[实用新型]一种组合式固定床反应器

说明书

技术领域

本实用新型属于化工设备及化工机械设计和制造领域，具体涉及一种组合式固定床反应器。

技术背景

固定床反应器又称填充床反应器，装填有固体催化剂或固体反应物用以实现多相反应过程的一种反应器。固体物通常呈颗粒状，粒径为2～15mm，堆积成一定高度(或厚度)的床层，床层静止不动，流体通过床层进行反应。固定床反应器主要用于实现气固相催化反应，如氨合成塔、二氧化硫接触氧化器和烃类蒸汽转化炉等，广泛应用于石油炼制工业、无机化工工业，有机化工工业等领域。

目前，传统的固定床反应器多采用列管式固定床反应器，该反应器传热面积大，传热效率高，且易控制催化剂的床层温度，但列管式反应器加工难度较大，需要的材料较多，成本较高，并且催化剂装填时要求每根管子的差压基本相同，以保证物料在每根管子中的流量和空速相同，来获得较好的反应效果。但实际上，对于大多数反应而言，随着反应的进行，反应物在物料中的浓度逐渐降低，反应速度逐渐减慢，因而反应放出的热量也大幅减少，不需要继续移出反应热，因此在列管中反应热沿轴向的分布也是不均匀的，在轴向上移出热量的需求也是不同的；另外，列管式反应器的壳程体积比管程体积大出很多，因此对于装填相同体积的催化剂，列管式反应器的体积远大于绝热式反应器。

为此，中国专利文献CN 102794138 A公开了一种用于放热反应的反应器，包含列管固定床段和绝热式固定床段，所述绝热式固定床段位于列管固定床段的下游，两段催化剂装填体积比为(0.2～5)：1，上述反应器通过在列管固定床下端设置绝热式固定床段，由此当随着反应进行，反应物浓度降低，反应放出的热量降低时，使物料进入绝热式固定床反应，由此可解决列管式反应器体积大以及列管式反应器中反应程度分布不均和移热需求不同的问题。但上述装置中反应器的设置方式，一方面，当反应物料进入绝热式固定床段并随着反应的不断进行，不可避免的存在绝热式固定床段的绝热温升范围过大，导致绝热式固定床层局部超温而引起催化剂部分失活结块，减少了催化剂的使用寿命；另一方面，随着反应的进行，反应物在物料中的浓度逐渐降低，反应速度逐渐减慢，从而使主反应速度降低和串连副反应速度增加，反应选择性下降，从而导致反应的转化率低。因此，如何对现有的固定床反应器进行改进以克服以上不足，这对于本领域技术人员而言是一个亟待解决的技术难题。

实用新型内容

本实用新型解决的是现有的固定床反应器所存在的催化剂易失活、反应转化率低等缺陷，从而提供一种组合式固定床反应器。

本实用新型实现上述目的的技术方案为：

一种组合式固定床反应器，包括：壳体，在所述壳体的顶部设置进料口，在所述壳体的底部设置出料口；

在所述壳体的内部由上向下分隔为顺次相连的等温反应床层、上绝热反应床层和下绝热反应床层，在所述上绝热反应床层和所述下绝热反应床层之间设置有冷激式换热层；

在所述等温反应床层内设置有换热结构，其包括沿轴向贯穿所述等温反应床层的用于装填催化剂的若干换热列管，所述换热列管沿所述等温反应床层的轴向均匀设置，且所述换热列管的上下两端分别设置有上管板与下管板，所述换热列管的两端分别与进料口、上绝热反应床层连通，所述相邻两个换热列管之间、换热列管与壳体之间共同形成供冷却介质流通的换热空间；

在等温反应床层末端对应的壳体上设置冷却介质进口，在等温反应床层始端对应的壳体上设置冷却介质出口。

所述等温反应床层、上绝热反应床层和下绝热反应床层的高度比为 (0.55～4.1)：1：(0.35～2.0)。

所述等温反应床层、上绝热反应床层和下绝热反应床层的催化剂的装填体积比为(10～35)：(25～55)：(20～40)。

所述等温反应床层的高度为1～6米。

还包括第一气体混合分布器，所述第一气体混合分布器与设置于所述壳体上的物料进口相连通；

所述第一气体混合分布器的周壁上设置有气孔，且所述第一气体混合分布器的开孔率大于50％。

还包括设置于上绝热反应床层的下端部与下绝热反应床层的上下两端部的多孔壁板，且所述多孔壁板的开孔率不大于30％。

所述多孔壁板的气孔的开孔大小为1-10mm。

在所述冷激式换热层一端对应的所述壳体上设置第二进料口。

所述组合式固定床反应器还包括分别设置在所述等温反应床层、上绝热反应床层和下绝热反应床层下端物料出口处的热电偶和在线分析仪。

所述在线分析仪为近红外检测仪。