[发明专利]一种水路自然循环的球腔联箱蛇管式反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种化工反应器，尤其涉及的是一种水路自然循环的球腔联箱蛇管式反应器。

背景技术

现有的加氢反应器一般为列管式反应器或板式反应器，列管式反应器，管内装填催化剂、管外是水。加氢反应器的列管为φ45×4～φ70×4，目前在市场上已投运的最大产能为10万吨的乙二醇，加氢反应器规格做到φ6800H_催＝10000的规格，因热应力消除不彻底，床层阻力高，反应器泄露，装置处于停产状态。在市场上很多地方投入运行的乙二醇装置，实际单系列为5万吨的乙二醇产能，20万吨乙二醇的加氢反应采用两个系列，四台φ4200、H_催＝6000的加氢反应器并联运行，存在催化剂装填少、移热能力差、阻力大、能耗高、副反应物多、装置难以放大等缺陷；板式加氢反应器的板内走水、板外装填催化剂、气体为全径向流动，理论上可以满足装置大型化乙二醇装置，实际工程上不适合加氢反应使用。由于乙醇与乙二醇会发生增碳反应，如果床层出现超温容易形成结焦。

板式加氢反应器的换热元件时由若干个150～400(板宽)×H(板高)的长方体板围成圆周面，此圆周面实际是一个多边型的，催化剂会出现厚薄不均匀，容易发生催化剂床层局部过热，出现结焦现象，没有办法投入实际的运行。

现有的羰化反应器一般为列管式反应器或板式反应器，列管式反应器，管内装填催化剂、管外是水。羰化反应器的列管为φ25×2～φ32×2，目前在市场上已投运的最大产能为10万吨的乙二醇，羰化反应器规格做到φ6000H_催＝8000的规格，因热应力消除不彻底，床层阻力高，反应器泄露，装置处于停产状态。在市场上很多地方投入运行的乙二醇装置，实际单系列为5万吨的乙二醇产能，20万吨乙二醇的羰化反应采用两个系列，四台φ4600、H_催＝6000的羰化反应器并联运行，存在催化剂装填少、移热能力差、阻力大、能耗高、容易发生分解爆炸、副反应物多、管板易烧穿、装置难以放大等缺陷；

板式羰化反应器的换热元件时由若干个150～400(板宽)×H(板高)的长方体板围成圆周面，此圆周面实际是一个多边型的，催化剂会出现厚薄不均匀，容易发生催化剂床层局部过热，实际工程上不适合羰化反应使用，由于亚硝酸甲酯在140℃就开始发生热分解反应，155～160℃时亚硝酸甲酯就会发生完全热分解，而且发生热分解反应放出热量大(3216j/g CH₃ONO)，同时是一个体积增大反应(2CH₃ONO→CH₃OH+CH₂O+2NO)，导致温度和压力快速升高，势必造成事故发生。

现有的甲醇反应器一般为列管式反应器、板式反应器或小管板联箱管束式反应器，列管式反应器，管内装填催化剂、管外是水。甲醇合成反应器的列管为φ38×2～φ44×2，目前在市场上已投运的最大产能为40万吨的甲醇，甲醇合成反应器规格做到φ4200H_催＝7000的规格，因热应力消除不彻底，床层阻力高，反应器泄露，列管式甲醇合成反应器满足不了大型化甲醇合成装置。国内在运行的大型化甲醇装置，单系列产能为60或90万吨，反应器为卡萨利板式甲醇合成反应器或戴维的小管板联箱管束式甲醇合成反应器，大型化甲醇反应器市场已被国外技术商垄断。但国内引进卡萨利板式甲醇合成反应器九套，有六套泄露(如内蒙古久泰能源、安徽华谊、内蒙新新能源等)，检修板式换热器元件漏点时必须将催化卸出，检修时间均在一个月以上。戴维的小管板联箱管束式甲醇合成反应器国内引进十套以上，布管难度大，换热面积小副反应物多，催化剂床层超温(如神华包头甲醇制烯烃项目的甲醇合成反应器)，大型化装置采用两台以上并联运行，单台甲醇合成反应器难以实现大型化。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种水路自然循环的球腔联箱蛇管式反应器，在径向和轴向上消除应力满足生产需要。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括承压壳体、催化剂框体和换热管束，所述催化剂框体和换热管束分别设置在承压壳体内；所述换热管束包括出水管、集水球腔联箱、蛇管、分水球腔联箱和进水管，所述出水管设置在承压壳体的顶部，所述集水球腔联箱的一端连接出水管的进口，另一端通过支管和蛇管的出口相连，所述蛇管沿承压壳体的轴向分布，所述分水球腔联箱的一端通过支管连接蛇管的进口，另一端连接进水管的出口，所述进水管连接在承压壳体的底部。