3为本技术第三实施例提供的蒸汽上升式径向流反应器的结构示意图。图中：蒸汽上升式径向流反应器100、200、300；反应器壳体110、210；上部封头111；中间筒体112；下部封头113；反应物料进口114；反应物料出口115；冷却水进口116；水汽出口117；催化剂卸料口118；换热管束120；换热管121；水汽汇总管122；冷却水总管123；上管板124；下管板125；催化剂床层130；分流筒141；汇流筒142、242；汇流管143；第一通孔144；第二通孔145；第三通孔146；气流分布器150；惰性瓷球层160；分流筒盖板170；换热管束支撑件180；绝热反应器290；绝热反应段191、291、391；外层绝热反应段191a；内层绝热反应段191b；预反应进口292；预反应出口293。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蒸汽上升式径向流反应器，其特征在于，包括反应器壳体、换热管束、催化剂床层、分流筒、汇流筒和汇流管，所述反应器壳体的顶端设有反应物料进口和水汽出口，所述反应器壳体的底端设置有反应物料出口、冷却水进口和催化剂卸料口，所述水汽出口与所述换热管束的顶端连通，所述冷却水入口与所述换热管束的底端连通；所述分流筒套设在所述汇流筒的外侧，所述汇流筒的内腔与所述分流筒的内腔连通，所述汇流筒套设在所述汇流管的外侧，所述汇流管的内腔与所述汇流筒的内腔连通，所述分流筒的内腔与所述反应器壳体的内腔连通，所述催化剂床层设置于所述分流筒与所述汇流筒之间的间隙内，所述换热管束穿过所述催化剂床层，所述汇流管的底部与所述反应物料出口连通，所述蒸汽上升式径向流反应器还包括绝热反应段，所述绝热反应段与所述反应物料进口连通，所述绝热反应段内设置有催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种蒸汽上升式径向流反应器，其特征在于，包括反应器壳体、换热管束、催化剂床层、分流筒、汇流筒和汇流管，所述反应器壳体的顶端设有反应物料进口和水汽出口，所述反应器壳体的底端设置有反应物料出口、冷却水进口和催化剂卸料口，所述水汽出口与所述换热管束的顶端连通，所述冷却水入口与所述换热管束的底端连通；所述分流筒套设在所述汇流筒的外侧，所述汇流筒的内腔与所述分流筒的内腔连通，所述汇流筒套设在所述汇流管的外侧，所述汇流管的内腔与所述汇流筒的内腔连通，所述分流筒的内腔与所述反应器壳体的内腔连通，所述催化剂床层设置于所述分流筒与所述汇流筒之间的间隙内，所述换热管束穿过所述催化剂床层，所述汇流管的底部与所述反应物料出口连通，所述蒸汽上升式径向流反应器还包括绝热反应段，所述绝热反应段与所述反应物料进口连通，所述绝热反应段内设置有催化剂。2.根据权利要求1所述的蒸汽上升式径向流反应器，其特征在于，所述换热管束环设于所述汇流筒的外侧，所述绝热反应段包括内层绝热反应段和外层绝热反应段，所述换热管束与所述分流筒之间的所述催化剂床层形成所述外层绝热反应段，所述换热管束与所述汇流筒之间的所述催化剂床层形成所述内层绝热反应段。3.根据权利要求2所述的蒸汽上升式径向流反应器，其特征在于，所述外层绝热反应段的径向厚度为所述分流筒到所述汇流筒的径向距离的5％～40％；所述内层绝热反应段的径向厚度为所述分流筒到所述汇流筒的径向距离的2％～35％。4.根据权利要求1所述的蒸汽上升式径向流反应器，其特征在于，所述绝热反应段设置在所述反应器壳体内，所述绝热反应段位于所述反应物料进...

【专利技术属性】
技术研发人员：张惊涛，陈小林，
申请(专利权)人：成都赛普瑞兴科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51