[发明专利]径向流动换热式固定床催化反应器

说明书

本发明的径向流动换热式固定床催化反应器采用换热管管间装填催化剂、换热管管内通换热介质的结构形式，将反应器的换热系统与径向流动的中心管合二为一，采用径向设置的中心管并将中心管分别通过换热分布装置和换热汇集装置与若干换热管相相连：若干根换热管的上端成一定角度弯曲后汇集于中心管的上端形成换热汇集装置，下端成一定角度弯曲后汇集于中心管的下端形成换热分布装置；在反应器筒体内设置外有开孔板的催化剂筒以在换热管之间填充催化剂，本发明能使径向流动换热式固定床催化反应器的结构更合理，催化剂的装填和卸出更方便，反应热的移走效果更好，更有利于石油化工及煤化工领域的大规模生产。

技术领域

本发明涉及石油化工及煤化工领域的大型反应装备，具体地说，是一种结构简单、采用管间装填催化剂、管内通换热介质的径向流动换热式固定床催化反应器。

背景技术

在甲醇合成、氨合成、一氧化碳变换、有机化合物加氢、二甲醚合成、环氧乙烷合成、合成气制甲烷、乙二醇合成等反应过程中，都伴随着热量的变化，同时反应器进出口都是气体反应物和产物，都要使用固体颗粒催化剂作为反应器的床层，同时还需要换热介质随时移走反应热。就此，目前的工业化生产一般多采用轴向流动气固相固定床催化反应器。所述轴向流动气固相固定床催化反应器采用的是管内装催化剂管间走换热介质，其直径比较大。随着甲醇合成、氨合成、一氧化碳变换、有机化合物加氢、二甲醚合成、环氧乙烷合成、合成气制甲烷、乙二醇合成等可逆放热反应工业化规模的不断扩大，所述轴向流动气固相固定床催化反应器因直径过大、运输不便，已经无法满足石油化工及煤化工领域大型化生产的需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种径向流动换热式固定床催化反应器，它采用管间装填催化剂、管内通换热介质的结构形式，具有直径较小、结构简单的优势，能为伴有热量转移的石油化工及煤化工大型化生产提供可靠的生产设备。

在石油化工及煤化工大型反应装备技术领域，一般意义上的径向流动换热式固定床催化反应器，其换热管需要在反应器的两端设置分布及汇集换热介质的换热分布装置和换热汇集装置，不管采用什么型号的径向流动反应器，这种换热分布装置和换热汇集装置都是必备的。但是，随着产能的扩大，所述换热分布装置和换热汇集装置会成为径向流动反应器的技术瓶颈，它们不仅制造难度大，热应力难于消除，而且会使换热管管间催化剂的装填和卸出比较麻烦。对此，本发明的创意是：采用换热管管间装填催化剂、换热管管内通换热介质的结构形式；将反应器的换热系统与径向流动的中心管合二为一，采用中心管分别连接换热分布装置和换热汇集装置；再将换热分布装置和换热汇集装置与换热管相连：在换热汇集装置的下方设置径向的中心管，在换热分布装置的上方设置气体出口；催化剂由位于反应器上封头的人孔(催化剂装料口)进行装填，由位于反应器下封头的催化剂卸料口卸出；反应气体由位于上封头上的气体进口进入，通过分流流道边下行边径向穿过催化剂筒汇合于中心管，再下行通过中心管下方的气体流出口，最后由位于下封头上的气体出口流出反应器；换热介质则由位于下封头上的换热介质入口进入反应器，通过位于气体流出口下方的换热分布装置分流到各个换热管与反应气体进行热交换，然后在催化剂筒上方的换热汇集装置集中后由反应器顶部的换热介质出口流出反应器。从而使径向流动换热式固定床催化反应器的结构更合理，反应热的移走更有效，更有利于大规模生产。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：