[发明专利]反应器及包括其的反应系统和其内衬的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种反应器、包括该反应器的反应系统和该反应器的内衬的制造方法。

背景技术

在化工、冶金、核工业等行业中，某些高温化学过程由于液体物料介质的腐蚀性或高温运行，使得反应容器需要承受强烈的化学腐蚀及热腐蚀，这样就会影响反应容器的长期安全运行，使得一些工艺流程的发展面临很大的挑战和困难。

针对这一问题，除了开发性能更优的结构材料外，采用冷却壁或冷冻壁技术的方法也值得借鉴，如在化工、冶金等行业涉及的“冷却壁”、“水冷壁”等。炼钢高炉里用到的“冷却壁”技术，即在炉内设置水冷却壁，利用水的换热作用，降低内壁温度，熔融钢渣冷却后形成所需厚度的保护渣层，隔断钢水与器壁的直接接触，达到防高温防腐蚀的作用。在锅炉上使用的“水冷壁”，可以吸收炉膛中高温火焰或烟气的辐射热量，降低炉墙温度，以保护炉墙。在冻结法凿井工艺中，利用制冷技术暂时冻结加固井筒周围不稳定地层并隔绝地下水，冻结器周围形成的冷冻层大大便于凿井施工。

因此，研发出一种耐高温、耐腐蚀的反应器就显得尤为重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中液体物料介质在反应容器中进行物理、化学反应时，使得反应容器受到强烈的化学腐蚀及热腐蚀，严重影响反应容器的长期安全运行的缺陷，提供一种反应器及包括其的反应系统和其内衬的制造方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本发明提供一种反应器，包括一反应主体及一设置于所述反应主体上的冷却系统，其特点在于，所述反应器还包括一内衬和一用于测量所述内衬温度的测温装置，所述内衬通过一热源在所述反应主体内连续流动并经所述冷却系统冷却而形成于所述反应主体的内壁上，所述测温装置设置于所述反应主体的内壁至中心的平面上。

所述热源为易凝固、易结晶介质，易凝固、易结晶介质由所述反应主体的底端进入，并由所述反应主体的壁面流出，进而在所述反应主体内形成连续流动的热源。

较佳地，所述测温装置为一热电偶束，所述热电偶束包括若干等距间隔设置的热电偶。

所述热电偶束用于测定冷冻层温度梯度，运用传热学理论关联计算内衬层的厚度。当目标热电偶的读数到达设定温度时，这时所形成的内衬的厚度就是所需的内衬的厚度，然后保持所述换热介质的温度和流量以及所述热源的温度和流量，以使得所述反应主体内维持稳定的热交换，进而保证所需的内衬的厚度。也就是说，若想调节所述内衬的厚度可通过以下两种方式实现：其一，调节所述换热介质的温度或流量；其二，调节所述热源的温度或流量。

较佳地，所述内衬的厚度为可调节式，所述内衬的厚度根据实际生产需要相应的进行调节。所述内衬的厚度的调节可通过上述两种方式实现，当所述内衬的厚度受到破坏或需要改变时，就可通过调节传热速率如所述换热介质的温度、流量或所述热源的温度、流量来实现，使得所述内衬由所述热源凝固增加其厚度，由所述热源的熔融减小其厚度，进而控制所述内衬能够实现自动修复并维持厚度的功能。

较佳地，所述反应主体的形状为锥形，所述锥形的角度为1°~30°。

较佳地，所述冷却系统包括一换热夹套，所述换热夹套套设在所述反应主体的外壁表面。

较佳地，所述换热夹套的内部设有环形导流槽或迷宫槽。

较佳地，所述换热夹套内含有换热介质，所述换热介质为导热油、惰性气体或水。在所述反应主体的外壁上设置有所述换热夹套，所述换热夹套内的换热介质与所述热源进行热交换，使得所述换热介质吸收所述热源的一部分热量，降低所述反应主体的壁面的温度，让靠近内壁的所述热源凝固并开始形成内衬，随着热交换的不断进行，所述内衬的厚度不断增加，形成的所述内衬避免液体介质与器壁的直接接触，保护了反应器的壁面，从而延长了所述反应器的使用寿命。

另外，所述换热介质除了可以为上述的导热油、惰性气体或水外，还可以选用液体金属、熔盐等作为换热介质。

较佳地，所述反应主体的内壁由钢丝拉筋、网丝或填充物制成。

较佳地，所述反应主体的顶端设有一气体进口，所述气体进口内设有一延伸至所述反应主体内部的探底管，所述探底管的底端设有一气体分布器。

较佳地，所述反应主体的底端设有一热源进口，所述反应主体的壁面上还开设有一热源出口，且所述热源出口远离所述热源进口。

较佳地，所述探底管由金属或石墨制成。