一种固定床催化反应器制造技术

一种固定床催化反应器，主要由壳体１，上封头２，下封头３，壳体１与上封头２、下封头３连接，上封头２有出汽管５，下封头３有进气管６和出气管７，壳体有进水管８或者下封头３有进水管９，内装催化剂的换热外管１０连接上管板１１和下管板１２组成，用于甲醇、烃类等合成反应过程，也可用于甲烷、甲醚等合成过程，提供一个生产能力大、触媒活性高、结构简单可靠、操作性能好的反应器。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术是一种催化反应设备，用于流体催化反应和传热过程，属化学工程领域，特别适用于甲醇、烃类等合成反应过程，也可用于甲烷、甲醚等合成过程。
技术介绍
对于由加压下甲醇合成、甲醚、烃类等合成这类放热催化反应，随着反应过程的进行，不断放出的反应热使催化剂层温度提高。为了提高反应器的效率，需要把反应热移出以 降低反应温度。在工业反应器中曾广为使用的如西德Lurgi公司的用于甲醇合成的列管式 反应器，原料气从上部进气口进入分布到各管中，在管内装催化剂层中合成甲醇，管间侧面 进水。反应热被管外沸腾水连续移热，产生蒸汽由侧面管出，反应气由底部出气管出塔，该 塔温差小，但上下管板与换热管固定焊接，为解决热应力需用双相不锈钢且仍易损坏。本技术的任务是依据催化放热可逆反应的特点，克服现有技术的缺点，提供 一个生产能力大、触媒活性高、结构简单可靠、操作性能好的反应器。
技术实现思路
本技术提供一种固定床催化反应器，包括壳体1，上封头2，下封头3，壳体1与 上封头2、下封头3连接，上封头2有出汽管5，下封头3有进气管6和出气管7，壳体有进水 管8或者下封头3有进水管9，内装催化剂的换热外管10连接上管板11和下管板12，主要 是上封头2有冷气进气管4，上封头2内有上内封头23，上内封头23与上管板11连接构成 上部内腔24，上内封头23有进气管25与上封头2的进气管4通过密封填料26活动连结， 下封头3内有内封板18与下封头3连接或者下封头3内有下内封头19与内封板18连接 构成气体分布室20，气体导管21连结气体分布室20和换热内管22，下管板12与下封头3 连接或者下管板12与下内封头19内封板18连接构成下部内腔17，下内封头接管15上有 支承陶瓷球和催化剂的多孔顶盖的接管15由填料14与出气管7活动密封，上管板11和下 管板12间有换热外管10连接，换热外管10内有上部开口的换热内管22构成内外管间内 装催化剂18的双套管40，或者双套管40之间还有间隔布置内装催化剂的换热单管27，换 热外管10和换热单管27与上部内腔24和下部内腔17相通，原料气由进气管6进入气体分布室20，经各气体导管21到换热内管22吸收管外 反应热升高温度到上部内腔24，与顶部进气管4来的冷气混合，再进入换热外管10和换热 内管22间的环形空间的催化剂层18催化反应，或者其中一部分经换热单管27的催化剂层 催化反应，反应热被换热外管10外的水和换热内管22的冷气吸收，反应气经底部有多孔顶 盖的接管15、出气管7出反应器。本技术提供一种固定床催化反应器，主要是上封头2有冷气进气管4，上内封 头23连接进气管25构成上部内腔24。本技术提供一种固定床催化反应器，主要是底部有连接冷气的进气管6的气 体分布室20，连结气体分布室20和换热内管22的导管21是柔性接管，与分气管接头或者 和换热内管22可拆卸活动连接。本技术提供一种固定床催化反应器，主要是下管板12与壳体1连结，壳体1 有进水管8。本技术提供一种固定床催化反应器，主要是下管板2与下内封头19连结，下 封头3有进水管9。本技术提供一种固定床催化反应器，主要是在有换热内管22和换热外管10 组成的双套管40间有换热单管27。本技术提供一种固定床催化反应器，主要是双套管40的换热外管10内径为 50 100mm，换热内管22外径为10 30mm，换热单管27内径为15 50mm。本技术提供一种固定床催化反应器，主要是上封头2与壳体1直接焊接或者 通过上封头2和壳体1上的法兰30和螺栓31螺母32连结并用唇形焊密封。本技术提供一种固定床催化反应器，主要是下管板12下面装有下部绝热催 化剂层41。本技术提供一种固定床催化反应器，主要是下管板12上可装有上部绝热催 化剂层42，绝热层42和上管板11间有冷激气分布管43。以下结合附图具体说明。附图说明图1是有一个内封头的固定床换热催化反应器示意图。图2是有上下内封头的固定床换热催化反应器示意图。图3是是有上下绝热层的固定床换热催化反应器示意图。图4是同时有双套管和单管换热管的固定床换热催化反应器示意图。图5是图1至图3中双套管换热管的截面图。图6是图3中同时有双套管和单管换热管截面图。具体实施方式以下结合附图对本技术的技术方案进行详细地说明。图1是有一个内封头的固定床换热催化反应器示意图。图1中壳体1与上封头2、 下封头3连接构成受压外壳，上封头2有冷气进气管4和出汽管5，下封头3有进气管6，出 气管7和壳体1上有进水管8，内装催化剂的换热外管10连接上管板11和下管板12，上封 头2内有上内封头23，上内封头23与上管板11连接构成上部内腔24，上内封头23有进气 管25与上封头2的进气管4通过密封填料26活动连结，下封头3内有内封板18连接构成 气体分布室20，气体导管21连结气体分布室20和换热内管22，下管板12与下封头3连接 构成下部内腔17，出气管7内有支承陶瓷球和催化剂的多孔顶盖的接管15与出气管7活动 装配，上管板11和下管板12间有换热外管10连接，换热外管10内有上部开口的换热内管 22构成内外管间内装催化剂18的双套管40，换热外管10与上部内腔24和下部内腔17相 通。图1至图3中双套换热管的截面示意图见图5。原料气例如合成甲醇的H2、C0、C02等加压到5 12MPa，按循环比2 3的循环气 混合，温度80 120°C，由进气管6进入下封头3内的气体分布室20，经各气体导管21到 换热内管22吸收管外反应热升高温度约220°C到上部内腔24，与顶部进气管4来的约90°C冷气混合调节温度，再进入换热外管10和换热内管22间的环形空间的甲醇催化剂层18催 化反应，反应热被换热外管10外的水和换热内管22的冷气吸收，反应气温度220 280°C， CH3OH含量8 16%，经底部多孔顶盖的接管15出反应器，由进水管8进口的水，在传热外 管10外吸收反应热，副产20 50MPa蒸汽，经顶部上封头2和上内封头23间，由出气口 5 引出。图2是有上下内封头的固定床换热催化反应器示意图。图2与图1结构不同之处 在于一是下部有内封头19，下内封头19通过底部支承板16支承在下封头3上，气体分布室 20由内封板18和内封头19焊接构成，下管板12与下封头3连接构成下部内腔17，下内封 头接管15上有支承陶瓷球和催化剂的多孔顶盖的接管15通过填料14与出气管7活动装 配，内封头19气体分布室20进气管28通过填料29与下封头3进气口 6活动连接，冷气由 进气口 6进入进气管28与内封头19内的分气室20 ；二是壳体1与上封头2间通过法兰30 和螺栓31螺母32并用唇形焊连续下封头3构成受压外壳，这样打开法兰30，由上下封头、 管板和换热管构成的内件可以吊出外壳，以便检修。图3是有上下绝热层的固定床换热催化反应器示意图。图3与图2不同的是下管 板下部有一绝热催化剂层41，上管板上部有上部绝热催化剂层42，换热内管22加长伸到上 部绝热催化剂层上部，由换热内管22出口气与冷气进气管4来的冷气混合调节温度，合成 气先经上绝热催化剂层42反应升高温度后，再进入换热外管10内催化剂层18和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固定床催化反应器，包括壳体（１），上封头（２），下封头（３），壳体（１）与上封头（２）、下封头（３）连接，上封头（２）有出汽管（５），下封头（３）有进气管（６）和出气管（７），壳体有进水管（８）或者下封头（３）有进水管（９），内装催化剂的换热外管（１０）连接上管板（１１）和下管板（１２），其特征是上封头（２）有冷气进气管（４），上封头（２）内有上内封头（２３），上内封头（２３）与上管板（１１）连接构成上部内腔（２４），上内封头（２３）有进气管（２５）与上封头（２）的进气管（４）通过密封填料（２６）活动连结，下封头（３）内有内封板（１８）与下封头（３）连接或者下封头（３）内有下内封头（１９）与内封板（１８）连接构成气体分布室（２０），气体导管（２１）连结气体分布室（２０）和换热内管（２２），下管板（１２）与下封头（３）连接或者下管板（１２）与下内封头（１９）内封板（１８）连接构成下部内腔（１７），下内封头接管（１５）上有支承陶瓷球和催化剂的多孔顶盖的接管（１５）由填料（１４）与出气管（７）活动密封，上管板（１１）和下管板（１２）间有换热外管（１０）连接，换热外管（１０）内有上部开口的换热内管（２２）构成内外管间内装催化剂（１８）的双套管（４０），或者双套管（４０）之间还有间隔布置内装催化剂的换热单管（２７），换热外管（１０）和换热单管（２７）与上部内腔（２４）和下部内腔（１７）相通。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐荣良，楼韧，楼寿林，
申请(专利权)人：杭州林达化工技术工程有限公司，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]