固定床反应器制造技术

提供了一种固定床反应器。固定床反应器包括壳体和由壳体围成的内腔；固定床反应器包括沿着反应物流动方向依次设置的预热段和反应段，预热段包括设置在壳体上的反应物进口、第一换热介质进口和第一换热介质出口，以及与反应物进口连通以将反应物送至反应段的预热管组；反应段包括设置在内腔中的上管板、下管板、反应单元以及设置在壳体上的第二换热介质进口和第二换热介质出口，其中，反应单元设置在上管板与下管板之间；上管板包括与壳体的内壁密封接合的上板体以及形成在上板体上并供反应管穿过的第一通孔；下管板包括与壳体的内壁密封接合的下板体以及形成在上板体上并供反应管穿过的第二通孔。

【技术实现步骤摘要】
固定床反应器
本专利技术涉及化工反应器
，特别涉及管式固定床反应器。
技术介绍
固定床反应器是常用的化工反应器形式，其是指在反应器内装填颗粒状固体催化剂或固体反应物，形成一定高度的堆积床层，气体或液体物料通过颗粒间隙流过静止固定床层的同时，实现非均相反应过程。这类反应器的特点是充填在设备内的固体颗粒固定不动，有别于固体物料在设备内发生运动的移动床和流化床，又称填充床反应器。固定床反应器广泛用于气-固相反应和液-固相反应过程，例如，合成氨工业中的固定半水煤气发生炉，水处理中的固定床离子交换柱等。现有固定床反应器存在以下亟需解决的问题：催化剂用量大、利用率低、成本高；反应热量难回收，综合能效低；反应管轴向与径向形成较大反应温度梯度，催化剂床层出现局部过热结焦，降低催化剂利用率；反应放大困难，需逐级放大和循环试验，生产扩能不易实现等。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本专利技术的目的之一在于提供一种能避免实验室到工业生产规模的放大效应的固定床反应器。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种固定床反应器，包括壳体和由壳体围成的内腔，固定床反应器包括沿着反应物流动方向依次设置的预热段和反应段，其中，预热段包括设置在壳体上的反应物进口、第一冷却/加热介质进口和第一冷却/加热介质出口，以及与反应物进口连通以将反应物送至反应段的预热管组；反应段包括设置在内腔中的上管板、下管板、反应单元以及设置在壳体上的第二冷却/加热介质进口和第二冷却/加热介质出口，其中，反应单元设置在上管板与下管板之间，并且包括反应管以及填充在反应管中的催化剂；上管板包括与壳体的内壁密封接合的上板体以及形成在上板体上并供反应管穿过的第一通孔；下管板包括与壳体的内壁密封接合的下板体以及形成在下板体上并供反应管穿过的第二通孔。根据本专利技术的示例性实施例，第一冷却/加热介质进口可以与第二冷却/加热介质出口连通，第一冷却/加热介质出口可以与第二冷却/加热介质进口连通。根据本专利技术的示例性实施例，第二冷却/加热介质进口可以靠近下管板，第二冷却/加热介质出口可以靠近上管板；第一冷却/加热介质进口可以靠近上管板，第一冷却/加热介质出口可以靠近反应物进口。根据本专利技术的示例性实施例，预热管组可以包括多个预热绕管，预热段还可以包括设置在内腔中的分布器和第一集箱，其中，分布器与反应物进口连通，并可以包括多个反应物出口；第一集箱可以包括盖板和凸起部，盖板的外边缘可以与壳体的内壁密封接合，凸起部可以从盖板的中部凸起；多个预热绕管中的一端可以分别与多个反应物出口连通，多个预热绕管中的另一端可以分别与凸起部连通。根据本专利技术的示例性实施例，固定床反应器还可以包括沿着反应物流动方向设置在反应段下游的回热段，回热段可以包括设置在壳体上的反应产物出口、第三冷却/加热介质进口和第三冷却/加热介质出口，以及设置在内腔中并与第三冷却/加热介质进口和第三冷却/加热介质出口连通的回热管组。根据本专利技术的示例性实施例，第一冷却/加热介质出口可以与第三冷却/加热介质进口连通，第一冷却/加热介质进口可以与第三冷却/加热介质出口连通。根据本专利技术的示例性实施例，第三冷却/加热介质进口可以靠近反应产物出口，第三冷却/加热介质出口可以靠近下管板。根据本专利技术的示例性实施例，回热管组可以包括多个回热盘管，回热段还包括第二集箱和第三集箱，第二集箱设置在第三冷却/加热介质出口与多个回热盘管的一端之间，第三集箱设置在第三冷却/加热介质进口与多个回热盘管的另一端之间。根据本专利技术的示例性实施例，反应单元还可以包括设置在第二冷却/加热介质进口和第二冷却/加热介质出口之间的折流板。根据本专利技术的示例性实施例，折流板可以包括折流板体和形成在折流板体上并供反应管穿过的第三通孔，折流板体的一部分与壳体之间形成供冷却/加热介质通过的开口，折流板体的其余部分与壳体密封接合。根据本专利技术的示例性实施例，多个折流板中相邻的两个折流板的供冷却/加热介质通过的开口可以相互错开，优选相互对称。根据本专利技术的示例性实施例，反应管的数量可以为20～100000，反应管的内径可以为15～20mm，长度可以为200～2000mm，催化剂在反应管中的填充高度可以为60～1500mm。根据本专利技术的示例性实施例，反应单元还可以包括填充在反应管中的催化剂的上方和下方的惰性石英砂颗粒。根据本专利技术的示例性实施例，惰性石英砂颗粒的填充高度可以为70～500mm。根据本专利技术的示例性实施例，固定床反应器还可以包括设置在第一冷却/加热介质进口与第二冷却/加热介质出口和/或第三冷却/加热介质出口之间的反应启动热源旁路。根据本专利技术的示例性实施例，固定床反应器可以用作CO2加氢制备烯烃的反应器。反应物可以为气相反应物或液相反应物。根据本专利技术的示例性实施例，冷却/加热介质可以为蒸馏水或无机硅油。与现有技术相比，本申请的有益技术效果包括：避免CO2加氢反应从实验室到工业生产规模的放大效应，易于生产扩能；反应器内温度均匀，易于控制催化剂温度飞升；有效回收并利用反应所产生的热量，维持反应所需温度，节能效果好；易于拆装更换失效的反应单元，维护成本低。附图说明通过下面结合附图对示例性实施例的描述，这些和/或其它方面将变得清楚和更容易理解，在附图中：图1为是根据本专利技术的示例性实施例的固定床反应器的示意图；图2为图1所示的根据本专利技术的示例性实施例的固定床反应器的内部结构图；图3为图2中的上管板的示意图；以及图4为图2中的折流板的示意图。附图标记说明：10-预热段、11-反应气体进口、12-第一冷却/加热介质进口、13-第一冷却/加热介质出口、14-预热管组、15-分布器、16-第一集箱、16a-盖板、16b-凸起部、20-反应段、21-上管板、22-下管板、23-反应单元、24-第二冷却/加热介质进口、25-第二冷却/加热介质出口、26-折流板、30-回热段、31-反应产物出口、32-第三冷却/加热介质进口、33-第三冷却/加热介质出口、34-回热盘管、35-第二集箱、36-第三集箱、40-反应启动热源旁路以及50-循环泵。具体实施方式现在将参照附图更充分地描述本专利技术的实施例，在附图中示出了本专利技术的示例性实施例。然而，本专利技术可以以许多不同的形式实施，而不应被解释为局限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并且这些实施例将向本领域的普通技术人员充分地传达本专利技术的实施例的构思。在下面的描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节，以提供对各种示例性实施例的彻底理解。然而，明显的是，可以在没有这些具体细节或者在一个或更多个等同布置的情况下实施各种示例性实施例。此外，在这里可以使用诸如“下”或“底”以及“上”或“顶”等的相对术语来描述如附图中所示的一个元件与另一(其它)元件的关系。将理解的是，相对术语意图包含装置的除了附图中描绘的方位之外的不同方位。例如，如果附图之一中的装置被翻转，则被描述为在其它元件的“下”侧上的元件随后将被定向为在所述其它元件的“上”侧上。因此，根据附图的特定方位，示例性术语“下”可以包含“下”和“上”两种方位。同样地，如果附图之一中的装置被翻转，则被描述为“在”其它元件“下方”或“之下”本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固定床反应器，包括壳体和由壳体围成的内腔，其特征在于，所述固定床反应器包括沿着反应物流动方向依次设置的预热段和反应段，其中，所述预热段包括设置在所述壳体上的反应物进口、第一冷却/加热介质进口和第一冷却/加热介质出口，以及与所述反应物进口连通以将反应物送至所述反应段的预热管组；所述反应段包括设置在所述内腔中的上管板、下管板、反应单元以及设置在所述壳体上的第二冷却/加热介质进口和第二冷却/加热介质出口，其中，所述反应单元设置在所述上管板与所述下管板之间，并且所述反应单元包括反应管以及填充在所述反应管中的催化剂；所述上管板包括与壳体的内壁密封接合的上板体以及形成在所述上板体上并供所述反应管穿过的第一通孔；所述下管板包括与壳体的内壁密封接合的下板体以及形成在所述下板体上并供所述反应管穿过的第二通孔。

【技术特征摘要】
1.一种固定床反应器，包括壳体和由壳体围成的内腔，其特征在于，所述固定床反应器包括沿着反应物流动方向依次设置的预热段和反应段，其中，所述预热段包括设置在所述壳体上的反应物进口、第一冷却/加热介质进口和第一冷却/加热介质出口，以及与所述反应物进口连通以将反应物送至所述反应段的预热管组；所述反应段包括设置在所述内腔中的上管板、下管板、反应单元以及设置在所述壳体上的第二冷却/加热介质进口和第二冷却/加热介质出口，其中，所述反应单元设置在所述上管板与所述下管板之间，并且所述反应单元包括反应管以及填充在所述反应管中的催化剂；所述上管板包括与壳体的内壁密封接合的上板体以及形成在所述上板体上并供所述反应管穿过的第一通孔；所述下管板包括与壳体的内壁密封接合的下板体以及形成在所述下板体上并供所述反应管穿过的第二通孔。2.根据权利要求1所述的固定床反应器，其特征在于，所述第一冷却/加热介质进口与所述第二冷却/加热介质出口连通，所述第一冷却/加热介质出口与所述第二冷却/加热介质进口连通。3.根据权利要求1所述的固定床反应器，其特征在于，所述预热管组包括多个预热绕管，所述预热段还包括设置在所述内腔中的分布器和第一集箱，其中，所述分布器与所述反应物进口连通，并包括多个反应物出口；所述第一集箱包括盖板和凸起部，盖板的外边缘与所述壳体的内壁密封接合，凸起部从盖板的中部凸起；所述多个预热绕管中的一端分别与所述多个反应物出口连通，所述多个预热绕管中的另一端分别与所述凸起部连通。4.根据权利要求1所述的固定床反应器，其特征在于，所述固定床...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂维峰，时彦玲，韩一帆，王仁铨，窦竞，陈高翔，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南,41