[发明专利]低压介质循环移热控温的反应器系统

说明书

技术领域

本发明属化学反应器领域，具体涉及一种低压介质循环移热控温的反应器系统。

背景技术

工业上经常使用水冷、气冷的反应器，用于某些放热反应，以便控制催化剂床层温度。

控制反应器不超温的主要目的，一是有些反应是可逆反应，温度过高会降低反应物的转化率和目标产物的收率，二是减少高温时的副反应，提高目标产物的选择性，三是延长催化剂的使用寿命或再生周期。

有的方法采用内设盘管或列管的固定床反应器，通过冷却或换热介质控制催化剂床层温度分布和反应条件，换热介质可用反应原料、高压水或熔盐，列管式反应器中催化剂可以装在列管内或列管间。现有这类反应器的主要问题包括催化剂床层温升、温差和局部热点的控制仍有难度而影响催化反应效果、催化剂使用寿命的问题，以及催化剂经过一段时间的运转使用需要更换时，受换热控温构件形状、位置的限制或阻碍难于卸出的问题。

CN201510698217.9公开了一种水冷径向反应器，包括外筒、装填催化剂的径向反应筐、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。该水冷径向反应器，用于反应温度不太高如250℃左右或以下时，可较好的控制催化剂床层的温度条件，均温段床层的温差较小，当催化剂床层之下装填瓷球时，催化剂更换时较易卸出；但受水蒸汽压力的限制，用于反应温度250℃以上时，水冷系统及水室、汽室的蒸汽压力就太高，导致反应器的压力等级、制造成本过高，有些用途时的安全性也存在较大风险，限制了其应用。

下表1是200-330℃时水的饱和蒸汽压情况。

表1

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发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种低压介质循环移热控温的反应器系统，主要包括催化反应器主体和移热控温系统；

所述催化反应器主体采用垂直移热套管反应器，其中，反应器的顶部设置移热介质分布室和回流室，吸热前的低温移热介质经移热介质进口进入移热介质分布室，并分布向下流入套管的内管，分布室之下为移热介质回流室，吸热后的移热介质从套管的内外管间的空隙向上流入回流室；所述垂直套管由内管和外管嵌套而成，内管上端开口于移热介质分布室底板，外管上端开口于移热介质回流室底板，套管向下延伸进入催化剂床层，直至催化剂床层的底部，外管下端封口，内管下端延伸至外管下端封口之上并开口，移热套管的尺寸、数量和换热面积适当设置以保证移热控温能力；催化剂床层中反应料的流向为沿垂直套管轴线方向的上进下出或下进上出，或垂直于套管轴线方向由外向内或由内向外的径向，反应器设置相应的进出气接口；反应器顶部或侧上部设置一个或多个催化剂装填口，从反应器底部设置一个或多个催化剂卸剂口；

所述移热控温系统，除了催化反应器主体顶部的移热介质分布室和回流室及向下延伸进入催化剂床层的套管，还包括设置在移热介质分布室和/或回流室内，和/或反应器外的移热介质循环、控制组件及换热器，并通过常压或低压移热介质进行循环移热控温。