[发明专利]一种固定床催化反应器

说明书

技术领域

本发明是一种催化反应设备，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，在管内装催化剂层中合成甲醇，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，但上下管板与换热管固定焊接，为解决热应力需用双相不锈钢且仍易损坏。

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，提供一个生产能力大、触媒活性高、结构简单可靠、操作性能好的反应器。

发明的内容

本发明提供一种固定床催化反应器，包括壳体1，上封头2，下封头3，壳体1与上封头2、下封头3连接，上封头2有出汽管5，下封头3有进气管6和出气管7，壳体有进水管8或者下封头3有进水管9，内装催化剂的换热外管10连接上管板11和下管板12，主要是上封头2有冷气进气管4，上封头2内有上内封头23，上内封头23与上管板11连接构成上部内腔24，上内封头23有进气管25与上封头2的进气管4通过密封填料26活动连结，下封头3内有内封板18与下封头3连接或者下封头3内有下内封头19与内封板18连接构成气体分布室20，气体导管21连结气体分布室20和换热内管22，下管板12与下封头3连接或者下管板12与下内封头19内封板18连接构成下部内腔17，下内封头接管15上有支承陶瓷球和催化剂的多孔顶盖的接管15由填料14与出气管7活动密封，上管板11和下管板12间有换热外管10连接，换热外管10内有上部开口的换热内管22构成内外管间内装催化剂18的双套管40，或者双套管40之间还有间隔布置内装催化剂的换热单管27，换热外管10和换热单管27与上部内腔24和下部内腔17相通，

原料气由进气管6进入气体分布室20，经各气体导管21到换热内管22吸收管外反应热升高温度到上部内腔24，与顶部进气管4来的冷气混合，再进入换热外管10和换热内管22间的环形空间的催化剂层18催化反应，或者其中一部分经换热单管27的催化剂层催化反应，反应热被换热外管10外的水和换热内管22的冷气吸收，反应气经底部有多孔顶盖的接管15、出气管7出反应器。

本发明提供一种固定床催化反应器，主要是上封头2有冷气进气管4，上内封头23连接进气管25构成上部内腔24。

本发明提供一种固定床催化反应器，主要是底部有连接冷气的进气管6的气体分布室20，连结气体分布室20和换热内管22的导管21是柔性接管，与分气管接头或者和换热内管22可拆卸活动连接。

本发明提供一种固定床催化反应器，主要是下管板12与壳体1连结，壳体1有进水管8。

本发明提供一种固定床催化反应器，主要是下管板2与下内封头19连结，下封头3有进水管9。

本发明提供一种固定床催化反应器，主要是在有换热内管22和换热外管10组成的双套管40间有换热单管27。

本发明提供一种固定床催化反应器，主要是双套管40的换热外管10内径为50～100mm，换热内管22外径为10～30mm，换热单管27内径为15～50mm。

本发明提供一种固定床催化反应器，主要是上封头2与壳体1直接焊接或者通过上封头2和壳体1上的法兰30和螺栓31螺母32连结并用唇形焊密封。

本发明提供一种固定床催化反应器，主要是下管板12下面装有下部绝热催化剂层41。

本发明提供一种固定床催化反应器，主要是下管板12上可装有上部绝热催化剂层42，绝热层42和上管板11间有冷激气分布管43。

附图说明

下面结合附图具体说明。

图1是有一个内封头的固定床换热催化反应器示意图。

图2是有上下内封头的固定床换热催化反应器示意图。

图3是是有上下绝热层的固定床换热催化反应器示意图。

图4是同时有双套管和单管换热管的固定床换热催化反应器示意图。

图5是图1至图3中双套管换热管的截面图。

图6是图3中同时有双套管和单管换热管截面图。

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。