一种立式径向流反应器制造技术

本发明专利技术公开了一种立式径向流反应器，包括反应器壳体以及在反应器壳体内部的中心气体分布管、触媒框、与反应器壳体内壁连接的气体收集器以及位于触媒区域的管束，所述中心气体分布管两端分别与气体进口管相连，所述气体收集器的上下端分别与反应器壳体连接，所述气体收集器与反应器壳体之间形成环形的气体收集区域，所述气体收集器的一端与反应器壳体固定连接形成固定端，其另一端通过可伸缩的柔性结构与反应器壳体活动连接形成活动端，所述管束的两端分别与环形管箱连接。本发明专利技术能够消除收集器筒体的金属温度与反应器壳体的金属温度存在温度差而造成的热变形差异，有效防止了收集器与壳体焊接部位开裂，大大提供了气体收集器与壳体连接的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种立式径向流反应器
本专利技术属于立式类管壳结构反应器
，特别涉及一种立式径向流反应器。
技术介绍
大型蒸汽上升式径向流反应器，如甲醇合成塔，是一种立式类管壳式结构的反应器，包括壳体，壳体内部的内件，从设备中心沿径向由内至外依次包括中心分布管、触媒框、与壳体内壁连接的圆筒形的气体收集器、以及位于触媒区域的管束等；其中，气体收集器的上下端分别与壳体连接，从而在气体收集器与壳体之间形成环形的气体收集区域。反应气体通过上下进口管进入到中心气体分布管，通过中心气体分布管均匀分布后反应气体改为径向流动进入触媒床进行反应，反应后的气体经外部收集器收集后汇集于气体收集区域，随后通过与收集区域连通的出口管流出。由于反应气体在壳体内沿径向逐步反应，且反应的热量通过轴向设置的管束内的介质带走，理论上，下端管束的床层温度与上端管束的床层温度相当，即在轴向上各个床层之间温度差较小。但收集器靠近床层,壳体与反应床层有一层环隙隔离，使得收集器筒体的金属温度与壳体的金属温度存在温度差。尤其是在开停车过程中，此温度差使大型收集器与壳体产生较大轴向温差位移，导致收集器与壳体连接处存在失效的风险，导致收集器与壳体焊接部位开裂问题。此外，现有气体分布管通常结构为在管壁上开孔，开孔尺寸不能太大，开孔的总面积受制于工艺条件，且受制于气体分布管的强度需求，气体分布管的壁厚通常较厚，实际制造中，也不能太小；现有设备中多采用开设大量小孔的气体分布管，以保证气体分布的均匀性并兼顾强度等需求，然而，现有的开小孔的气体分布管存在气体分布不够均匀、气孔易堵塞的问题。另外，现有反应器中通过沿轴向的管束来带走沿径向反应的反应热。其中，管束为反应器的核心部件。反应管沿反应器的壳体轴线布置，反应管中部通过支撑板进行定位支撑。反应管在反应器中部采用三角形布置，两端通过圆形管板集成四束管束，并通过对应的四个出口管引出，其中，在圆形管板上采用呈正方形布管。反应管中段为呈环形分布的直管，两端分别向四个圆管板集合弯曲形成为端部过渡段，每根换热管的端部过渡段的弯曲角度和方向均不相同，使得管束设计及制造难度很大，并且，由于换热管中部为环形布置，两端延伸到四个圆管板后为沿圆形布置，这导致端部过渡段出现换热管交错排列的现象，进一步加大了换热管的布管、制造和安装的难度，实际生产中需对每根换热管单独进行设计、制造和安装，需要消耗大量人力和时间。另外，由于端部过渡段存在换热管交错的现象，这些交错的区域不能填充催化剂而成为反应的无效区，降低了设备的性能，另外，这些区域也容易导致杂质聚集且不便于清洗和检修。最后，现有立式管壳式结构的反应器，管束所在的管程设置在壳程中，管束两端连通有接管，接管分别从壳程的壳体中引出。由于壳程内是高温高压气体且管程和壳程的温度及压力不一致，容易导致管程接管与壳程壳体的连接处被破坏，从而出现高压密封失效。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对上述存在的技术问题，提供一种能够有效解决因温度差导致的收集器与壳体焊接部位开裂问题，从而保证收集器与壳体连接可靠性的立式径向流反应器。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种立式径向流反应器，包括反应器壳体以及在反应器壳体内部从其中心沿径向由内至外依次设置的中心气体分布管、触媒框、与反应器壳体内壁连接的气体收集器以及位于触媒区域的管束，所述中心气体分布管两端分别与气体进口管相连，所述气体收集器的上下端分别与反应器壳体连接，所述气体收集器与反应器壳体之间形成环形的气体收集区域，其特征在于：所述气体收集器的一端与反应器壳体固定连接形成固定端，其另一端通过可伸缩的柔性结构与反应器壳体活动连接形成活动端，所述气体收集器的活动端在受热变形时能够相对于反应器壳体的内侧壁沿轴向自由移动，所述管束的两端分别与环形管箱连接。本专利技术所述的立式径向流反应器，其所述气体收集器包括设置在反应器壳体内侧的收集器筒体，所述收集器筒体的一端通过固定盖板与反应器壳体的内侧壁固定连接形成固定端，所述收集器筒体的另一端通过可伸缩的柔性结构与反应器壳体的内侧壁活动连接形成活动端，所述柔性结构包括柔性锥盖以及柔性的薄锥盖，所述柔性锥盖的一端与收集器筒体连接，所述柔性锥盖的另一端与薄锥盖的一端连接，所述薄锥盖的另一端紧贴在反应器壳体内侧；所述薄锥盖包括依次连接的锥形段和筒形段，所述锥形段与柔性锥盖连接，所述筒形段紧贴在反应器壳体内壁上，所述柔性锥盖为锥形筒状结构，其两端分别与收集器筒体和薄锥盖连接，所述柔性锥盖的中部向反应器壳体一侧弯曲成弧形部。本专利技术所述的立式径向流反应器，其在所述收集器筒体的固定端设置有与反应器壳体固定的支撑固定环板，所述支撑固定环板与收集器筒体固定连接，用于对收集器筒体的固定端进行定位和支撑，在所述收集器筒体的活动端设置有支撑活动环板，所述支撑活动环板的内圈与收集器筒体固定连接，所述支撑活动环板的外圈抵靠在反应器壳体的内壁面，用于对收集器筒体的活动端进行活动支撑，在所述柔性锥盖与薄锥盖的连接处固定连接有活动环板，所述活动环板的外圈抵靠在反应器壳体的内壁面，用于对柔性锥盖和薄锥盖形成活动支撑，在所述支撑固定环板、支撑活动环板和活动环板上均设置有通气孔。本专利技术所述的立式径向流反应器，其所述中心气体分布管包括至少一个呈圆筒状的分布管筒节，所述分布管筒节的中部为由若干楔形条沿分布管筒节的轴向延伸且沿环形方向间距排列形成的中部楔形条圆筒，所述楔形条的上下端分别与连接块固定连接，所述若干楔形条之间形成狭长的气孔通道，所述气孔通道用于气体沿径向分布，在所述分布管筒节内侧设置有螺旋状的导流板，所述导流板连接于楔形条上且沿分布管筒节的轴线方向螺旋延伸。本专利技术所述的立式径向流反应器，其所述螺旋状的导流板由连续的长条或矩形板形成单螺旋线结构，或者由间断的长条或矩形板形成单螺旋线结构，或者由间断的长条或矩形板形成多螺旋线结构，所述导流板向分布管筒节中心延伸的长度为3-20cm，所述导流板相对于分布管筒节轴线的倾斜角度为20-80度，所述导流板相对于分布管筒节的内壁面具有一定倾角。本专利技术所述的立式径向流反应器，其当中心气体分布管包括多个分布管筒节时，相邻分布管筒节之间采用承插结构连接，所述承插结构包括设置在相邻分布管筒节对应端部且相互配合的环形L形楔口，或者相邻分布管筒节之间采用对应法兰连接。本专利技术所述的立式径向流反应器，其所述环形管箱设置在反应器壳体的内部且位于管束两端，所述管束与环形管箱的内腔连通，所述环形管箱与若干接管一端连通，所述接管的另一端穿过反应器壳体的壳体封头并引出，所述环形管箱由靠近管束中心的内圆筒、远离管束中心的外圆筒、环形管板以及管箱封头围成，所述管箱封头上开孔并与接管的一端连接。本专利技术所述的立式径向流反应器，其所述内圆筒分别与管箱封头和环形管板的内侧连接，所述外圆筒分别与管箱封头和环形管板的外侧连接，通过环形管板、内圆筒、管箱封头以及外圆筒形成环形管箱的内部空间，所述管箱封头为环形平盖封头或环形半管封头，所述环形管箱与反应器壳体间隔设置，所述管束和环形管箱能在热膨胀的作用下相对于反应器壳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种立式径向流反应器，包括反应器壳体(1)以及在反应器壳体(1)内部从其中心沿径向由内至外依次设置的中心气体分布管(2)、触媒框(3)、与反应器壳体(1)内壁连接的气体收集器(4)以及位于触媒区域的管束(5)，所述中心气体分布管(2)两端分别与气体进口管(6)相连，所述气体收集器(4)的上下端分别与反应器壳体(1)连接，所述气体收集器(4)与反应器壳体(1)之间形成环形的气体收集区域(7)，其特征在于：所述气体收集器(4)的一端与反应器壳体(1)固定连接形成固定端，其另一端通过可伸缩的柔性结构(8)与反应器壳体(1)活动连接形成活动端，所述气体收集器(4)的活动端在受热变形时能够相对于反应器壳体(1)的内侧壁沿轴向自由移动，所述管束(5)的两端分别与环形管箱(9)连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种立式径向流反应器，包括反应器壳体(1)以及在反应器壳体(1)内部从其中心沿径向由内至外依次设置的中心气体分布管(2)、触媒框(3)、与反应器壳体(1)内壁连接的气体收集器(4)以及位于触媒区域的管束(5)，所述中心气体分布管(2)两端分别与气体进口管(6)相连，所述气体收集器(4)的上下端分别与反应器壳体(1)连接，所述气体收集器(4)与反应器壳体(1)之间形成环形的气体收集区域(7)，其特征在于：所述气体收集器(4)的一端与反应器壳体(1)固定连接形成固定端，其另一端通过可伸缩的柔性结构(8)与反应器壳体(1)活动连接形成活动端，所述气体收集器(4)的活动端在受热变形时能够相对于反应器壳体(1)的内侧壁沿轴向自由移动，所述管束(5)的两端分别与环形管箱(9)连接。


2.根据权利要求1所述的立式径向流反应器，其特征在于：所述气体收集器(4)包括设置在反应器壳体(1)内侧的收集器筒体(41)，所述收集器筒体(41)的一端通过固定盖板(42)与反应器壳体(1)的内侧壁固定连接形成固定端，所述收集器筒体(41)的另一端通过可伸缩的柔性结构(8)与反应器壳体(1)的内侧壁活动连接形成活动端，所述柔性结构(8)包括柔性锥盖(81)以及柔性的薄锥盖(82)，所述柔性锥盖(81)的一端与收集器筒体(41)连接，所述柔性锥盖(81)的另一端与薄锥盖(82)的一端连接，所述薄锥盖(82)的另一端紧贴在反应器壳体(1)内侧；所述薄锥盖(82)包括依次连接的锥形段(821)和筒形段(822)，所述锥形段(821)与柔性锥盖(81)连接，所述筒形段(822)紧贴在反应器壳体(1)内壁上，所述柔性锥盖(81)为锥形筒状结构，其两端分别与收集器筒体(41)和薄锥盖(82)连接，所述柔性锥盖(81)的中部向反应器壳体(1)一侧弯曲成弧形部。


3.根据权利要求2所述的立式径向流反应器，其特征在于：在所述收集器筒体(41)的固定端设置有与反应器壳体(1)固定的支撑固定环板(43)，所述支撑固定环板(43)与收集器筒体(41)固定连接，用于对收集器筒体(41)的固定端进行定位和支撑，在所述收集器筒体(41)的活动端设置有支撑活动环板(44)，所述支撑活动环板(44)的内圈与收集器筒体(41)固定连接，所述支撑活动环板(44)的外圈抵靠在反应器壳体(1)的内壁面，用于对收集器筒体(41)的活动端进行活动支撑，在所述柔性锥盖(81)与薄锥盖(82)的连接处固定连接有活动环板(45)，所述活动环板(45)的外圈抵靠在反应器壳体(1)的内壁面，用于对柔性锥盖(81)和薄锥盖(82)形成活动支撑，在所述支撑固定环板(43)、支撑活动环板(44)和活动环板(45)上均设置有通气孔(46)。


4.根据权利要求1所述的立式径向流反应器，其特征在于：所述中心气体分布管(2)包括至少一个呈圆筒状的分布管筒节(21)，所述分布管筒节(21)的中部为由若干楔形条(22)沿分布管筒节(21)的轴向延伸且沿环形方向间距排列形成的中部楔形条圆筒(23)，所述楔形条(22)的上下端分别与连接块固定连接，所述若干楔形条(22)之间形成狭长的气孔通道(24)，所述气孔通道(24)用于气体沿径向分布，在所述分布管筒节(21)内侧设置有螺旋状的导流板(25)，所述导流板(25)连接于楔形条(22)上且沿分布管筒节(21)的轴线方向螺旋延伸。


5.根据权利要求4所述的立式径向流反应器，其特征在于：所述螺旋状的导流板(25)由连续的长条或矩形板形成单螺旋线结构，或者由间断的长...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱露，冯友茵，宋尧，王彬，王智拓，王任，
申请(专利权)人：中国成达工程有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51