專利名稱：多相移熱絕熱管殼式反應器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種殼式反應器，尤其是一種用于氣固相催化反應床內 采用多組空心圓柱形及絕熱層催化劑床反應器，具體地說是一種空心圓 柱型催化劑床的外側及內側分別被不同介質移熱的管式反應器。
背景技術：
近期發展了徑向流動的折流板式水冷反應器，具體請參考
CN200620077859. 3的內容，該反應器主要目的是解決阻力大的問題(見 圖1)使反應器阻力從0. 5MP降至0.2MPa，同時提高了氣側、水側的傳 熱系數，移熱能力提高。
這種徑向流動的折流板式水冷反應器提高了移熱能力及降低了運行 阻力，但隨之又出現另一些問題
(1) 內件與外筒分開，外筒內壁全部于高溫反應氣體接觸，外筒要 選用耐高溫材質，制造成本增加。
(2) 內件由換熱板、彎管、小聯箱、中聯箱、大聯箱組成，設計制 造復雜，焊點多，制造質量難以保證，而且一旦出現漏點就無法維修， 設備使用壽命短。
發明內容
本發明的目的是針對現有的管殼或徑向流式反應器存在的體積大、換 熱效果差、筒體容易疲勞拉裂、制造制造成本高、單相介質移熱能力差 等缺陷，設計一種多相介質移熱，移熱能力強，增大空心圓柱催化劑截面積，縮小反應器體積，運行阻力低，確保壽命長的多相移熱絕熱管殼 式反應器。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是一種多相移熱絕熱管殼 式反應器，包括筒體，上封頭，氣側封頭以及下封頭，筒體與上封頭固 定連接，所述的氣側封頭位于筒體內部，所述的筒體上固定連接有下管 板，所述的下封頭與下管板固定連接，所述的氣側封頭與上管板固定連 接，下管板與下封頭形成第一腔室，上管板與氣側封頭形成第二腔室， 筒體、下管板、上管板、上封頭以及氣側封頭形成第三腔室，所述的第 一腔室與所述的第二腔室通過水側換熱管連接，水側換熱管至少部分位 于第三腔室中。
根據本發明的另一個實施例，多相移熱絕熱管殼式反應器進一步包括 所述的水側換熱管內穿裝有冷氣換熱管。
根據本發明的另一個實施例，多相移熱絕熱管殼式反應器進一步包括 冷氣進氣管，該冷氣進氣管設置在下封頭側，該冷氣進氣管與冷氣換熱 管連接。
根據本發明的另一個實施例，多相移熱絕熱管殼式反應器進一步包括 所述的第二腔室內設有絕熱反應層。
根據本發明的另一個實施例，多相移熱絕熱管殼式反應器進一步包括 所述的冷氣換熱管貫穿于所述的水側換熱管。
根據本發明的另一個實施例，多相移熱絕熱管殼式反應器進一步包括 所述的下封頭與所述的下管板采用緊固件連接。根據本發明的另一個實施例，多相移熱絕熱管殼式反應器進一步包括 所述的冷氣進氣管與所述的冷氣換熱管通過冷氣聯箱連接。
根據本發明的另一個實施例，多相移熱絕熱管殼式反應器進一步包括 所述的氣側封頭以及上管板與所述的筒體之間設置有間隙。
根據本發明的另一個實施例，多相移熱絕熱管殼式反應器進一步包括 所述的筒體與上封頭、筒體與下管板、氣側封頭與上管板、上管板與水 側換熱管、水側換熱管與下管板之間皆才用焊接連接。
本發明的有益效果是，具體如下
(1) 能有效解決管殼式水冷卻反應器筒體疲勞拉裂現象，有效解決 了熱應力。
(2) 空心圓柱形催化劑床的反應熱分別被氣、液兩相移熱，與目前 單相介質移熱反應器相比，有效提高了移熱能力。
(3) 同等催化劑裝填量(同等生產能力)設備規格小，不僅造價低， 而切便于運輸、安裝、適合裝置大型化。
(4) 降低主要受壓，如筒體、上封頭等主要承受內壓的材料可以使 用16MnR材料。下封頭內部襯2 2.5mm的0Crl8Ni9材料，承受壓力的 仍采用16MnR材料，整個承受壓力的部件避免采用15CrMo等合金鋼，此 部分可以比現有水移熱反應器降低1/4 1/3的制造費用。
(5) 移熱能力強、反應氣體轉化率高、功耗低，同樣的催化劑裝填 量，與現有的水移熱反應器相比，不僅采用氣、液兩相移熱，而且換熱 面積可以比現有水移熱反應器增加1.2 1.6倍。有效提高反應氣體轉化率，減少循環量，降低冷卻功耗及循環功耗。
(6) 由于移熱能力強，單位產品副產蒸汽量可以比現有水移熱反應 器提高15 30%。
(7) 床層阻力低，由于形催化劑床是空心圓柱及內外兩側移熱，催 化劑通徑截面積是現有水移熱管殼式反應器的1.6 2.5倍，有效降低催 化劑床層截面上氣體的線速度，催化劑床層阻力僅是現有水移熱管殼式 反應器的30 50°/0，催化劑床層阻力可以控制在0. 15 0. 2MPa范圍。
(8) 適用范圍廣，多相移熱絕熱管殼式反應器設計壓力在1.0 31.5MPa,不僅可以用于合成、脫水、縮合、分解等裝置上，也可以用于 氣體凈化裝置上。
(9) 上管板的上部設有一絕熱層，便于提高反應氣體的轉化率，提 高單臺設備生產能力，降低單位產品能耗，降低催化劑管道的膨脹量。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖1是現有的徑向流動的板式水冷反應器結構示意圖。
圖2是本發明的結構示意圖。
其中，1、筒體，2、氣側封頭，3、下封頭，4、下管板，5、上管板， 6、第一腔室，7、第二腔室，8、第三腔室，9、水側換熱管，10、冷氣 換熱管，11、冷氣進氣管，12、絕熱反應層，13、上封頭，14、沸水進 口， 15、蒸汽出口， 16、上封頭催化劑裝填口， 17、內側催化劑裝填口， 18、氣體進口， 19、氣體出口， 20、催化劑卸料口， 21、冷氣聯箱。
具體實施例方式
現在結合附圖和優選實施例對本發明作進一步詳細的說明。這些附 圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發明的基本結構，因此其僅 顯示與本發明有關的構成。
如圖2所示的多相移熱絕熱管殼式反應器，主要由筒體1，上封頭 13，氣側封頭2，下封頭3，該氣側封頭2位于筒體1內部，該筒體1上 固定連接有下管板4，該下封頭3與下管板4固定連接，該氣側封頭2 與上管板5固定連接，下管板4與下封頭3形成第一腔室6，上管板5 與氣側封頭2形成第二腔室7，筒體l、下管板4、上管板5以及氣側封 頭2形成第三腔室8，該第一腔室6與該第二腔室7通過水側換熱管9 連接，水側換熱管9至少部分位于第三腔室8中。其中，水側換熱管9 內穿裝有冷氣換熱管IO，該下封頭3上設置有冷氣進氣管11，該冷氣進 氣管ll與冷氣換熱管10通過冷氣聯箱21連接，當需要拆卸時，可將冷 氣換熱管IO整體從水側換熱管9中取出。而第二腔室7內設有絕熱反應 層12，另外，下封頭3與下管板4采用緊固件連接。筒體l上還開設有 沸水進口 14，而上封頭13上安裝有蒸汽出口 15以及上封頭催化劑裝填 口 16，氣側封頭2設置有內側催化劑裝填口 17，下封頭3上開設有氣體 進口 18、氣體出口 19以及催化劑卸料口 20，氣體進口 18與冷氣換熱管 IO連接。第三腔體8內部可以是水、蒸汽、氣或其它可以流動的傳熱介 質。筒體l、上封頭13等主要承受內壓的材料可以使用16MnR材料。本 發明優選實施方案中筒體1與上封頭13、筒體1與下管板4、氣側封頭2 與上管板5、上管板5與水側換熱管9、水側換熱管9與下管板4之間皆才用焊接連接。
冷氣換熱管10貫穿于水側換熱管9，水側換熱管9內側與冷氣換熱 管10外側之間環隙形成催化劑床，催化劑床層內側與冷氣換熱管10內 的冷氣換熱；催化劑床層外側與第三腔室8的沸水換熱，實現催化劑的 反應熱被氣、液兩相介質移熱。而氣側封頭2以及上管板5與筒體1之 間設置有間隙，當水側換熱管9受熱后，與水側換熱管9焊接的氣側封 頭2以及上管板5能夠在筒體內上下浮動。
通入氣體入口 18的介質可以是反應氣體、液體或氣、液兩相混合物。 本發明優選使用氣體為介質。當使用該多相移熱絕熱管殼式反應器時， 首先，將催化劑從上封頭催化劑裝填口 16灌入內側催化劑裝填口 17，直 至充滿整個第一腔室6以及水側換熱管9，接著在第二腔室7內鋪設絕熱 層12，即該絕熱層12位于上管板5的上側，然后封閉上封頭催化劑裝填 口 16以及內側催化劑裝填口 17。接下來，從沸水進口 14向第三腔室8 注入一定量的沸水，最后，從氣體進口 18注入需要催化的氣體，接著氣 體進入冷氣換熱管10，進入第二腔室7，穿過絕熱層12，通過裝有催化 劑的水側換熱管9，到達第一腔室6，在這個過程中，氣體不斷地經過催 化劑的催化進行反應，反應后的氣體從氣體出口 19出來。
應該理解，上述描述僅僅是為了闡述本發明。本領域的技術人員在 不脫離本發明的情況下能夠作出多種替換形式和修改。因此，本發明意 在所有這些替換形式、修改和變型都包含在所附權利要求書的保護范圍 內。
權利要求
1. 一種多相移熱絕熱管殼式反應器，包括筒體(1)，上封頭(13)，氣側封頭(2)以及下封頭(3)，筒體(1)與上封頭(13)固定連接，其特征在于所述的氣側封頭(3)位于筒體(1)內部，所述的筒體(1)上固定連接有下管板(4)，所述的下封頭(3)與下管板(4)固定連接，所述的氣側封頭(2)與上管板(5)固定連接，下管板(4)與下封頭(3)形成第一腔室(6)，上管板(5)與氣側封頭(3)形成第二腔室(7)，筒體(1)、下管板(4)、上管板(5)、上封頭(13)以及氣側封頭(3)形成第三腔室(8)，所述的第一腔室(6)與所述的第二腔室(7)通過水側換熱管(9)連接，水側換熱管(9)至少部分位于第三腔室(8)中。
2、 如權利要求1所述的多相移熱絕熱管殼式反應器，其特征在于 所述的水側換熱管(9)內穿裝有冷氣換熱管(10)。
3、 如權利要求2所述的多相移熱絕熱管殼式反應器，其特征在于-還包括冷氣進氣管(11)，該冷氣進氣管(11)設置在下封頭(3)側， 該冷氣進氣管(11)與冷氣換熱管(10)連接。
4、 如權利要求1所述的多相移熱絕熱管殼式反應器，其特征在于 所述的第二腔室(7)內設有絕熱反應層(12)。
5、 如權利要求2所述的多相移熱絕熱管殼式反應器，其特征在于 所述的冷氣換熱管(10)貫穿于所述的水側換熱管(9)。
6、 如權利要求1所述的多相移熱絕熱管殼式反應器，其特征在于 所述的下封頭(3)與所述的下管板(4)采用緊固件連接。
7、 如權利要求3所述的多相移熱絕熱管殼式反應器，其特征在于 所述的冷氣進氣管與所述的冷氣換熱管通過冷氣聯箱連接(21)。
8、 如權利要求1所述的多相移熱絕熱管殼式反應器，其特征在于所述的氣側封頭(2)以及上管板(5)與所述的筒體(1)之間設置有間 隙。
9、如權利要求1所述的多相移熱絕熱管殼式反應器，其特征在于所述的筒體(1)與上封頭(13)、筒體(1)與下管板(4)、氣側封頭(2) 與上管板(5)、上管板(5)與水側換熱管(9)、水側換熱管(9)與下 管板(4)之間皆才用焊接連接。
全文摘要
本發明揭示了一種多相移熱絕熱管殼式反應器，包括筒體，上封頭，氣側封頭以及下封頭，筒體與上封頭固定連接，所述的氣側封頭位于筒體內部，所述的筒體上固定連接有下管板，所述的下封頭與下管板固定連接，所述的氣側封頭與上管板固定連接，下管板與下封頭形成第一腔室，上管板與氣側封頭形成第二腔室，筒體、下管板、上管板、上封頭以及氣側封頭形成第三腔室，所述的第一腔室與所述的第二腔室通過水側換熱管連接，水側換熱管至少部分位于第三腔室中。本發明的有益效果是有效解決了熱應力，提高了移熱能力，造價低，而切便于運輸、安裝、適合裝置大型化，適用范圍廣等優點。
文檔編號B01J8/02GK101279224SQ20081002497
公開日2008年10月8日 申請日期2008年5月23日 優先權日2008年5月23日
發明者是洪鋼, 王攬月, 邵金山, 閆常群 申請人:常州敦先化工設備有限公司