一种分层缠绕管式甲烷化等温反应器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种分层缠绕管式甲烷化等温反应器，包括反应器壳体，反应器壳体的下方设有反应气进气口，反应器壳体的内部设有与反应气进气口连通的中心进气分布器，中心进气分布器的外壁上分层缠绕换热管层，根据反应热的分布方式，各换热管层的流通量呈现出沿中心向外侧的梯度分布，各换热管层之间形成的夹层通道中设有催化剂填充层。本申请的一种分层缠绕管式甲烷化等温反应器，换热效率高，控温等温效果好；同时还能解决热膨胀问题，壳体与换热管可以使用不同材质的材料，降低反应器成本。

【技术实现步骤摘要】
一种分层缠绕管式甲烷化等温反应器
本技术涉及化工生产工艺及设备
，特别是涉及一种分层缠绕管式甲烷化等温反应器。
技术介绍
甲烷化就是一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)加氢(H2)生成甲烷(CH4)，它是一个强放热的可逆反应，反应一旦开始即迅速达到平衡。亦即是指合成气中CO、CO2和H2在一定温度、压力及催化剂作用下，进行化学反应生成甲烷的过程。由于该反应过程是可逆的反应，其反应条件对温度控制有很高的要求，故是否能够高效的保障反应等温条件是该反应的关键。传统等温反应器采用列管结构，将催化剂装填在换热管内，通过壳程冷介质的强循环来移除反应强放热，维持反应器内温度条件。该技术存在以下缺陷：1)换热效率低，难以控制等温；2)为了解决热膨胀问题，必须保证壳体与换热管采用相同的材质，具备相同的热膨胀系数，反应器成本高。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述不足，本技术提出了一种分层缠绕管式甲烷化等温反应器，解决现有等温反应器等温效果难以控制、移热效率低的技术问题。本技术是通过以下技术方案实现的：一种分层缠绕管式甲烷化等温反应器，所述反应器壳体的下方设有反应气进气口，所述反应器壳体的内部设有与反应气进气口连通的中心进气分布器，所述中心进气分布器的外壁上分层缠绕换热管层，根据反应热的分布方式，各换热管层的流通量呈现出沿中心向外侧的梯度分布，各所述换热管层之间形成的夹层通道中设有催化剂填充层。进一步的，各所述换热管层包括至少一根换热管；当某一换热管层包括有多根换热管时，多根换热管之间分层交错缠绕。进一步的，所述换热管层的两端分别通过膨胀节补偿弯与上下管板相连，所述管板固定在反应器壳体上。进一步的，各所述催化剂填充层的径向宽度保持一致。与现有技术相比，本技术的有益效果在于：本技术提出的一种分层缠绕管式甲烷化等温反应器，采用分层绕制换热管的结构，且根据反应热梯度不均匀分布换热管，在管移热夹层中填充催化剂，以此使用能量平衡和高效移热，保证控温等温效果；缠绕管式及膨胀节补偿弯解决了热膨胀问题，能够实现壳体与换热管适用不同材质的材料，根据介质的腐蚀性选择更加经济的材料，降低反应器的成本。附图说明图1为本技术实施例所述一种分层缠绕管式甲烷化等温反应器的主视图；图2为本技术实施例所述一种分层缠绕管式甲烷化等温反应器的俯视图；图3为本技术实施例所述换热管、催化剂填充层的布置结构放大图。图中：1、反应器壳体；2、反应气进气口；3、换热管层；4、催化剂填充层；5、中心进气分布器；6、膨胀节补偿弯；7、管板。具体实施方式展示一下实例来具体说明本技术的某些实施例，且不应解释为限制本技术的范围。对本技术公开的内容可以同时从材料、方法和反应条件进行改进，所有这些改进，均应落入本技术的精神和范围之内。如图1-3所示，本申请的一种分层缠绕管式甲烷化等温反应器，包括反应器壳体1，所述反应器壳体1的下方设有反应气进气口2，所述反应器壳体1的内部设有与反应气进气口2连通的中心进气分布器5，中心进气分布器5将进入到反应器的反应气分布均匀；所述中心进气分布器5的外壁上分层缠绕换热管层3，换热管层3以缠绕方式设置可以有效的防止反应器受热膨胀带来的变形隐患，提升反应器安全性能，采用缠绕方式结构紧凑，移热能量强；提升反应器的安全性能；根据反应热的分布和传递特征，各换热管层3的流通量呈现出沿中心向外侧的梯度分布，以此匹配反应热的移热能量负荷要求，实现反应器内反应温度条件均等的工况要求；各所述换热管层3包括至少一根换热管，当某一换热管层3包括有多根换热管时，多根换热管之间分层交错缠绕。各所述换热管层3之间形成的夹层通道中设有催化剂填充层4，各所述催化剂填充层4的径向宽度保持一致，使催化剂在换热管层形成的不同夹层中均匀分布，以此使用能量平衡和高效移热，保证控温等温效果。各所述换热管的两端分别通过膨胀节补偿弯6与上下管板7相连，所述管板7固定在反应器壳体1上，通过膨胀节补偿弯6可以进一步的消除在反应过程中产生的热膨胀。反应气从反应气进气口2进入中心进气分布器5，分布均匀后从中心进气分布器5的侧面出来，经过依次交替设置的换热管层3、催化剂填充层4，将反应热逐渐移除，通过此种换热方式，实现反应器内的温度均衡。综上，采用本申请的等温反应器，通过分层缠绕换热管，并在换热管层之间设催化剂填充层，实现了反应器内能量的平衡和高效移热，保证控温等温效果；缠绕式换热管及换热管两端的膨胀节补偿弯可以有效的消除热膨胀，根据介质的腐蚀性合理的选择壳体与换热管的材质，不必保证壳体与换热管材质的一致性，更加经济，降低了反应器成本。以上所述仅为本技术的实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的
，均同理包括在本技术的专利保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分层缠绕管式甲烷化等温反应器，包括反应器壳体(1)，所述反应器壳体(1)的下方设有反应气进气口(2)，其特征在于，所述反应器壳体(1)的内部设有与反应气进气口(2)连通的中心进气分布器(5)，所述中心进气分布器(5)的外壁上分层缠绕换热管层(3)，根据反应热的分布方式，各所述换热管层(3)的流通量呈现出沿中心向外侧的梯度分布，各所述换热管层(3)之间形成的夹层通道中设有催化剂填充层(4)。/n

【技术特征摘要】
1.一种分层缠绕管式甲烷化等温反应器，包括反应器壳体(1)，所述反应器壳体(1)的下方设有反应气进气口(2)，其特征在于，所述反应器壳体(1)的内部设有与反应气进气口(2)连通的中心进气分布器(5)，所述中心进气分布器(5)的外壁上分层缠绕换热管层(3)，根据反应热的分布方式，各所述换热管层(3)的流通量呈现出沿中心向外侧的梯度分布，各所述换热管层(3)之间形成的夹层通道中设有催化剂填充层(4)。


2.根据权利要求1所述的一种分层缠绕管式甲烷化...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭玲子，周川，郭子文，李明凯，李俊松，李明旋，周前俊，章澳，雷金林，王孝军，秦祥，全秀芳，詹泽亮，谢冰川，
申请(专利权)人：武汉东海石化重型装备有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42