一种适用于强放热反应的径向轴向复合式反应器制造技术

本实用新型专利技术公开的适用于强放热反应的径向轴向复合式反应器，其反应区包括环状的高温区、低温区和换热区，高温区、低温区和换热区内分别设置有多根第一换热管、多根第二换热管和多根第三换热管，多根第一换热管的壳程和多根第二换热管的壳程内填充有催化剂，多根第一换热管的管程入口与循环热水供应机构的出水口相通，多根第二换热管和多根第三换热管的管程入口分别与进气口相通，多根第二换热管和多根第三换热管的管程出口分别与多根第一换热管的壳程入口相通，多根第一换热管的壳程、多根第三换热管的壳程、多根第二换热管的壳程和中间通道依次相通。该反应器空间利用率高、催化剂装载率高、合成气停留时间长、反应温度多样性、列管转化率高。

A Radial-Axial Composite Reactor for Strong Exothermic Reaction

The radial-axial composite reactor disclosed by the utility model is suitable for strong exothermic reaction. The reaction zone includes annular high-temperature zone, low-temperature zone and heat transfer zone. In the high-temperature zone, low-temperature zone and heat transfer zone, there are multiple first heat exchanger tubes, multiple second heat exchanger tubes and multiple third heat exchanger tubes respectively. The shell side of multiple first heat exchanger tubes and the shell side of multiple second heat exchanger tubes are filled with catalysts. Chemicals, the inlet of the first heat exchanger tube is connected with the outlet of the circulating hot water supply mechanism, the inlet of the second heat exchanger tube and the third heat exchanger tube is connected with the inlet, the outlet of the second heat exchanger tube and the third heat exchanger tube is connected with the inlet of the first heat exchanger tube, the shell-side of the first heat exchanger tube and the third heat exchanger tube respectively, and the shell-side of the first heat exchanger tube and the third heat exchanger tube are connected with the shell-side of the The shell side, the shell side and the middle passage of the second heat exchanger tubes are connected in turn. The reactor has high space utilization rate, high catalyst loading rate, long residence time of syngas, diversity of reaction temperature and high tubular conversion rate.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于强放热反应的径向轴向复合式反应器
本技术涉及一种化工设备，具体涉及一种适用于强放热反应的径向轴向复合式反应器。
技术介绍
化学反应一般伴随着吸热或者放热反应。其中将合成气经过催化剂作用转化为烃的费脱合成等是强放热反应。固定床列管反应器具有催化剂与产品分离、催化剂再生流程简单等优点，在放热反应中具有较为广阔的应用前景。列管反应器分催化剂装换热管外和换热管内两种，催化剂装换热管内的可以从上下封头直接装卸料，比较方便，而对于催化剂装在换热管外的列管反应器，一般不能从上下封头直接装卸料，其装卸料比较困难。合成气一般是沿着床层轴向流动或径向流动，径向流动较轴向流动换热效率好，停留时间长，但现有反应器存在空间浪费问题。且放热反应随着反应的进行，降低反应温度能提高转化率，但是现有的反应器没有根据反应不同阶段的控温设计。例如，CN104368281A公开了一种列管式反应器，包括反应器箱体以及间隔设置在所述反应器箱体内的多个列管，反应器箱体包括箱体主体和固定在该箱体主体底部的水平基座，所述反应器箱体上还设置有与所述多个列管连通的反应原料进口和反应产物出口，其中，至少一个所述列管相对于所述水平基座倾斜设置。该列管式反应器无法针对反应不同阶段的控温设计，难以满足强放热反应的需要。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种空间利用率高、催化剂装载率高、合成气停留时间长、反应温度多样性、列管转化率高的适用于强放热反应的径向轴向复合式反应器。本技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种适用于强放热反应的径向轴向复合式反应器，包括筒体，所述的筒体的两端分别连接有上封头和下封头，所述的上封头与所述的筒体之间安装有上管板，所述的筒体与所述的下封头之间安装有下管板，所述的筒体上设置有进气口和出气口，所述的筒体的内腔中设置有反应区，所述的反应区包括环状的高温区、低温区和换热区，所述的筒体的内侧设置有导流筒，所述的导流筒的内侧设置有导向筒，所述的导流筒和所述的导向筒均为环形，所述的导流筒的筒壁上均匀布满有导流孔，所述的导向筒的筒壁的顶部和底部分别开设有导向孔，所述的高温区位于所述的导流筒内，所述的低温区位于所述的导向筒内，所述的导流筒位于所述的导向筒的外侧，所述的导流筒的外侧与所述的筒体的内侧之间具有第一环形间隙，所述的导流筒的内侧与所述的导向筒的外侧之间具有第二环形间隙，所述的换热区位于所述的第二环形间隙内，所述的低温区的内侧设有用于排出反应气的中间通道，所述的高温区内设置有直立的多根第一换热管，所述的低温区内设置有直立的多根第二换热管，所述的换热区内设置有直立的多根第三换热管，所述的多根第一换热管、多根第二换热管和多根第三换热管的上端和下端分别安装在所述的上管板和所述的下管板上，所述的多根第一换热管的壳程和所述的多根第二换热管的壳程内均填充有催化剂，所述的多根第一换热管的管程入口与循环热水供应机构的出水口相通，所述的多根第一换热管的管程出口与循环热水供应机构的入水口相通，所述的多根第二换热管和所述的多根第三换热管的管程入口分别经第一气体分布器与所述的进气口相通，所述的多根第二换热管和所述的多根第三换热管的管程出口分别经第二气体分布器与所述的多根第一换热管的壳程入口相通，所述的多根第一换热管的壳程、多根第三换热管的壳程、多根第二换热管的壳程和中间通道依次相通，所述的中间通道与所述的出气口相通。本技术的反应器使用时，新鲜合成气首先通过第一气体分布器同时进入多根第二换热管和多根第三换热管的管程，径向流动至多根第一换热管的壳程进行反应，再径向流动至换热区，然后经导向筒顶部的导向孔进入低温区，轴向通过多根第二换热管的壳程进行反应，反应后产生的反应气从导向筒底部的导向孔进入中间通道，在中间通道汇合后出反应器。反应过程中高温区的热量由循环热水供应机构带走，在进入低温区前的气体的热量被换热区内的多根第三换热管内的新鲜合成气带走，低温区的热量由多根第二换热管内的新鲜合成气带走，可见，反应气在进入反应区时，首先径向流动至高温区进行反应，然后径向流动至换热区降温，再从导向筒顶部进入低温区，沿低温区轴向流动并进行反应，且高温区的反应温度由循环热水供应机构提供的循环热水的温度决定，而热水的温度由催化剂的活性温度决定，低温区的反应温度由新鲜合成气的温度、催化剂的活性温度及换热区的换热效果决定，节能效果好，可避免不必要的能量浪费。本技术的反应器中，合成气在反应区内先径向流动后轴向流动，且反应过程中能够有效降低反应温度，具有空间利用率高、催化剂装载率高、合成气停留时间长、反应温度多样性、列管转化率高的优点。作为优选，所述的第一气体分布器和所述的第二气体分布器分别安装在所述的下管板和所述的上管板上，所述的第一气体分布器位于所述的换热区和所述的低温区的正下方，所述的第二气体分布器位于所述的换热区和所述的低温区的正上方。在低温区的正下方和正上方同时分别设置第一气体分布器和第二气体分布器，有利于提高合成气的布气效率，确保后续反应的转化率。作为优选，所述的第一气体分布器为由一根或多根封闭的第一方管构成的螺盘型气体分布器，所述的多根第二换热管和所述的多根第三换热管的管程入口分别与所述的第一气体分布器相通，贯穿所述的第一气体分布器的径向设置有多根封闭的第一总方管，所述的进气口设置在所述的下封头上，所述的下封头上设置有与所述的进气口相通的进气管，所述的多根第一总方管分别与所述的第一气体分布器和所述的进气管相通。作为优选，所述的第二气体分布器为由一根或多根封闭的第二方管构成的螺盘型气体分布器，所述的多根第二换热管和所述的多根第三换热管的管程出口分别与所述的第二气体分布器相通，贯穿所述的第二气体分布器和所述的高温区的径向设置有多根封闭的第二总方管，所述的多根第二总方管同时与所述的第二气体分布器和所述的多根第一换热管的壳程入口相通。第一气体分布器和第二气体分布器均为螺盘型结构，且螺盘型结构的第一气体分布器和第二气体分布器可由一根或多根封闭的方管构成，轴向尺寸小，有利于反应器的空间节约。多根第二换热管和多根第三换热管的下端和上端分别沿第一气体分布器和第二气体分布器呈螺旋型排布，有利于合成气均匀进入反应器和反应区。作为优选，所述的上管板上安装有用于向所述的低温区装填催化剂的环形的装料筒，所述的装料筒位于所述的低温区的正上方，所述的上管板上设置有多个沿螺旋型排布的装料孔，构成所述的第二气体分布器的径向相邻的第二方管之间具有间隙，从而所述的第二气体分布器上形成有螺旋型间隙，所述的多个装料孔的正投影落在所述的第二气体分布器的螺旋型间隙上，所述的筒体的上部侧壁上安装有若干装料口，所述的若干装料口分别与所述的多根第一换热管的壳程相通。上述装料筒结合上管板上的装料孔的设计，便于催化剂的装填加料，可操作性强。在通过装料筒向低温区装填催化剂的同时，可通过装料口向高温区装填催化剂，操作方便、快捷。作为优选，所述的下管板上设置有多个沿螺旋型排布的卸料孔，所述的多个卸料孔正对所述的低温区，构成所述的第一气体分布器的径向相邻的第一方管之间具有间隙，从而所述的第一气体分布器上形成有螺旋型间隙，所述的多个卸料孔的正投影落在所述的第一气体分布器的螺旋型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于强放热反应的径向轴向复合式反应器，包括筒体，所述的筒体的两端分别连接有上封头和下封头，所述的上封头与所述的筒体之间安装有上管板，所述的筒体与所述的下封头之间安装有下管板，所述的筒体上设置有进气口和出气口，所述的筒体的内腔中设置有反应区，其特征在于：所述的反应区包括环状的高温区、低温区和换热区，所述的筒体的内侧设置有导流筒，所述的导流筒的内侧设置有导向筒，所述的导流筒和所述的导向筒均为环形，所述的导流筒的筒壁上均匀布满有导流孔，所述的导向筒的筒壁的顶部和底部分别开设有导向孔，所述的高温区位于所述的导流筒内，所述的低温区位于所述的导向筒内，所述的导流筒位于所述的导向筒的外侧，所述的导流筒的外侧与所述的筒体的内侧之间具有第一环形间隙，所述的导流筒的内侧与所述的导向筒的外侧之间具有第二环形间隙，所述的换热区位于所述的第二环形间隙内，所述的低温区的内侧设有用于排出反应气的中间通道，所述的高温区内设置有直立的多根第一换热管，所述的低温区内设置有直立的多根第二换热管，所述的换热区内设置有直立的多根第三换热管，所述的多根第一换热管、多根第二换热管和多根第三换热管的上端和下端分别安装在所述的上管板和所述的下管板上，所述的多根第一换热管的壳程和所述的多根第二换热管的壳程内均填充有催化剂，所述的多根第一换热管的管程入口与循环热水供应机构的出水口相通，所述的多根第一换热管的管程出口与循环热水供应机构的入水口相通，所述的多根第二换热管和所述的多根第三换热管的管程入口分别经第一气体分布器与所述的进气口相通，所述的多根第二换热管和所述的多根第三换热管的管程出口分别经第二气体分布器与所述的多根第一换热管的壳程入口相通，所述的多根第一换热管的壳程、多根第三换热管的壳程、多根第二换热管的壳程和中间通道依次相通，所述的中间通道与所述的出气口相通。...

【技术特征摘要】
1.一种适用于强放热反应的径向轴向复合式反应器，包括筒体，所述的筒体的两端分别连接有上封头和下封头，所述的上封头与所述的筒体之间安装有上管板，所述的筒体与所述的下封头之间安装有下管板，所述的筒体上设置有进气口和出气口，所述的筒体的内腔中设置有反应区，其特征在于：所述的反应区包括环状的高温区、低温区和换热区，所述的筒体的内侧设置有导流筒，所述的导流筒的内侧设置有导向筒，所述的导流筒和所述的导向筒均为环形，所述的导流筒的筒壁上均匀布满有导流孔，所述的导向筒的筒壁的顶部和底部分别开设有导向孔，所述的高温区位于所述的导流筒内，所述的低温区位于所述的导向筒内，所述的导流筒位于所述的导向筒的外侧，所述的导流筒的外侧与所述的筒体的内侧之间具有第一环形间隙，所述的导流筒的内侧与所述的导向筒的外侧之间具有第二环形间隙，所述的换热区位于所述的第二环形间隙内，所述的低温区的内侧设有用于排出反应气的中间通道，所述的高温区内设置有直立的多根第一换热管，所述的低温区内设置有直立的多根第二换热管，所述的换热区内设置有直立的多根第三换热管，所述的多根第一换热管、多根第二换热管和多根第三换热管的上端和下端分别安装在所述的上管板和所述的下管板上，所述的多根第一换热管的壳程和所述的多根第二换热管的壳程内均填充有催化剂，所述的多根第一换热管的管程入口与循环热水供应机构的出水口相通，所述的多根第一换热管的管程出口与循环热水供应机构的入水口相通，所述的多根第二换热管和所述的多根第三换热管的管程入口分别经第一气体分布器与所述的进气口相通，所述的多根第二换热管和所述的多根第三换热管的管程出口分别经第二气体分布器与所述的多根第一换热管的壳程入口相通，所述的多根第一换热管的壳程、多根第三换热管的壳程、多根第二换热管的壳程和中间通道依次相通，所述的中间通道与所述的出气口相通。2.根据权利要求1所述的一种适用于强放热反应的径向轴向复合式反应器，其特征在于：所述的第一气体分布器和所述的第二气体分布器分别安装在所述的下管板和所述的上管板上，所述的第一气体分布器位于所述的换热区和所述的低温区的正下方，所述的第二气体分布器位于所述的换热区和所述的低温区的正上方。3.根据权利要求2所述的一种适用于强放热反应的径向轴向复合式反应器，其特征在于：所述的第一气体分布器为由一根或多根封闭的第一方管构成的螺盘型气体分布器，所述的多根第二换热管和所述的多根第三换热管的管程入口分别与所述的第一气体分布器相通，贯穿所述的第一气体分布器的径向设置有多根封闭的第一总方管，所述的进气口设置在所述的下封头上，所述的下封头上设置有与所述的进气口相通的进气管，所述的多...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丹，陈金锋，顾英，崔金栋，王海瑾，韩志萍，余晓丹，
申请(专利权)人：中石化宁波工程有限公司，中石化宁波技术研究院有限公司，中石化炼化工程集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33