[发明专利]一种一体式反应换热设备

说明书

本发明公开了石油化工技术领域一种一体式反应换热设备，该设备立式布置，其特征在于：所述一体式反应换热设备由三个部分组成，从上往下依次是为反应区、分配区和换热区；在反应器上端设置有上封头，上封头上设置有进料入口；在反应器底端设置有底封头，底封头上设置有反应产物出口；所述一体式反应换热设备通过裙座支撑安装。采用本发明换热设备具有如下优点：1)减少投资，包括设备本身投资和外部连接管线投资；2)减少了大量外部连接管线泄露风险，提高装置运行可靠性；3)较少框架，减少占地面积和投资；4)减少热量和压降损失，降低装置运行费用；5)降低连接管线设计难度，减少现场施工和安装工作量。

技术领域

本发明属于石油化工技术领域，具体涉及反应系统的反应器和换热器。

背景技术

石油化工领域生产芳烃、烯烃、高品质油品等一般需要经过化学反应，反应一般都需要在催化剂的作用下、在一定的温度和压力条件下进行，而且大部分反应是放热反应、经过反应后的反应产物温度会升高，为了回收能量、降低能耗，一般会设置反应进料/反应产物换热器、用反应产物预热反应进料，在降低反应进料加热炉负荷的同时减少反应产物冷却负荷。

现有的典型的工艺流程一般是反应进料与反应产物先进行换热，换热后反应进料经反应进料加热炉进一步加热至反应温度后，送入反应器进行反应，反应产物与反应进料换热后进一步进行冷却和气液分离。其中，由于反应大多是高温、高压和临氢环境，反应器、反应进料换热器、反应产物换热器以及相连的管道需要选用合金钢材质且等级较高；此外，为降低热量损失、压降和减少泄露点，要求反应器和反应进料/反应产物换热器间相连管线尽量短，对管道布置和应力计算也带来较大的困难和挑战。因此，反应器、反应进料/反应产物换热器以及相连的管道是反应系统的核心和关键部分，直接关系到装置的投资、能耗和安全。

目前反应系统设计普遍采用的方案是反应器和换热器独立设置，分别置于不同的框架上并通过管线相连，占地面积大、相连管线长，投资高，能耗和压降无法有效降低，且相连管线复杂，设计、施工难度较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一体式反应换热设备，以解决现有技术中反应器和换热器独立设置，占地面积大、相连管线长，以及投资、运行成本高的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种一体式反应换热设备，该设备立式布置，其特征在于：所述一体式反应换热设备由三个部分组成，从上往下依次是为反应区、分配区和换热区；在反应器上端设置有上封头，上封头上设置有进料入口；在反应器底端设置有底封头，底封头上设置有反应产物出口；所述一体式反应换热设备通过裙座支撑安装。

本发明一种一体式反应换热设备，其进一步特征在于：所述反应区、分配区和换热区分别设置在一体式反应换热设备的上部、中部和下部。

本发明一种一体式反应换热设备，其进一步特征在于：在所述反应区内部设置有催化剂支撑格栅，反应区为上封头和催化剂支撑格栅围起的空间。反应区内部装有适应于反应需要的催化剂，催化剂由催化剂支撑格栅支撑。在反应区设备筒体上还设有卸除催化剂的卸料口。

本发明一种一体式反应换热设备，其进一步特征在于：在所述分配区设置有分配盘，在所述分配盘上均匀开孔；分配区为催化剂格栅与分配盘之间的空间。

本发明一种一体式反应换热设备，其进一步特征在于：所述换热区为分配盘和底封头之间的空间。换热区内设置有上管板和下管板，上下管板之间设置有换热管束，所述换热管束为螺旋缠绕式布置并与上下管板固定，在上管板的设备筒体上设置有出料口，在下管板的设备筒体上设置有进料口。

反应进料经过反应进料加热炉加热到反应温度后，由设备顶部进入反应部分，在其中与催化剂接触进行反应，反应产物经过分配部分均匀分配进入换热部分，换热部分的上下管板将反应产物与反应进料隔开，冷热两侧的高温差可以通过换热管的自由膨胀来解决。