一種列管式氣化反應器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種列管式氣化反應器，具體地說是涉及一種氣體和固體(其沸點低于70(TC)發生化學反應的反應器，屬于化工設備技術領域。
【背景技術】
[0002]眾所周知，工業上，氣化反應器和列管式固定床反應器是為人們所熟知的反應器，廣泛應用于化工生產過程中。其中，氣化反應器通常應用于氣化含碳原料(包括煤、有機烴類、生物質等含碳物質)反應來生產合成氣的工藝中。該工藝已有大約半個世紀的歷史，隨著時間的推移，氣化反應器也經過了不斷的改進和變化。目前，這種反應器裝置是大量已知的，例如國際殼牌有限公司、蒂森克虜伯伍德公司、三照普燃料公司、坎雷克股份公司、華東理工大學、中國礦業大學等單位均報道了相關的氣化反應器。但這些經報道的氣化反應器均應用于含碳物質生產合成氣的工藝中，未見應用于其它工藝的相關報道。可知氣化反應器這一類型的反應裝置，其應用領域還有待進一步開發。
[0003]根據已公開的眾多文獻，含碳物質氣化工藝通常在1300°C以上的溫度和介于30?40bar之間的壓力下進行，且會生成大量的渣垢和飛灰。由于這種高溫、高壓的苛刻工作條件，以及飛灰和渣粒等副產物的影響，導致這些典型的氣化反應器結構復雜，加工制造難度大且成本高，維護維修不便，運行操作不易控制。
[0004]另外，列管式固定床反應器廣泛應用在多相催化反應過程中，通常在結構上類似于管殼式換熱器，兩者都含有殼體和管束等組成部件。反應器中殼程和管程可分別作為反應或導熱的場所，只要溫度控制合理，其反應區域內的受熱非常均勻，反應效率高。列管式固定床反應器筒體垂直方向上一般會設有熱載體進出口，由于反應器筒體與熱載體進出口管受熱不均，且工作時熱載體溫度很高，會導致筒體與熱載體進出口管的焊縫處要承受很大的壓力，進而有可能影響整個反應器的穩定運行。
【發明內容】
[0005]本發明針對上述現有技術存在的問題做出改進，即本發明所要解決的技術問題是提供一種列管式氣化反應器，為氣體與固體提供一個新型的催化反應裝置，擴展氣化反應器的應用范圍。
[0006]為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是:一種列管式氣化反應器，包括從上到下依次相連通設置的截留段、反應段和氣化混合段；
所述截留段包括一第一套筒，所述第一套筒的兩端均設置有法蘭，所述第一套筒的頂端法蘭上連接有盲板，所述第一套筒內設置有縱截面呈U形的內膽，所述內膽的頂部開口與盲板底部密封連接，所述盲板上設置有兩根連通內膽的出氣管和進氣管，所述第一套筒的兩相對側壁上均設置有出氣口；
所述反應段包括一第二套筒，所述第二套筒的兩端均設置有法蘭，所述第二套筒內均布若干根豎向的列管，所述列管的兩端口均用錐形彈簧支撐，所述列管的上下兩端均設置有封板，該封板將第二套筒側壁和列管間的間隙密封，以構成一用于填充蓄熱熱載體的空間，所述列管內填充有催化劑，所述第二套筒的上端側壁上設置有原料進氣管，該原料進氣管穿過列管后深入到氣化混合段底部；
所述氣化混合段包括一第三套筒，所述第三套筒的頂端設置有法蘭，所述第三套筒底部設置有將底部密封的封頭，所述第三套筒側壁上設置有帶盲板的進料口。
[0007]進一步的，所述截留段上的盲板上還設置有連通第一套筒的管口，該管口用于連接壓力表。
[0008]進一步的，所述截留段、反應段和氣化混合段均通過法蘭密封連接。
[0009]進一步的，所述封頭的縱截面呈U形，所述原料進氣管底部出口伸入到封頭的內底部。
[0010]進一步的，所述內膽的長度延伸至反應段頂部，所述進氣管的出口深入到內膽的內底部。
[0011]進一步的，所述第二套筒、列管和封板之間的空間，稱之為殼程，該殼程為全密封，所述列管的內部空間稱之為管程；所述反應段通過外部電加熱包裹進行加熱，并通過外部水循環進行冷卻。
[0012]進一步的，所述截留段、反應段和氣化混合段均采用不銹鋼制作，主要為316L、304L、316、304中的一種，優選316、304不銹鋼。
[0013]進一步的，所述反應段的反應溫度控制范圍為100?800°C，所述氣化混合段的加熱溫度控制范圍為50?700°C。
[0014]進一步的，所述殼程內填充的熱載體為導熱油、熔鹽、無水氧化鎂、陶瓷蓄熱球中的任意一種或幾種，優選無水氧化鎂、陶瓷蓄熱球。
[0015]進一步的，所述列管的內徑為20?50mm，其內徑大于催化劑直徑的8倍；所述列管的端部與錐形彈簧之間還填充有陶瓷填料，在反應一段時間后，催化劑可能會粉化進而產生粉末，下端填充陶瓷填料是為了防止上述粉末從反應段落入氣化混合段對其產生影響和污染；上端填充陶瓷填料是為了盡量減少上述粉末隨氣體進入后續工藝，同時也有吸附未反應固體原料的作用。
[0016]進一步的，所述原料進氣管的底部出口處設置有10?30個小孔，孔徑為I?1mm0
[0017]與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:
1.本發明設計的一種列管式氣化反應器與典型的氣化反應器在結構上有很大差異，也不應用于含碳物質生產合成氣的工藝中，而是一種用于氣體和固體(其沸點低于600°C)進行催化反應的裝置，可廣泛應用于化工生成過程中；
2.本發明設計的這種反應器結構使得反應區域傳熱得到強化，溫度控制均勻，有效避免了局部過熱導致的催化劑失活和燒焦，以及副產物增多等不利影響，使運行操作具有更高的穩定性和安全性；
3.本發明所述的反應器為三段組合式反應器，其結構簡單，制造維護方便，運行操作易控。
[0018]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明做進一步詳細的說明。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明實施例的構造示意圖。
[0020]圖2為圖1的局部放大圖。
[0021]圖中:1-截留段，11-第一套筒，12-內膽，13-進氣管，14-出氣管，15-壓力表管口，16-出氣口，17-盲板，2-反應段，21-第二套筒，22-封板，23-列管，24-催化劑，25-錐形彈簧，26-原料進氣管，27-熱載體，28-陶瓷填料，3-氣化混合段，31-第三套筒，32-封頭，33-進料口，34-進料口盲板，4-法蘭。
【具體實施方式】
[0022]實施例一:如圖1?2所示，一種列管式氣化反應器，包括從上到下依次相連通設置的截留段1、反應段2和氣化混合段3 ;
所述截留段I包括一第一套筒11，所述第一套筒11的兩端均設置有法蘭4，所述第一套筒11的頂端法蘭上連接有盲板17，所述第一套筒11內設置有縱截面呈U形的內膽12，所述內膽12的頂部開口與盲板17底部密封連接，所述盲板17上設置有兩根連通內膽的出氣管13和進氣管14，所述第一套筒的兩相對側壁上均設置有出氣口 16 ;
所述反應段2包括一第二套筒21，所述第二套筒21的兩端均設置有法蘭4，所述第二套筒21內均布若干根豎向的列管23，所述列管23的兩端口均用錐形彈簧25支撐，所述列管23的上下兩端均設置有封板22，該封板22將第二套筒21側壁和列管23間的間隙密封，以構成一用于填充蓄熱熱載體的空間，所述列管23內填充有催化劑24，所述第二套筒21的上端側壁上設置有原料進氣管26，該原料進氣管26穿過列管23后深入到氣化混合段3底部；
所述氣化混合段3包括一第三套筒31，所述第三套筒31的頂端設置有法蘭4，所述第三套筒31底部設置有將底部密封的封頭32，所述第三套筒31側壁上設置有帶盲板34的進料口 33。
[0023]本實施例中，所述截留段上的盲板17上還設置有連通第一套筒的管口 15，該管口用于連接壓力表。
[0024]本實施例中，所述截留段1、反應段2和氣化混合段3均通過法蘭4密封連接。
[0025]本實施例中，所述封頭32的縱截面呈U形，所述原料進氣管26底部出口伸入到封頭32的內底部。
[0026]本實施例中，所述內膽12的長度延伸至反應段2頂部，所述進氣管13的出口深入到內膽12的