[发明专利]水冷反应器

说明书

技术领域

本发明涉及化工技术领域，特别是涉及一种应用于氨合成、甲醇合成生产中的水冷反应器。

背景技术

甲醇合成反应为强放热可逆反应，主要反应式

CO+2H₂＝CH₃OH+ΔH_R1

CO₂+3H₂＝CH₃OH+H₂O+ΔH_R2

ΔH_R1＝-76519.5-49.2909T----------P132

ΔH_R2＝-37858.2-22.666T-------P132

反应是在装有催化剂的反应器中进行的，现代甲醇催化剂为低压低温铜锌铝系，其压力为4.0MPa～8.5MPa，210℃～280℃。由上可知，未反应气必需先预热至210℃，反应过程中放热量大，温度上升大，例如每反应1％CO温升32℃，温升不能过高，应控制在280℃以内。

甲醇合成工艺技术的核心是甲醇合成反应器的设计。CO与H₂生成甲醇的反应是强放热反应，与H₂、N₂气体合成氨比较，生成1mol甲醇比生成1mol氨放出的热量几乎要多一倍，而合成甲醇的铜系催化剂的使用温度范围只有50℃左右，合成氨的铁系催化剂使用温度范围有120℃～150℃，反应过程需要快速移走反应热。在反应过程中，除了温度要达到一定的要求外，反应器内的压力也要达到一定的要求，因此，反应器的受压能力十分重要，目前，为了增大反应器的受压能力，一般是尽量加大反应器的壁厚，但壁厚的增加会加大设备的重量，尤其是增加管板的厚度，会大大增加设备的成本。

发明内容

基于此，有必要提供一种可降低重量、节约成本的水冷反应器。

一种水冷反应器，包括外筒、径向反应筐、水冷系统、中心管、水室、汽室和装卸料结构，所述径向反应筐位于所述外筒内，且所述径向反应筐和所述外筒之间形成间隙，所述水冷系统包括伸入所述径向反应筐的水冷管，所述水冷管分别与所述水室和所述汽室连通，所述中心管伸入所述径向反应筐内，且部分穿过所述径向反应筐并伸出所述外筒外；所述水冷反应器还包括间隔设置于所述外筒内的下管板和上管板，所述上管板与所述外筒的一端间隔一定距离，并在所述外筒一端与所述上管板之间形成所述水室和所述汽室之一，所述下管板和所述上管板之间形成所述水室和所述汽室之另一，所述下管板为弧形管板。

在上述水冷反应器中，由于下管板为弧形管板，其受到压力后，应力状态较好，因此在满足水冷反应器工作压力、温度的情况下，可将下管板的厚度设计得较薄，可降低设备重量，节约设备成本。

在其中一个实施例中，所述下管板为椭圆形管板、蝶形管板、球冠形管板或球形管板。

在其中一个实施例中，所述下管板设置于所述径向反应筐的顶部，所述下管板的上侧为所述汽室，下侧为所述径向反应筐。

在其中一个实施例中，所述外筒上设有与所述水室连通的进水口、与所述间隙连通的第一气口、与所述汽室连通的水汽出口。

在其中一个实施例中，所述水冷管包括内管和外管，所述内管套设于所述外管内，且所述内管套设于所述外管的底端开口，所述内管的顶端与所述水室连通，所述外管的顶端与所述汽室连通。

在其中一个实施例中，所述装卸料机构包括多个间隔分布的加料管和卸料管，所述加料管从所述径向反应筐顶部伸入所述径向反应筐，所述卸料管从所述径向反应筐底部伸出所述径向反应筐；所述装卸料机构还包括导流板，所述导流板倾斜设置，且所述导流板的较低处与所述卸料管连接。

在其中一个实施例中，所述导流板为倾斜的平板或锥形板。

在其中一个实施例中，所述卸料管与所述中心管间隔一定距离，所述导流板的较高的一端连接于所述中心管。

在其中一个实施例中，所述径向反应筐和/或所述中心管均包括筒体和透气板，所述通气孔包括贯通所述筒体的第一通气孔和贯通所述透气板的第二通气孔，所述第二通气孔与所述第一通气孔相互连通，且所述第二通气孔的总截面积大于所述第一通气孔的总截面，所述径向反应筐的所述筒体较所述透气板靠近所述外筒，所述中心管的所述筒体较所述透气板远离所述径向反应筐的所述筒体。