一種相變吸熱的控溫反應器制造技術

本實用新型專利技術公開了一種相變吸熱的控溫反應器，包括承壓殼體和設置于承壓殼體內的催化劑框和移熱管束；所述移熱管束包括進水管、出水管、下環管、多個換熱水管、上環管、水支管、集汽包；所述進水管連通下環管，下環管設置于承壓殼體的底部，上環管位于下環管之上，多個換熱水管依次并聯在上環管和下環管之間，水支管分別連通集汽包和上環管，出水管和集汽包相連通，多個換熱水管位于催化劑框內。催化劑框、移熱管束與承壓殼體分離，便于檢修、催化劑自卸、催化劑裝填；將移熱水管埋在催化劑床層內部能夠將催化劑床層內部反應熱及時移走，避免原有變換、合成及加氫催化劑被燒結現象發生。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本技術公開了一種相變吸熱的控溫反應器，包括承壓殼體和設置于承壓殼體內的催化劑框和移熱管束；所述移熱管束包括進水管、出水管、下環管、多個換熱水管、上環管、水支管、集汽包；所述進水管連通下環管，下環管設置于承壓殼體的底部，上環管位于下環管之上，多個換熱水管依次并聯在上環管和下環管之間，水支管分別連通集汽包和上環管，出水管和集汽包相連通，多個換熱水管位于催化劑框內。催化劑框、移熱管束與承壓殼體分離，便于檢修、催化劑自卸、催化劑裝填；將移熱水管埋在催化劑床層內部能夠將催化劑床層內部反應熱及時移走，避免原有變換、合成及加氫催化劑被燒結現象發生。【專利說明】一種相變吸熱的控溫反應器
本技術涉及一種固定床催化反應器，尤其涉及的是一種相變吸熱的控溫反應 器。
技術介紹
CO變換反應后器作為化工行業的一種廣泛應用反應器，其間，人們對變換反應器 進行了多次的改進，由原來全軸向改為全徑向，在催化劑床層阻力方面取得很好效果，但催 化劑床層仍為絕熱反應，催化劑床層分為若干床層，每床層之間采取間接換熱或用水冷激。 這種間接換熱回收變換系統熱能品位低，回收顯熱和潛熱效率低、催化劑易超溫、同時變換 還拌有甲烷化等副反應等缺陷。 煤制乙二醇的羰基化合成反應器，目前采用Φ25Χ2的管內裝填催化劑，管外用水 移熱，一臺列管反應器由數千個全軸向Φ21圓柱形催化劑床層組成，氣體分布不均勻、副 反應物多、催化劑床層阻力大、熱應力大、設備泄漏、一套20萬噸/年的乙二醇裝置的羰基 化合成反應器需要6臺管殼反應器并聯運行，工程投資大等缺陷。 煤制乙二醇的酯化加氫反應器，目前采用Φ38Χ2的管內裝填催化劑，管外用水移 熱，一臺列管反應器由數千個全軸向Φ34圓柱形催化劑床層組成，氣體分布不均勻、副反 應物多、催化劑床層阻力大、熱應力大、設備泄漏、工程投資大等缺陷。 煤制天然氣的反應采用：η個絕熱床層和η個廢過熱鍋爐的移熱方式，而且需要增 加反應物水蒸氣來抑制第一、第二絕熱床層反應，同時配置循環氣，否則出現第一、第二絕 熱床層飛溫現象，運行能耗高、裝置投資大、系統阻力大等缺陷。 煤制油、煤制石蠟的費托合成反應還沒有在運行的大型化裝置，部分在運行的小 型費托合成裝置反應器也為列管式反應器，Fe(或Co)系催化劑裝填在Φ76Χ4管內，仍然存 在氣體分布不均勻、超溫、積碳、長碳鏈烷烴收率低、阻力大、設備泄漏、難以大型化等缺陷。
技術實現思路
本技術的目的在于克服現有技術的不足，提供了一種相變吸熱的控溫反應 器，通過換熱管內水轉化為蒸汽發生相變吸熱及時移走催化劑床層內反應熱量。 本技術是通過以下技術方案實現的，本技術包括承壓殼體和設置于承壓 殼體內的催化劑框和移熱管束；所述移熱管束包括進水管、出水管、下環管、多個換熱水管、 上環管、水支管、集汽包；所述進水管連通下環管，下環管設置于承壓殼體的底部，上環管位 于下環管之上，多個換熱水管依次并聯在上環管和下環管之間，水支管分別連通集汽包和 上環管，出水管和集汽包相連通，多個換熱水管位于催化劑框內。 所述換熱水管為曲線型，換熱水管的一端連通下環管，另一端連通上環管。曲線型 能夠更為有效的提高換熱效率。 所述承壓殼體包括上封頭、下封頭和筒體，所述上封頭和筒體通過法蘭相連，下封 頭和筒體一體成型，上封頭上開設用于進氣的進氣口和用于連接出水管的出水口，下封頭 上開設用于催化劑卸料的自卸口、用于出氣的出氣口和用于連接進水管的進水口。 所述催化劑框包括密封板、支撐座、氣體分布器和集氣筒，所述密封板設置于氣體 分布器的頂部形成框架結構，氣體分布器的底部和支撐座密封連接，支撐座支承下環管，出 水管穿過密封板連接到對應的出水口，集氣筒沿氣體分布器的徑向設置在氣體分布器的中 央，集氣筒的底部連接出氣口，氣體分布器和筒體沿徑向的間隙形成氣體分布室，換熱水管 位于氣體分布器內，氣體分布器內裝填催化劑。 所述出水口和出水管的連接處設有第一密封組件，密封板和出水管的連接處設有 第二密封組件，出氣口和集氣筒的連接處設有第三密封組件。 所述氣體分布器和集氣筒沿徑向均勻開設多個通氣孔，能夠有效的均勻分布氣 體。 本技術適用于CO變換反應、羰化合成反應、酯化加氫反應、甲烷化反應、甲醇 合成反應、費托合成反應等反應器。 本技術針對CO變換反應反應器存在問題和不足，以及現在高水/氣、高CO水 煤氣變換的需求，開發出水移熱的徑向恒溫變換反應器，利用換熱水管內水轉化為蒸汽發 生相變吸熱的原理，將CCHH 2O - H2+C02+Qk變換反應放出熱量及時移出催化劑床層，確保催 化劑床層溫度< 380°C，并副產0. 8?9. OMPa的飽和蒸汽，利于催化劑自卸和便于移熱水管 束部分的維修。有效解決了現有變換反應器回收熱能品位低、回收熱能效率低、催化劑易超 溫、甲烷化副反應、催化劑難自卸及工程投資大缺陷。 本技術針對裝填PdAI2O3系催化劑、乙二醇的羰基化列管式合成反應器存在 問題和不足，開發出水移熱的徑向恒溫羰基化合反應器，利用換熱水管內水轉化為蒸汽發 生相變吸熱的原理，將C0+CH 30N0 - (COOCH3)2+腸+〇^反應放出熱量及時移出催化劑床層， 確保催化劑床層溫度< 140°C，并副產0. 2?0. 3MPa的飽和蒸汽，催化劑床層采用全徑向結 構。有效解決了現有羰基化合成反應器催化劑易超溫、副反應大、床層阻力大、難以大型化、 催化劑難自卸及工程投資大缺陷。 本技術針對裝填Cu系催化劑、乙二醇的酯化加氫列管式合成反應器存在問 題和不足，開發出水移熱的徑向恒溫加氫反應器，利用換熱水管內水轉化為蒸汽發生相變 吸熱的原理將〇1 30勵加 H2反應（4H2+(COOCH3) 2- (OHCH2C H2OH) 2+2CH30H+Q放）放出熱量及 時移出催化劑床層，確保催化劑床層溫度< 250°C，并副產1. 8?3. 2MPa的飽和蒸汽，催化 劑床層采用全徑向結構。有效解決了現有酯化加氫反應器催化劑易超溫、副反應大、床層阻 力大、難以大型化、催化劑難自卸及工程投資大缺陷。 本技術針對在320?420°C使用溫度的Ni系催化劑，開發出水移熱的徑向 恒溫甲烷合成反應器，利用換熱水管內水轉化為蒸汽發生相變吸熱的原理，將CO與4的 甲烷化反應（C0+H 2-CH4+H20+QK)放出熱量及時移出催化劑床層，確保催化劑床層溫度 < 420°C，并副產3. 8?12. OMPa的飽和蒸汽，催化劑床層采用全徑向結構。有效解決了現 有甲烷合成反應器催化劑易超溫、床層阻力大、運行能耗高、裝置投資大、系統阻力大等缺 陷。 本技術針對裝填Fe (或Co)系催化劑的費托列管式合成反應器存在問題和不 足，開發出水移熱的徑向恒溫費托合成反應器，利用換熱水管內水轉化為蒸汽發生相變吸 熱的原理，將CO與4的費托合成反應（nC0+(2n+l)H 2-CnH 2n+2+nH20+QK)放出熱量及時移 出催化劑床層，確保Co催化劑床層溫度< 240°C，并副產I. 8?2. 8MPa的飽和蒸汽；Fe催本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種相變吸熱的控溫反應器，其特征在于，包括承壓殼體(1)和設置于承壓殼體(1)內的催化劑框(2)和移熱管束(3)；所述移熱管束(3)包括進水管(31)、出水管(32)、下環管(33)、多個換熱水管(34)、上環管(35)、水支管(36)、集汽包(37)；所述進水管(31)連通下環管(33)，下環管(33)設置于承壓殼體(1)的底部，上環管(35)位于下環管(33)之上，多個換熱水管(34)依次并聯在上環管(35)和下環管(33)之間，水支管(36)分別連通集汽包(37)和上環管(35)，出水管(32)和集汽包(37)相連通，多個換熱水管(34)位于催化劑框(2)內。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王慶新，王攬月，
申請(專利權)人：安徽新月化工設備有限公司，
類型：新型
國別省市：安徽;34