公开了一种包括一壳体和冷却管的一种壳－管式热交换器组成的，而且不使用歧管结构的反应器。该反应器可用于放热反应。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于放热反应的如甲醇合成反应和氨合成反应的反应器。已知有各种类型的用于放热反应的反应器，例如日本专利(日本专利公开149640/1980)1239405，提出一种反应器，在这种由歧管结构组成的反应器中设置了分布和收集一种热交换介质进入和离开冷却管的结构。在这种反应器中，所产生的蒸汽的分离是在一个附加设置的蒸汽鼓中实现的，并且催化剂的引入和排放是通过利用催化剂床层的上侧空间和下侧空间进行的。还附加设有一个用于取出催化剂的喷咀。日本专利公开112044/1983揭示了一种带有一蒸汽鼓的反应器，该蒸汽鼓整体地设置在反应器的上侧，而且这种反应器使用了如在上面提到的日本专利1239405中描述的反应器所用的一种歧管结构，用于分布和收集锅炉水和蒸汽。在这种反应器中，催化剂的引入和排放是通过利用催化剂床层的上侧和下侧的空间来进行的，并且设置有用来排放催化剂的一个喷咀。为在热交换介质的分布和排放区域中制备一种歧管结构，许多部件要求焊接。其结果是由于不理想的焊接以及焊接部位随时间的延续而逐渐损坏。将可能使热交换介质泄漏。然而，在装有催化剂的这种结构中，很难检查热交换介质的泄漏和确定产生热交换介质泄漏的部位。要想检查热交换介质的泄漏，必须浪费贵重的催化剂。由于这种复杂的歧管结构，即使发现有一个部位出现热交换介质的泄漏，就需要做大量的修理该部位的工作。另外当问题(如泄漏)出现在歧管结构中的一组冷却管中的一个确定的冷却管中时，不可能使该管处于独立于其它冷却管的非使用状态。本专利技术的专利技术者们认真地对这些问题的解决方案进行了研究并完成了本专利技术。即，本专利技术提供了一种包括一个壳体和多个冷却管的壳-管式热交换器组成的反应器，包括一个由一竖直园筒组成的壳体，一个向外形成的上管板封闭竖直园筒的上部和一个向外形成的下管板封闭竖直园筒的下部;一园筒形穿孔壁，该壁延伸使其与竖直园筒的内表面的大部分相对，并在壁的上端和下端处将其连接到竖直园筒上;至少一个壳体的开口，该壳体开口将在穿孔的壁和竖直园筒之间的外侧周围空间与壳体的外侧相连接;和一个中心管，在其上端封闭，在它的基本上对着园柱形穿孔壁的部位上设有一组孔，使得中心管可渗透，并且在其下端部位处通过一下管板和一头盖延伸，在壳外侧的下端开口处敝开;和一组冷却管，它们在其上端和下端处连接到上管板和下管板上，并在同样的端处敝开，使冷却管与壳体的外侧相连接。将一种催化剂置于与所述内部的穿孔壁的至少可渗透的部分相对应处的所述壳体的内部，冷却管至少在通过装填的催化剂的部位处竖直延伸以形成竖直部分，在竖直部分的下侧上的冷却管的部分被弯曲至少一次，并优选以直角连接到下管板上，在竖直部分的上侧的冷却管的部分被弯曲至少一次并被连接到上管板上(优选以直角)，该反应器有覆盖上管板和下管板中冷却管开孔的上头盖和下头盖，并将其连接到壳体上，以确定在头盖和壳体之间的上部和下部头盖空间，上头盖和下头盖分别具有至少一个上外侧连接口和下外侧连接口;不少于一个的上外侧连接口，上头盖空间，冷却管内的空间，下头盖空间和不少于一个的下外侧连接口。按照所述次序相互连接并相对于壳体内部封闭;外侧周围开孔，外侧周围空间，除外侧周围空间外的壳体中的空间，中心管中的空间和中心管的下端开孔以所述次序相互连接;原始反应物料在外侧壳体开孔和中心管的下端开孔之间流动，即，在壳体侧的空间流动，反应物料在基本水平的方向上和在壳体内部区段中的竖直园筒的水平断面的径向上被循环，所述壳体内部是在壳体内表面和中心管之间，一种热交换介质在上和下外侧连接口之间即在管侧被循环，原始物料在其通过装填的催化剂床层时进行反应而转化成反应产物并产生反应热，热交换介质当其被循环时，从壳体吸收热以冷却壳体。按照本专利技术，所有的冷却管通过并焊接到端板上，即反应器内的管板上，而且没有设置在前面提到的在现有技术反应器中所采用的歧管结构，热交换介质可从冷却管的焊接部位泄漏出来，而这种部位仅为焊接到反应器中的端板上的部位，而且，如果万一出现泄漏，检修工作可以从上头盖空间和下透盖空间内进行而不需取出催化剂。附图说明图1是按照本专利技术反应器的纵剖面图，其中图1a表示一基本的实施例，而图1b表示另一个更典型的实施例;图2是按照本专利技术反应器内的管的弯曲部分的纵剖面图;图3进一步图示了按照本专利技术的反应器的管子弯曲部分，其中图3a是一个透视图，而图3b是一个平面图;和图4所示是按照本专利技术反应器内的催化剂回收结构。10……反应器;12……气体入口，13……内穿孔壁，14，……催化剂层，16……可渗透中心管，18……反应气体出口，20，……进料水喷咀，22……上头盖，23……蒸汽出口，24……上头部空间，25……催化剂加料口，26……下导管入口，28……下导管，30……下导管出口，32，……下头盖，34……下头部空间，36……下端板，38……冷却管，40……上端板。下面对本专利技术进行详细描述。按照本专利技术的结构，冷却管的焊接部位基本上仅为通过焊接固定到反应器内的端板上的部位。当然，当反应器的长度超过了一般所用的管子的制造长度时，可将管子对接焊在一起，既使在这种情况下，管子可以在反应器外单独地进行焊接和检查，所以质量控制的可靠性远高于使用歧管的情况，在反应器内的管子和端板的彼此焊接能够采用如许多通常的多管热交换器所采用的非常可靠的结构。按照本专利技术，为了将加热介质分布到固定在反应器内的端板上的冷却管中，从这些冷却管中收集加热介质并将最终的加热介质分离，头盖被设置在壳体的上部和下部并和壳体成为一体以封住反应器的端板。当按照本专利技术的反应器被用作锅炉时，头盖限定了蒸汽鼓。按照本专利技术布置的冷却管其主要部分是竖直延伸的，冷却管的其余部分被弯曲以降低在反应器内的冷却管和壳体部份的热应力。如果冷却管的弯曲部份设计合理，由于反应器管子和壳体之间膨胀不同而使热应力降低，如果弯曲部分在它们的方向上设计合理，从反应器的中心部位到管组的内和外侧部位的间隙和通道用来装载催化器。冷却管的弯曲方向上的组合要便于在冷却管的部位内保证开孔，而不会使管固定到端板上方式复杂化。冷却管的布置以能使它们在反应器的水平截面上以有规律的间隔通过同心园上的点，并在与反应气的流动相应部位上竖直延伸，竖直段与反应物料的流动成直角。这些冷却管在其周围气体不流动的部位上被弯曲，即在与反应没有直接关系的部位处被弯曲，以减少由于在反应器的管和壳体之间的膨胀不同而引起的热应力，并将管子以所希望的角度连接到弯曲的管板上。如果上面提到的管子的弯曲部位按照反应器中周围的位置被划分成区段，在相邻两区段之间可设有一空间(见图3)，其宽度远大于两相邻管子之间的原有距离。例如，如果全部冷却管被划分成六个区段(区域)，在这些区段中的管子的弯曲段分别在平面内的0°、60°、120°、180°、240°和300°方向上并行延伸，在这些区段之间形成的空间是在30°、90°、150°、210°、270°和330°的方向上。即使在这种情况下，每一弯曲段被限制为相应的管子的一个纵向延伸的部位，管子被固定到端板上的部位可以向左被安置到反应器的水平横截面上的同心园上。按照本专利技术，可以从反应器的外侧打开和关闭的一开孔被设置在中心管的下部，所述中心管构成反应气体的流动通道，催化剂可以从本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种包括壳体和冷却管的壳一管式热交换器组成的反应器，包括一由一竖直园筒组成的壳体，一封闭所述竖直园筒上部的外向形成的上管板，和一封闭所述竖直园筒下部的外向形成的下管板，一园筒形穿孔壁，它对着所述竖直筒的内表面的大部分延伸，并在其上和下端处连接到所述的竖直园筒上，至少一个壳体开口，它将在所述穿孔壁和所述竖直园筒间的外围空间与所述壳体外侧相连接，一在上端封闭的中心管，在它的基本上对着所述园筒形穿孔壁的部分上设置有一组孔以使所述中心管可渗透，并在其下端部位外延伸经过下管板和下透盖并在壳体外壳的下端开口处敝开；和一组冷却管其上端和下端连接到所述的上管板和下管板上并在相同的端处敝开，以使所述冷却管与所述壳体外侧相连。催化剂被置于于所述内部多孔壁的至少所述的可渗透部分处相对应的所述壳体的内部，所述冷却管在至少通过所述装 填催化剂的部位竖直延伸以形成竖直部分，所述冷却管的位于所述竖直部分的下侧的部分被弯曲至少一次，并被连接到所述下管板上，所述冷却管位于所述竖直部分的上侧部位被弯曲至少一次，并被连接到所述上管板上，所述反应器具有覆盖所有上管板和下管板中的冷却管的开孔的上头盖和下头盖，并被连接到所述壳体上，以在所述头盖和所述壳体间限定上和下头部空间，所述上头盖和下头盖分别具有至少一个上外侧连接口和下外侧连接口，所述的不少于一个的上外侧连接口，所述上头部空间，在所述冷却管内的空间，所述下头部空间和所述不少于一个下外侧连接口以所述次述相互连接，并相对于所述壳体内部是封闭的，所述外周围开孔，所述的外周围空间，除所述外围空间外的所述壳体中的空间，所述中心管内的空间和所述中心管下端开口以所述次序相互连接，一种原始反应物料在所述外壳体开孔和所述中心管的所述开孔之间，即所述壳间空间流动，所述反应物料在一基本上水平的方向上和在所述竖直园筒的一水平截面径向上，在所述壳体内部的其内表面和所述中心管间的部位内被循环，一种热交换介质在所述上和下外侧连接口之间，即管侧被循环，所述原始反应物料在通过所述装入的催化剂层时发生反应，转化成反应产物并产生反应热，所述热交换介质在被循环时从所述壳体中吸收反应热以冷却所述壳体。...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：中尾清，小林幸博，
申请(专利权)人：东洋工程株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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