[实用新型]一种高效储灰绝热径向流变换反应器

说明书

本实用新型公开了一种高效储灰绝热径向流变换反应器，包括外壳（1）、内件（2）、进口分布器（3）、出口分布器（4）、进口管分布器（5）、中心管（9）、催化剂床（12）、环隙（14）、进口管（N1）和出口管（N2），所述内件（2）的底部设置用于密封支撑催化剂床（12）的隔板（7），隔板（7）的底部与对应部分的外壳（1）的内壁和中心管（9）的外壁构成一连通环隙（14）的储灰腔（15）。本实用新型的高效储灰绝热径向流变换反应器能够在线储存变换气分离下的灰尘、避免进口分布器的下部堵塞，提高催化剂的利用率及流体的径向分布效果，具有结构合理、安全可靠、径向流分布均匀、通流面积大的特点，适宜推广使用。

技术领域

本实用新型属于化工技术领域，尤其涉及到煤制合成氨、甲醇、天然气、制氢等生产装置，具体地说是一种高效储灰绝热径向流变换反应器。

背景技术

在大型煤气化装置变换反应器是变换单元最为核心的设备，变换气在一定的温度(180～ 500℃)、压力(1.0～10.0MPa)及催化剂的作用下，主要发生如下反应：

上述变换反应为中等强度放热的等体积的可逆化学反应，为充分利用变换气的高温热源，提高能量的利用率，反应器常采用绝热式结构，一般反应器出口接中高压蒸汽过热器，将饱和蒸汽过热以提高蒸汽品质，合理利用变换的反应热。

来自煤气化装置的变换气中成分复杂且含有灰尘，正常情况下含尘量约1mg/Nm³(湿基)，经过变换单元脱毒槽之后约为0.1mg/Nm³(湿基)，然后进入变换反应器催化剂床层进行反应，并将残余的灰尘截留在变换反应器内。

变换反应器采用传统的轴向流结构，变换气中的灰尘被上层的瓷球、催化剂吸附，降低了催化剂的活性，且易导致反应器阻力降高，增加了装置的生产运行成本，尽管设计过程中为了降低反应器的阻力，增大设备的直径，但造成了设备的外壳壁厚非常厚，板材的采购和加工都非常困难，设备投资也十分昂贵，而且设备的运输非常困难。

为了克服轴向流反应器的不足，目前国内外的变换反应器大多向径向流变换反应器发展，其优点是设备阻力降低、设备直径小，投资节省。变换气通过外壳与内件的环隙径向进入催化剂，但是变换气含有灰尘，而环隙的体积容量较小，通过环隙沉降分离下来的灰尘堵塞环隙，使得流体的分布变差，降低了催化剂的利用率，造成催化剂使用周期短，增加了生产成本，而且环隙的灰尘难以清理，给生产维护带来不利的影响。

传统的绝热径向流变换反应器的结构示意图如图1所示：该绝热径向流变换反应器包括外壳1、内件2、分布在内件2外壁上的进口分布器3和分布在内件2内壁上的出口分布器4、进口管分布器5、出口分布器4的中心管9、催化剂床12、外壳1的内壁和内件2外壁之间的环隙14、进口管N1和出口管N2，在传统的绝热径向流变换反应器的底部封头内装填用于支撑催化剂床12重量的瓷球13。使用时，来自煤气化装置的变换气通过进口管N1进入进口管分布器5对气体进行一次分布，一次分布后的气体沿着外壳1与内件2之间的环隙14进入进口分布器3进行二次分布，然后进入催化剂床层12与催化剂进行反应；反应后的气体经过内件2的出口分布器4进入中心管9，然后经过出口管N2离开该高效储灰绝热径向流变换反应器；由于带有少量灰尘的变换气通过环隙14向下流动、然后改变为径向向心流动，气体主通道流速降低且方向变化，使得气体中含有的大部分灰尘分离下来沉积在环隙14，导致进口分布器3的下部堵塞，改变了流体的径向流分布效果，降低了相应部分催化剂的利用率。