[实用新型]一种列管式固定床反应器

说明书

本实用新型公开了化工设备技术领域的一种列管式固定床反应器，旨在解决现有固定床反应器存在原料反应不彻底、导热效果不佳的技术问题，包括反应器本体，所述反应器本体上连通有气体进口管路和气体出口管路；气体混合器，所述气体混合器的气体输入端至少与两相原料气管路连通、气体输出端通过所述气体进口管路与所述反应器本体连通；以及原料气二次循环管路，所述原料气二次循环管路连通所述气体进口管路和气体出口管路；所述反应器本体内部沿轴向固定排列有用于装填催化剂的反应管，所述反应管的内表面光滑、外表面设有凹槽。本实用新型具有原料反应彻底、产物产量大，导热快的优点，而且反应管内的原料所受阻力小。

技术领域

本实用新型涉及化工设备技术领域，具体涉及一种列管式固定床反应器。

背景技术

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2-15mm左右，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。固定床反应器用于实现气固相催化反应时，床层需填装固体催化剂，如合成氨；用于气固相或液固相非催化反应时，床层则填装固体反应物。

固定床反应器有三种基本形式:①轴向绝热式固定床反应器，流体沿轴向自上而下流经床层，床层同外界无热交换；②径向绝热式固定床反应器，流体沿径向流过床层，可采用离心流动或向心流动，床层同外界无热交换；③列管式固定床反应器，由多根反应管并联构成，管内或管间置催化剂，载热体流经管间或管内进行加热或冷却。

使用固定床反应器进行催化反应时，直接通入固定床反应器的多相原料气在未充分混合的情况下与催化剂接触反应，会造成原料气反应不彻底，产物产量低；而且部分未反应原料气会伴随产物排出固定床反应器，造成原料气的浪费，简介增加生产成本，如合成氨中的氮气；而有些催化反应中的原料气还会对环境产生不好的影响，需要额外增加处理装置，甲烷化反应中的一氧化碳。

同时，对于如氨合成、甲醇合成、甲烷化等放热反应，在反应时，需要及时将反应过程中产生的热量传递出去。现有的列管式反应器均采用壳层外循环换热的方式，催化剂装填在管束中，原料气与催化剂接触发生反应，冷却介质从反应器壳层通过，在反应管壁进行换热将反应热导出。这种形式只适用于放热量小的反应，如果反应放热剧烈，热量的导出会受到反应管传热的限制，从而在反应管轴向和径向内形成较大的温度梯度，有可能使催化剂因局部过热结焦、副反应增多、催化剂利用率下降。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种列管式固定床反应器，以解决现有固定床反应器原料气反应不彻底、导热效果不佳的技术问题。

本实用新型所采用的技术方案为：

设计一种列管式固定床反应器，包括

反应器本体，所述反应器本体上设有气体进料口和气体出料口，所述气体进料口、气体出料口分别对应连通有气体进口管路、气体出口管路；

气体混合器，所述气体混合器的气体输入端至少与两相原料气管路连通、气体输出端通过所述气体进口管路与所述反应器本体连通；

以及原料气二次循环管路，所述原料气二次循环管路连通所述气体进口管路和气体出口管路，以用于未反应原料气的二次利用；

所述反应器本体内部沿轴向固定排列有用于装填催化剂的反应管，所述反应管的内表面光滑、外表面设有凹槽，以增加反应管与导热介质间接触面积，加快热传导速率。

优选的，所述反应器本体包括反应器壳体、第一上管板、第一下管板、上反应管、第二上管板、第二下管板和下反应管，所述上反应管的上下两端分别由所述第一上管板、第一下管板固定排列于所述反应器壳体上部，装填催化剂后形成上部催化剂层；所述下反应管的上下两端分别由所述第二上管板、第二下管板固定排列于所述反应器壳体下部，装填催化剂后形成下部催化剂层。