專利名稱：徑向副產蒸汽固定床催化反應器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種固定床催化反應器。
固定床催化反應器是化工與石化工業中常用的一種反應器，在氨的合成、甲醇的合成、一氧化碳變換過程、有機化合物的加氫過程以及其他可逆放熱反應過程中得到廣泛的應用。為此，許多科技工作者設計了眾多的各種類型的固定床催化反應器，目前，工業上使用的反應器從流動形式上可以分為二類徑向流動和軸向流動，從換熱形式上亦可分為二類外冷式和自冷式。德國專利(DE2123950)和日本專利(J63123433)分別公開了一種軸向流動副產蒸汽的合成塔，該合成塔能副產蒸汽，能量利用較為合理，但床層阻力大，難以提高空速，生產能力不高，丹麥專利(WO9009234)公開了一種徑向合成塔，這種類型的合成塔，克服了軸向流動反應器床層阻力大的缺點，生產能力大幅度提高，但未能合理回收能量，不能副產蒸汽，造成有效能的損失。為此，人們期開發研究一種新的固定床反應器，以滿足工業生產的需要。
本實用新型的目的在于克服上述二種固定床催化反應器的缺點，綜合二種反應器的優點，設計一種徑向副產蒸汽固定床催化反應器，達到生產能力大，合理利用能量，副產蒸汽的目的。
本發明的構思是這樣的通常，固定床催化反應器由承受高壓的外筒和只承受壓差的內件——觸媒筐所構成。本實用新型在徑向固定床反應器的觸媒筐內設置一組水冷管，當反應氣體徑向流過床層時所產生的高溫反應熱由水冷管內的水冷卻，水加熱后汽化，產生蒸汽，回收高溫反應熱，達到合理利用能量的目的。所說的反應器綜合了徑向反應器及軸向副產蒸汽反應器的優點，將是一種十分有前途的固定床催化反應器。
依據上述構思，本實用新型設計了一種徑向副產蒸汽固定床催化反應器，下面將結合附圖來進一步闡述本實用新型的結構特征。
圖1徑向副產蒸汽固定床催化反應器結構圖圖2分流筒局部示圖圖3分流筒橫截面局部示圖圖4合流中心管橫截面圖圖5水冷管結構圖其中1——外筒2——分流筒3——分流流道4——短條5——合流中心管6——內層7——外層8——花格9——水冷管10——集氣箱11——蒸汽總管12——氣體入口13——蒸汽出口14——人孔15——分流小孔16——內層小孔17——外層小孔18——分水管19——下托板20——水口21——氣體出口22——卸觸媒口23——檔板在反應器的外筒(1)內設置一個分流筒(2)，分流筒(2)上密沖2～3mm的分流小孔(15)，開孔率15～20％，分流筒(2)下端固定于筒體(1)的內壁，上端可自由膨脹，分流筒(2)與筒體(1)之間形成一個3-20mm寬的分流流道(3)，分流流道(3)的截面積與反應器氣體入口(12)的截面積相同，分流筒(2)的外側焊有不銹鋼短條(4)，以保持分流流道(3)的寬度，反應器的中部為一個合流中心管(5)，由內層(6)和外層(7)構成，兩層之間焊襯不銹鋼短條(4)，用于保持兩層之間一定的間隙，外層(7)上密沖2～3mm的外層小孔(17)，開孔率為15～20％，內層(6)上密沖3～5mm的內層小孔(16)，孔間距為40～100mm，中心管(5)的頂部密封，下端與置于筒體(1)上的氣體出口(21)相連接；在分流筒(2)與中心管(5)之間設置一組水冷管(9)，一般采用18～40mm的不銹鋼管幾十至數千根，比冷面——單位體積的冷管面積為20～120m2/m3，水冷管(9)下部匯總于分水管(18)，分水管(18)與入水口(20)相連接，水冷管(9)的上部為一集氣箱(10)，通過蒸汽總管(11)與蒸汽出口(13)相連接，下托板(19)焊接于筒體(1)的底部，用于固定分水管(18)和水冷管(9)，擋板(23)設置于筒體(1)的上部，用于防止觸媒進入分流流道(3)，花格(8)用于固定水冷管(9)和合流中心管(5)，觸媒則由人孔(14)裝填于分流筒(1)、水冷管(9)和中心管(5)之間的空間部分，檢修時可由卸出觸媒口(22)卸出筒體(1)。原料氣由氣體入口(12)進入反應器后，進入分流流道(3)，然后通過分流小孔(15)進入觸媒層，反應熱由水冷管(9)中的冷卻水帶走，反應后的氣體通過合流中心管(5)流出反應器。
上述結構的固定床催化反應器的優點是十分明顯的，既保持了徑向反應器高空速、大生產能力的優點，同時又能副產蒸汽，合理回收能量，裝卸觸媒十分便利，與軸向流動反應器相比，達到同樣產量，催化劑用量可減少20-30％，有效能利用率提高15～20％，可用于甲醇合成、氨合成、一氧化碳變換、有機化合物加氫及其他可逆放熱反應過程。
權利要求1.一種徑向副產蒸汽固定床催化反應器，在筒體(1)內設置了一個密沖分流小孔(15)的分流筒(2)，筒體(1)與分流筒(2)之間形成一個寬度為3-20mm的分流流道(3)，分流筒(2)下端固定于筒體(1)的內壁，擋板(23)固定于筒體(1)的上部，復蓋于分流筒(1)的上方，筒體(1)的中心為一個由內層(6)和外層(7)構成的合流中心管(5)，內層(6)上密沖內層小孔(16)，外層(7)上密沖外層小孔(17)，其特征在于在分流筒(2)與合流中心管(5)之間設置一組水冷管(9)，水冷管(9)的上部為一集氣箱(10)，集氣箱(10)通過蒸汽總管(11)與蒸汽出口(13)相連接，水冷管(9)的下部匯總于分水管(18)，并與入水口(20)連接。
2.據權利要求1所述的反應器，其特征是水冷管(9)的比冷面為20-120m2/m3。
3.據權利要求1-2所述的反應器，其特征是水冷管(9)為18～40mm的不銹鋼管，幾十至數千根。
專利摘要本實用新型設計了一種徑向副產蒸汽固定床催化反應器,在徑向反應器內設置了一組水冷管,使反應所產生的高溫反應熱通過加熱冷卻水并使之汽化,副產蒸汽,達到回收能量的目的,該反應器床層阻力小,空速高,生產能力大,能量利用合理,是一種較有前途的固定床催化反應器,可廣泛用于氨的合成、甲醇合成、一氧化碳變換過程、有機化合物加氫過程以及其他強放熱反應過程。
文檔編號B01J8/02GK2291201SQ97234399
公開日1998年9月16日 申請日期1997年4月28日 優先權日1997年4月28日
發明者房鼎業, 盧正滔, 應衛勇, 唐宕青, 張成芳, 蔣德軍, 朱子彬, 郭文元 申請人:華東理工大學, 中國石化蘭州設計院