合成气制烯烃试验用反应器制造技术

本发明专利技术公开了合成气制烯烃试验用反应器，其具有外壳，下管板密封地连接在外壳上，下管板与外壳的底部之间形成一冷媒分配腔；布气筒支撑在下管板上，并与外壳之间具有环隙；集气筒的上端容纳在布气筒的内腔中；在上管板上安装有一上盖，两者之间所形成一冷媒收集腔，冷媒排出管连通冷媒收集腔，在外壳内设置有触媒输送部，该触媒输送部具有用于向触媒腔中输送触媒的触媒进口；在组成外壳的至少两个壳体部中，其中的一个壳体部在拆除后，能够将触媒进口暴露出来。本反应器兼具有实验性和小型规模化的特性，可进行实验性的研究，并可作为规模化生产前的各工艺和相关设备选型的模拟研究。

Reactor for olefin production from Syngas

【技术实现步骤摘要】
合成气制烯烃试验用反应器
本专利技术涉及化工设备领域，具体涉及一种合成气制烯烃试验用反应器。
技术介绍
在目前，采用合成气为原料直接制备烯烃，虽然在实验室已成功实现，但是要实现规模化的生产尚有较多的问题需要解决。尤其是作为从实验室到规模化生产的中试设备尤其缺失，中试设备的缺失也同步导致中试装置以及相应工艺的缺失，这使得合成气直接制备烯烃的规模化生产止步不前，仍以实验室的研究为主。另外，在对催化剂的具体效果进行检测时，也只能在实验室的微小反应器上进行，由于无法模拟规模化的大生产条件，所得到的检测数据也仅具有定性的效果，无法获得规模化生产条件下的定量参数，这阻碍了合成气制烯烃的规模化发展之路。
技术实现思路
为使合成气直接制备烯烃从实验室走向规模化生产，本申请提出了一种可用于合成气制备烯烃的中试设备，具体的技术方案为：合成气制烯烃试验用反应器，该反应器为一径向反应器，其具有外壳，在外壳的顶部设置有气体进口，在外壳的底部设置有气体出口和冷媒进口；在外壳内设置有换热管束；该外壳由至少两个可拆卸分离的壳体部组成，在外壳内沿上下方向设置有上管板、下管板、集气筒和布气筒，上管板位于下管板的上方；下管板密封地连接在外壳上，下管板与外壳的底部之间形成一冷媒分配腔，所述冷媒进口连通冷媒分配腔；布气筒呈筒状，该布气筒与外壳之间具有环隙；该布气筒支撑在下管板上；集气筒沿外壳的轴线方向延伸并位于外壳的中心部，集气筒的上端容纳在布气筒的内腔中，集气筒的下端向下延伸连通所述气体出口；在上管板的上侧面安装有一上盖，上管板与上盖之间所形成一冷媒收集腔，在上盖上安装有冷媒排出管，该冷媒排出管向下连通上述冷媒收集腔，且冷媒排出管向上伸出外壳的顶部后形成冷媒出口；上盖与外壳的顶部之间具有距离；冷媒排出管可拆卸地连接在外壳上；集气筒和布气筒之间的空间形成用于盛放触媒的触媒腔，所述换热管束由位于触媒腔内的若干根列管组成，所述若干根列管沿外壳的轴线方向延伸，列管的上端贯穿上管板后连通冷媒收集腔，列管的下端贯穿下管板后连通冷媒分配腔；上管板与外壳之间形成有气体通道；上述环隙经上述气体通道连通气体进口；在外壳内还设置有触媒输送部，该触媒输送部具有用于向触媒腔中输送触媒的触媒进口；沿外壳的轴线方向，在上管板与下管板之间的区域内，在布气筒上形成有通孔状的布气孔，在集气筒上形成有通孔状的通气孔；在组成外壳的至少两个壳体部中，其中的一个壳体部在拆除后，能够将触媒进口暴露出来。在生产时，合成气从外壳顶部的气体进口进入到上盖与外壳的顶部之间的空间内，然后顺上管板与外壳之间的气体通道进入到环隙内，再经布气筒上的布气孔进入到触媒腔进行反应，反应后所生成的反应混合气经集气筒上的通气孔进入到集气内，并经外壳底部的气体出口排出反应器，进入到下道工序。冷媒由冷媒进口进入到列管内，吸收反应热后从冷媒出口排出。本申请中，反应器的外壳采用分体式设计，以便于在试验过程中方便地在反应器内加装其它检测设备，以及对反应器的催化剂进行更换或调整。本申请中的反应器在外壳内设置了触媒输送部，该触媒输送部位于外壳内，与传统的其它规模化生产的反应器不同，规模化生产的反应器上，用于添加催化剂的催化剂添加口一般均穿过反应器的外壳，使催化剂添加口位于反应器外壳的外侧，以便于催化剂的添加，但在本申请中，用于添加催化剂的触媒输送部全部位于外壳内，减少了反应器的外部接口。为减化设备，减少设备的外接管口，在该反应器上，未设置专门的催化剂排出口，在需要更换催化剂，或卸出催化剂时，由于外壳由至少两个可拆卸分离的壳体部组成，因此可将其中的一个壳体部拆除，以露出其中的触媒进口，即可通过该触媒进口进行催化剂的装填或卸出。由于本反应器为一中试设备，兼具有实验性和小型规模化的特性，不但可以进行实验性的研究，也可以作为规模化生产前的各工艺和相关设备选型的模拟研究。为规模化生产的各项工艺和设备提供设计依据及试生产的参数的初步设定。利用本反应器，能够有效地模拟合成气直接制备烯烃的规模化反应时的具体参数，并在此基础上，可以进行催化剂有效性的检测，可对在实验室条件下获得的参数取得定量的研究，以加快规模化生产的道路。具体地，所述触媒输送部包括连通触媒腔的触媒输送管和用于封闭触媒输送管的触媒管盖，所述触媒管盖可拆卸地安装在触媒输送管上；所述触媒输送管的一端连通触媒腔，触媒输送管的另一端向上延伸贯穿上盖后形成触媒进口，该触媒进口位于外壳与上盖之间。优选触媒管盖经螺栓连接在触媒输送管上。该设计可以方便地将触媒经触媒进口装填到触媒腔内，由于在组成外壳的至少两个壳体部中，其中的一个壳体部在拆除后，能够将触媒进口暴露出来。在上述设计中，将触媒进口设置在外壳与上盖之间，因此在至少可将覆盖触媒进口的部分外壳设计为可拆卸的一个壳体部，在将该覆盖触媒进口的壳体部拆卸后，即可将触媒装填到触媒腔中，并可在将该触媒进口朝向地面时，将触媒腔中的触媒卸出反应器。为使设备的结构更加合理，所述触媒输送管与集气筒同轴设置，集气筒的顶部与触媒输送管和上管板之间均具有间隙，使从触媒输送管进入的触媒能够经该间隙进入到触媒腔中。优选地，外壳包括上部壳体和下部壳体，所述下管板固定安装在下部壳体上；在上部壳体的下端部安装有第一法兰，在下部壳体的上端部安装有第二法兰，第一法兰和第二法兰经连接螺栓连接在一起；列管的下端焊接在下管板上；在该反应器组装时，是在完成将内部组件固定在下管板上后，再将上部壳体经第一法兰和第二法兰固定在下部壳体上；上述内部组件至少包括上管板、集气筒、布气筒和换热管束。更进一步，上部壳体包括向上突出的上封头和连接在上封头下侧的中间筒，第一法兰安装在中间筒的下端，下部壳体包括向下突出的下封头，第二法兰安装在下封头的上端；在下管板的上表面上固定安装有一两端均为敞口的短筒，所述布气筒支撑在该短筒上。上述设计中，将外壳分为上下两个壳体部，可以将下部壳体固定支撑在一工作台上，在将上部壳体拆离后，即可露出内部结构，便于在该外壳的内部设置各类检测仪器，并检查反应过程中，对外壳内部的各部件的影响，以便于进一步完善反应条件以及内部构件。尤其是在将上封头和中间筒一起作为上部壳体时，在将上部壳体拆离后，反应器的整个内部便暴露在外，便于对实验后反应器的内部情况进行检修和观察。为便于安装以及将触媒腔中的触媒卸出，设置了一个短筒，在安装时，首先将该短筒定位在下管板上，然后再将布气筒连接在短筒上，小质量的短筒更有利于精确定位，从而保证布气筒的精确定位，在需要卸出触媒时，需要将该短筒与下管板和布气筒的连接处均拆开，然后将短筒向上提升或偏离其安装位置，触媒腔中触媒就会自然卸出。虽然与设置专门卸出触媒的触媒出料部件相比，在卸出触媒时比较繁琐，但是保证了布气筒的完整性，同时减少了外壳的开口面积，提高了外壳的安全性，减少了泄漏点，有利于实验的安全进行。所述布气筒优选采用点焊或满焊的焊接方式连接在该短筒上。为便于进行拆卸，采用点焊的焊接方式来将布气筒焊接在短筒上，是一个更为优化的选择。或者，所述短筒由一钢板两端可分离地搭接在一起而形成，在该短筒的上部的内壁上形成有凸块，所述布气筒内衬在短筒内、并活动支撑在上述凸块上。该设计可以使得在卸出触媒时更加方便，在需要卸出触媒时，将钢板的两端进行分离即可，钢板的两本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.合成气制烯烃试验用反应器，其具有外壳，在外壳的顶部设置有气体进口，在外壳的底部设置有气体出口和冷媒进口；在外壳内设置有换热管束；其特征在于，该外壳由至少两个可拆卸分离的壳体部组成，在外壳内设置有上管板、下管板、集气筒和布气筒，上管板位于下管板的上方；下管板密封地连接在外壳上，下管板与外壳的底部之间形成一冷媒分配腔，所述冷媒进口连通冷媒分配腔；布气筒呈筒状，该布气筒与外壳之间具有环隙；该布气筒支撑在下管板上；集气筒沿外壳的轴线方向延伸并位于外壳的中心部，集气筒的上端容纳在布气筒的内腔中，集气筒的下端向下延伸连通所述气体出口；在上管板的上侧面安装有一上盖，上管板与上盖之间所形成一冷媒收集腔，在上盖上安装有冷媒排出管，该冷媒排出管向下连通上述冷媒收集腔，且冷媒排出管向上伸出外壳的顶部后形成冷媒出口；上盖与外壳的顶部之间具有距离；集气筒和布气筒之间的空间形成用于盛放触媒的触媒腔，所述换热管束由位于触媒腔内的若干根列管组成，所述若干根列管沿外壳的轴线方向延伸，列管的上端贯穿上管板后连通冷媒收集腔，列管的下端贯穿下管板后连通冷媒分配腔；上管板与外壳之间形成有气体通道；上述环隙经上述气体通道连通气体进口；在外壳内还设置有触媒输送部，该触媒输送部具有用于向触媒腔中输送触媒的触媒进口；沿外壳的轴线方向，在上管板与下管板之间的区域内，在布气筒上形成有通孔状的布气孔，在集气筒上形成有通孔状的通气孔；在组成外壳的至少两个壳体部中，其中的一个壳体部在拆除后，能够将触媒进口暴露出来。...

【技术特征摘要】
1.合成气制烯烃试验用反应器，其具有外壳，在外壳的顶部设置有气体进口，在外壳的底部设置有气体出口和冷媒进口；在外壳内设置有换热管束；其特征在于，该外壳由至少两个可拆卸分离的壳体部组成，在外壳内设置有上管板、下管板、集气筒和布气筒，上管板位于下管板的上方；下管板密封地连接在外壳上，下管板与外壳的底部之间形成一冷媒分配腔，所述冷媒进口连通冷媒分配腔；布气筒呈筒状，该布气筒与外壳之间具有环隙；该布气筒支撑在下管板上；集气筒沿外壳的轴线方向延伸并位于外壳的中心部，集气筒的上端容纳在布气筒的内腔中，集气筒的下端向下延伸连通所述气体出口；在上管板的上侧面安装有一上盖，上管板与上盖之间所形成一冷媒收集腔，在上盖上安装有冷媒排出管，该冷媒排出管向下连通上述冷媒收集腔，且冷媒排出管向上伸出外壳的顶部后形成冷媒出口；上盖与外壳的顶部之间具有距离；集气筒和布气筒之间的空间形成用于盛放触媒的触媒腔，所述换热管束由位于触媒腔内的若干根列管组成，所述若干根列管沿外壳的轴线方向延伸，列管的上端贯穿上管板后连通冷媒收集腔，列管的下端贯穿下管板后连通冷媒分配腔；上管板与外壳之间形成有气体通道；上述环隙经上述气体通道连通气体进口；在外壳内还设置有触媒输送部，该触媒输送部具有用于向触媒腔中输送触媒的触媒进口；沿外壳的轴线方向，在上管板与下管板之间的区域内，在布气筒上形成有通孔状的布气孔，在集气筒上形成有通孔状的通气孔；在组成外壳的至少两个壳体部中，其中的一个壳体部在拆除后，能够将触媒进口暴露出来。2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述触媒输送部包括连通触媒腔的触媒输送管和用于封闭触媒输送管的触媒管盖，所述触媒管盖可拆卸地安装在触媒输送管上；所述触媒输送管的一端连通触媒腔，...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢健，王雪林，王智，
申请(专利权)人：南京聚拓化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32