一种管壳式固定床反应器系统技术方案

一种管壳式固定床反应器系统，包括反应器壳体（２）、反应管（３）和反应器两端管板（３０），在所述的反应器壳体（２）中设置至少２个沿轴向的反应器壳内挡板（１７），将反应器壳体分割成ｎ个腔体，所述的反应器壳体中的任意一个腔体同时与两个蒸汽包取热系统并联连接。通过本方法可以调节不同腔体的循环水温度，解决由于反应原料偏流引起的反应器出现热点问题，避免由热点引起超温问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种固定床反应器系统，具体地说是一种适用于强放热反应的列管式 固定床反应器系统。
技术介绍
对于气固相催化反应体系，特别是一些气相氧化反应和费_托合成反应都是强放 热反应。其反应装置采用列管式反应器时，为了控制反应器床层温度，现有技术中有减小列 管管径、用惰性颗粒分段稀释催化剂、在催化剂床层内添加超导热翅片等方法。此外，壳程 外循环热交换系统也是一种常用的方法。例如，可采取用蒸汽包取热的方式。反应器管程 装填催化剂，反应原料在管程进行反应并放出热量，反应器壳程通入一定温度的循环水，反 应放出的热量通过反应管的管壁由反应管内部传递至循环水，吸收热量后的循环水部分汽 化，水蒸气及循环水由反应器上部进入汽包，通过控制汽包压力来调节反应器温度。但是，现有技术中常规列管式反应器壳体为一个整体腔体，腔体内循环水温度均 一。在这种情况下，如果反应器内原料分配不均，出现偏流现象，反应器内就会出现热点。此 时若通过降低循环水温度来消除热点，那么整个催化剂床层温度均会受到影响，影响催化 剂整体使用性能；若不降低循环水温度来消除热点，则反应器内存在超温的风险，是生产过 程中非常大的生产及安全隐患。CN1736574A公开了一种无热点列管式固定床反应器。其技术特点是反应器列管中 的每支管采用套管结构，内管两端封闭，在套管间隙中装填催化剂形成催化剂床层，冷却介 质同时流过内管管程和反应器壳程。该专利技术在无需大量增加列管数量的条件下，可大幅增 加列管式固定床反应器的换热面积，同时缩短传热路径。CN2764474Y公开了一种用于环氧乙烷制备的列管式固定床反应器。该专利技术所述 反应器为常规模式的管壳式反应器，其中反应管中填充有催化剂，所述的反应管的管径为 40 50mm。CN 101209401A公开了一种壳程多腔式固定床反应器。该专利技术的壳体内在上管板 和下管板之间沿壳体轴向设置两个壳程挡板，壳程挡板将壳体分为三个腔体，其两侧的腔 体内设置反应管，两侧的腔体内设置有半圆形的三块折流板，因而管间热交换介质的流动 形式为错流兼平行流。
技术实现思路
本专利技术的目的是在现有技术的基础上提供一种适用于强放热反应的管壳式固定 床反应器系统，以解决现有技术中在反应器内出现偏流导致热点存在时，无法实现反应器 局部降温的问题。本专利技术提供的反应器系统为包括反应器壳体2、反应管3和反应器两端管板30，在所述的反应器壳体2中设置 至少2个沿轴向的反应器壳内挡板17，将反应器壳体分割成η个腔体，所述的反应器壳内挡板17是以反应器中心轴为端线，向反应器壁以放射状设置，挡板17的上边线和下边线分别 与反应器上下两端管板30密封连接，挡板17的一条侧边线与反应器中心轴重合，另一条侧 边线与反应器壳体2内壁密封连接。所述的反应器系统中包括两个蒸汽包取热系统。所述的每一个蒸汽包取热系统设置有独自的压力控制系统。并且通过压力控制来 调节腔体内温度的变化。所述的反应器壳体中的任意一个腔体同时与两个蒸汽包取热系统连接。所述的反应器壳体中的任意一个腔体与两个蒸汽包取热系统的连接方式为并联。反应器壳程每一个腔体分别设置两个进口和两个出口，分别与两个汽包相连，每 个进口和出口均安装有阀门，以并联操作的方式对反应器壳程腔体进行操作，即每个腔体 都可以以汽包1进行温度控制，也可以以汽包2进行温度控制。所述的反应器壳体是平均分割成η个腔体。优选的所述的反应器壳体2中设置2 10个沿轴向的反应器壳内挡板17。所述 的η为2 10的整数。所述的反应器壳体内可设置折流挡板，而且对折流挡板没有特殊限制。循环水在 反应器壳体内在折流挡板的作用下呈S型流动，进而增强循环水与反应管的传热。本专利技术主要适用于强放热反应体系，尤其适用于费-托合成反应。本专利技术的优点本专利技术解决了常规列管式反应器出现热点时，使催化剂整体性能最大程度得到发 挥与消除热点之间的矛盾。可以在反应器内出现偏流导致热点存在时，实现反应器的局部 降温，在消除热点的同时，使催化剂整体性能得到最大程度的发挥。附图说明图1是本专利技术提供的管壳式固定床反应器系统结构示意图的主视图。图2是图1的A-A剖视图。图3是本专利技术提供的管壳式固定床反应器系统在费托合成反应中使用流程示意 图。图4是图3的A-A剖视图。 具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但并不因此而限制本发 明。图1是本专利技术提供的管壳式固定床反应器系统结构示意图。图2是图1的A-A剖 视图。反应器系统包括反应器壳体2、反应管3和反应器两端管板30，汽包5和气包11及 附属管线。在所述的反应器壳体2中设置3个沿轴向的反应器壳内挡板17，将反应器壳体 分割成3个腔体(腔体I、II、III)，所述的反应器壳内挡板17是以反应器中心轴为端线， 向反应器壁以放射状设置，挡板17的上边线和下边线分别与反应器上下两端管板30密封 连接，挡板17的一条侧边线与反应器中心轴重合，另一条侧边线与反应器壳体2内壁密封连接。反应原料由管线1进入反应管3，与催化剂接触反应并产生热量后经管线4出反 应器。汽包5和汽包11均与腔体I、II、III分别相连，且均设有出水口和进水口。汽包5 的循环水经管线6由泵7升压后可以通过管线Slli、S12i、S13i分别由反应器下部进入腔 体I、腔体II、腔体III，循环水在腔体内吸收热量后，从反应器上部分别经管线Sllo、S12o、 S13o汇集到管线8后返回汽包5，蒸汽通过管线9经调节阀10排出系统，通过调节阀10控 制汽包5的压力来调节循环水温度。管线Slli、S12i、S13i、Silo、S12o、S13o上均设有阀 门，可以灵活调节汽包5的循环水进入不同腔体。汽包11的循环水经管线12由泵13升压 后可以通过管线S21i、S22i、S23i分别由反应器下部进入腔体I、腔体II、腔体III，循环水 在腔体内吸收热量后，从反应器上部分别经管线S21o、S22o、S23o汇集到管线14后返回汽 包11，蒸汽通过管线15经调节阀16排出系统，通过调节阀16控制汽包11的压力来调节 循环水温度，管线S21i、S22i、S23i、S21o、S22o、S23o上均设有阀门，可以灵活调节汽包11 的循环水进入不同腔体。图3是本专利技术提供的管壳式固定床反应器系统在费托合成反应中使用流程示意 图。图4是图3的A-A剖视图。反应器系统包括反应器壳体2、反应管(3a、3b、3c)、汽包5和气包11及附属管线。 在所述的反应器壳体2中设置3个沿轴向的反应器壳内挡板17，将反应器壳体分割成3个 腔体(腔体I、II、III)，每个腔体内安装有1个反应管，每个反应管入口处均安装有阀门及 流量计，可以通过调节阀门开度控制进入每个反应管的气体流量。每个反应管内沿轴向均 勻设置六个热偶以监测床层温度分布。反应管内均装填费托合成催化剂。合成气经管线1再分别通过管线la、lb、lc进入反应管3a、反应管3b、反应管3b， 在催化剂的作用下进行费托合成反应并放出热量，反应产物经管线4进入热高压分离器31 进行气液分离，所得液体部分经管线18进入热低压分离器19，进一步脱除气体后经管线20 排出系统。热高压分离器17气相物流经管线21进入冷高压分离器22进一步进行气液分 离，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管壳式固定床反应器系统，包括反应器壳体（２）、反应管（３）和反应器两端管板（３０），其特征在于，在所述的反应器壳体（２）中设置至少２个沿轴向的反应器壳内挡板（１７），将反应器壳体分割成ｎ个腔体，所述的反应器壳内挡板（１７）是以反应器中心轴为端线，向反应器壁以放射状设置，挡板（１７）的上边线和下边线分别与反应器上下两端管板（３０）密封连接，挡板（１７）的一条侧边线与反应器中心轴重合，另一条侧边线与反应器壳体（２）内壁密封连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴昊，胡志海，聂红，徐润，田鹏程，夏国富，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]