[实用新型]内冷式反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种化学反应器，尤其涉及一种内冷式壳式反应器。

背景技术

大多数工业催化反应使用固体催化剂，所使用反应器为气固相催化反应器。固定床催化反应器是化学工业中常用的设备，在甲醇合成、氨合成、一氧化碳变换、有机化合物加氢、二甲醚合成、环氧乙烷合成、其他可逆放热催化反应中得到广泛应用。固定床催化反应器按换热方式可分为绝热式和连续换热式。多段绝热式催化反应器可分为直接冷激式和间接换热式，连续换热式催化反应器可分为外冷式和内冷式。外冷式催化反应器，催化剂装填在管内，管外为换热介质，因此外冷式催化反应器也称管壳外冷式。对于内冷式催化反应器，催化剂装填在管间，管内为未反应的气体。

进行了多次的改进，以期取得更好的使用效果，曾经出现冷管束壳式反应器及绝热式壳式反应器。

冷管束壳式反应器，内部全部采用冷管结构，气体在冷管内部流速低、管内气体给热系数小，不能够将催化剂床层的热量及时带走，特别对于强放热反应的二甲醚脱水反应或甲醇合成反应，由于冷管束移热能力弱，造成催化剂床层热点温度高，缩短催化剂使用寿命，也使反应过程中副反应物增加。

绝热式壳式反应器是根据催化剂反应对催化剂床层采取两段以上的绝热床层结构，更容易造成催化剂床层温度高，缩短催化剂使用寿命，使反应过程中副反应物增加。

实用新型内容

本实用新型为解决上述的技术问题，提供一种高效移热的内冷式反应器。

为了克服背景技术中存在的缺陷，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种内冷式反应器，具有壳体、移热元件和催化剂层，移热元件和催化剂层设置在壳体内部，壳体由上封头、下封头和筒体组成，上封头设置有主气体进口和冷激气进口，在下封头上设置有气体出口管、卸料口和人孔，移热元件具有上部气体分布管、气体下行管、下部气体分布管和气体上行管，上部气体分布管和下部气体分布管之间通过气体下行管连通，气体上行管得一端与下部气体分布管连通，催化剂层设置在气体下行管、气体上行管和筒体之间，在气体上行管中设置有气体扰流子。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述的气体扰流子为麻花状的扰流部件或交叉状的扰流部件。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述的气体扰流子为锥形金属扰流浮子。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述气体上行管中的气体扰流子设置的位置与催化剂层的位置相对应。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述的气体下行管中设置有气体扰流子。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述的上封头上还设置有热电偶。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述的上封头和筒体之间通过法兰密封连接。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述的上部气体分布管与主气体进口连通。

本实用新型解决了背景技术中存在的缺陷，主要在气体上行管内部安装了可以使气体扰动、提高气体给热系数的扰流子，使上、下行气体管将催化剂床层反应热量及时移走，有效控制了催化剂床层热点温度，延长了催化剂使用寿命，同时减少了反应过程中副反应物的生成。

本实用新型的有益效果是，本实用新型采用以上方案后，具有以下的优点：

(1)移热能力强：主要在气体上行管内部安装了可以使气体扰动、提高气体给热系数的扰流子，使上、下行气体管将催化剂床层反应热量及时移走。

(2)热点温度易控制：在热点位置不仅设置了气体下行管，而且设置了气体上行管，在热点区段气体上行管内部安装了扰流子，便于热点温度的控制。

(3)反应器空间利用率高、催化剂装填量大：与现有反应器相比，高压容器空间利用系数高，催化剂装填量大。

(4)热应力处理好：内件支点在下部，内件件受热后整体向上膨胀，可以通过上部填料部分向上滑动。

(5)催化剂便于装卸：催化剂自反应器上部装进去，从反应器下部的卸料管可以自由卸出，操作简单，减轻了劳动强度。

(6)同等催化剂装填量(同等生产能力)的情况下设备体积小，不仅造价低，而且便于运输、安装，适合装置大型化。

(7)由于移热能力强，催化剂使用寿命长、副反应物少。

(8)催化剂床阻力低，催化剂床通径大，催化剂床阻力可以控制在0.05～0.08MPa范围内。

(9)适用范围广，一种扰流子高效移热反应器由内外件组成，壳体压力在1.0～31.5MPa，不仅可以用于合成、脱水、缩合、分解等装置上，也可以用于气体净化装置上。

附图说明