[发明专利]一种换热催化反应设备

说明书

技术领域

本发明是一种换热催化反应设备，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。

背景技术

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一种如西德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，在管内装触媒层中合成甲醇，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，但触媒装填系数小，投资大，大型化难度大。

本发明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，提供一种用流体 作冷却介质移去反应热，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。 下面说明中冷却介质以水为代表，但不限于水，可以为导热油或熔盐。

发明内容

本发明提供一种换热催化反应设备，由带有顶部进气管口1，装催化剂人孔2，气体多 孔分布板10，底部出气口3和卸催化剂孔4的受压壳体5与支承于壳体底部支承架6上的 水冷换热管组7，进水管14和出水管18，支承于底部多孔集气板8或下隔板22的催化剂9 或装于壳体5和换热管组7间的浆态床催化剂9组成，其特征是换热管组7由分水管11和 集水管12与连结分水管和集水管之间的多排换热水管13连结组成，分水管11与下部连通 管15连结，连通管15与底部进水管14连结，集水管12与上部连通管17连结，连通管17 与集水总管16连结，集水总管16与出水管18连结，出水管18通过壳体上端填料函19活 动密封，底部进水管14与壳体底部填料函20活动密封，壳体5的筒体51与上封头52用大 法兰53间唇形焊密封，或上封头52与筒体51直接连接。

本发明反应器连组换热水管13的分水管11和集水管12是环管或直管排管。

本发明反应器床层中由上而下成轴向流动。

本发明反应器床层中由内到外或由外到内成径向流动。

本发明反应器床层中由左右向从一侧向另一侧横向流动。

本发明反应器换热水管是圆管或扁平管或换热板片。

附图说明

下面结合附图具体说明。

图1是分水管和集水管为环管的水冷反应器示意图。

图2是分水管和集水管为直管排管的水冷反应器示意图。

图3是图2所示水冷反应器换热管区的俯视图示意图。

图4是管内水冷径向流反应器示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细地说明。

图1是分水管和集水管为环管的水冷反应器。图中受压壳体5的上部封头52和筒体51 间用大法兰53紧固，并用唇形焊密封，拆开法兰吹去唇形焊时可吊出内件。上封头52顶部 有进气口1和催化剂装入孔2，气体多孔分布板10，壳体底部有出气口3，催化剂卸出口4， 壳体内焊有支承板6支承的换热水管内件，多排换热管13下端与同心套装的圆环形分水管 11连通，上端与同心套装的圆环形集水管12连接，下部连通管15连接分水管11和进水管 14，进水管14与壳体底部间用填料函20活动密封，上部连通管17连接集水管12和集水总 管16，连结集水总管16的出水管18通过填料函19与封头52密封，换热管13外和壳体5 内装有催化剂9支承在底部多孔集气板8上。用于甲醇合成反应器时压力5～12Mpa，含氢、 一氧化碳、二氧化碳的原料气温度210℃左右，由顶部进气口1经气体分布器10均匀分布 进入铜基甲醇合成催化剂9在200～300℃下进行甲醇合成反应，反应气经多孔集气板8后由 出气口3出反应器，高于100℃例如200℃左右锅炉水由进水管14进入，经下部连通管15 分流到各分水管11，再进入各组换热管13内吸收管外催化剂层9的反应热，水吸热升温在 2～8Mpa压力下汽化，使管外催化剂层温度均匀温差小，换热管13内汽水混合物到集水管 12，再经上部连通管17到集水总管16后，再由出水管18出反应器，出水管18与上封头 52用填料函19活动密封，使换热水管受热膨胀时可以向上自由伸缩。