一種外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應(yīng)器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應(yīng)器，反應(yīng)器承壓外筒體內(nèi)設(shè)置水冷板束、外分布筒、內(nèi)集氣筒，承壓外筒體上部和下部分別設(shè)置外置聯(lián)箱，水冷板束兩端分別通過(guò)上部豬尾管和下部豬尾管與外置聯(lián)箱互通。原料氣通過(guò)工藝氣入口進(jìn)入筒體，經(jīng)外分布筒均勻分布后進(jìn)入催化劑床層進(jìn)行反應(yīng)，與水冷板束內(nèi)的低溫流體進(jìn)行熱交換，反應(yīng)換熱后的反應(yīng)氣通過(guò)內(nèi)集氣筒匯集于出口中心管出反應(yīng)器。本發(fā)明采用外置聯(lián)箱和平面管板結(jié)構(gòu)，為管頭的焊縫提供了最好的焊接條件和質(zhì)量檢驗(yàn)條件，并能單獨(dú)對(duì)聯(lián)箱及管板進(jìn)行檢查和維修，保證了要求等溫性能好、傳熱能力強(qiáng)、變溫速度快、操作彈性大的等溫反應(yīng)器，具有最佳的可靠性和安全性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應(yīng)器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種等溫性能好、移熱能力強(qiáng)、余熱回收多的外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應(yīng)器，該反應(yīng)器能便于事故的檢查及維修，能確保最大的可靠性和安全性。該反應(yīng)器特別適用于甲醇合成、乙二醇合成等等溫反應(yīng)過(guò)程。
【背景技術(shù)】
[0002]在化工催化反應(yīng)過(guò)程中，常常因?yàn)榇呋瘎┑牡葴匾螅蛘弑苊夥磻?yīng)溫度分散而引起副反應(yīng)的發(fā)生等原因，而要求實(shí)現(xiàn)等溫反應(yīng)。目前實(shí)現(xiàn)這類(lèi)要求的反應(yīng)器主要有水冷管式反應(yīng)器和水冷板式反應(yīng)器(見(jiàn)圖1)。
[0003]其中水冷管式反應(yīng)器分別有:圓管聯(lián)箱式水冷管反應(yīng)器(見(jiàn)圖1A)、雙層管板聯(lián)箱式水冷管反應(yīng)器(見(jiàn)圖1B)，上下球形聯(lián)箱式水冷管反應(yīng)器(見(jiàn)圖1C)和上下管板式聯(lián)箱水冷管反應(yīng)器(見(jiàn)圖1D)，水冷板式反應(yīng)器主要有圓管聯(lián)箱式水冷板反應(yīng)器(見(jiàn)圖1E)。這五類(lèi)反應(yīng)器中，以水冷板式反應(yīng)器的比傳熱和傳熱管數(shù)為最高，等溫性能最好。
[0004]這五類(lèi)反應(yīng)器的共同點(diǎn)是將聯(lián)箱和水冷管/水冷板全部放在反應(yīng)器內(nèi)部與催化劑床成為一體，即所謂內(nèi)置聯(lián)箱結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，符合傳統(tǒng)思維，但最大缺點(diǎn)是在苛刻的催化反應(yīng)條件下，水冷管/板和聯(lián)箱若發(fā)生問(wèn)題，如水管破裂、聯(lián)箱焊口開(kāi)裂泄漏等，需要進(jìn)行內(nèi)部清理或檢修時(shí)，難以打開(kāi)聯(lián)箱進(jìn)行處理，這一共性的缺點(diǎn)加大了這類(lèi)反應(yīng)器的使用風(fēng)險(xiǎn)，因此聯(lián)箱的結(jié)構(gòu)形式是這類(lèi)反應(yīng)器設(shè)計(jì)亟待解決的技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應(yīng)器。
[0006]本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:一種外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應(yīng)器，包括外筒體、位于所述外筒體兩端的上外置聯(lián)箱和下外置聯(lián)箱、位于所述外筒體內(nèi)部的催化劑床層和水冷板束，所述催化劑床層包括惰性物、外分布筒和內(nèi)集氣筒，所述外分布筒的外壁和外筒體的內(nèi)壁之間留有供工藝氣通過(guò)的間隙，所述內(nèi)集氣筒的上端口位于外筒體內(nèi)部，內(nèi)集氣筒的下端口作為工藝氣出口延伸至外筒體外部，所述上外置聯(lián)箱和下外置聯(lián)箱平行于反應(yīng)器軸線(xiàn)方向布置，由內(nèi)部件和外部件組成，內(nèi)部件包括:豬尾管、管板、聯(lián)箱蓋和波紋管，外部件包括:大密封墊及螺栓、聯(lián)箱外封頭、波紋管密封墊及螺栓、進(jìn)出口管，所述豬尾管的一端連接水冷板束，另一端焊接在管板上，管板位于所述聯(lián)箱蓋的一端，聯(lián)箱蓋的另一端連接所述波紋管，波紋管的另一端通過(guò)波紋管密封墊及螺栓與聯(lián)箱外封頭和進(jìn)出口管可拆卸連接，所述聯(lián)箱外封頭的另一端通過(guò)大密封墊及螺栓與外筒體可拆卸連接，所述進(jìn)出口管的另一端作為冷卻水入口或水汽出口。
[0007]優(yōu)選的，所述上外置聯(lián)箱和下外置聯(lián)箱的數(shù)量均為2-8個(gè)，上外置聯(lián)箱分布在外筒體的上端四周，下外置聯(lián)箱分布在外筒體的下端四周，上外置聯(lián)箱和下外置聯(lián)箱兩兩相互對(duì)應(yīng)設(shè)置。
[0008]優(yōu)選的，所述上外置聯(lián)箱的數(shù)量為I個(gè)，下外置聯(lián)箱的數(shù)量為2-8個(gè)，上外置聯(lián)箱設(shè)置在外筒體的頂端中心處，下外置聯(lián)箱分布在外筒體的下端四周。
[0009]優(yōu)選的，所述上外置聯(lián)箱的數(shù)量為2-8個(gè)，下外置聯(lián)箱的數(shù)量為I個(gè)，上外置聯(lián)箱分布在外筒體的上端四周，下外置聯(lián)箱設(shè)置在外筒體的底端中心處，所述內(nèi)集氣筒的下端口穿過(guò)所述下外置聯(lián)箱。
[0010]優(yōu)選的，所述上外置聯(lián)箱和下外置聯(lián)箱的數(shù)量均為I個(gè)，上外置聯(lián)箱設(shè)置在外筒體的頂端中心處，下外置聯(lián)箱設(shè)置在外筒體的底端中心處，所述內(nèi)集氣筒的下端口穿過(guò)所述下外置聯(lián)箱。
[0011 ]優(yōu)選的，所述外筒體的上端設(shè)有上人孔，外筒體的下端設(shè)有下人孔和自卸口。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:采用外置聯(lián)箱和平面管板結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造了最好的焊接條件，并能單獨(dú)對(duì)聯(lián)箱及管板進(jìn)行檢查和維修，從而保證了要求等溫性能好、傳熱能力強(qiáng)、變溫速度快、操作彈性大的等溫反應(yīng)器，具有最佳的可靠性和安全性。
[0013]本反應(yīng)器設(shè)有密封墊及螺栓和獨(dú)立可拆卸的聯(lián)箱體外封頭和聯(lián)箱蓋，可以在不拆開(kāi)反應(yīng)器主體的前提下單獨(dú)打開(kāi)聯(lián)箱蓋對(duì)聯(lián)箱及管板進(jìn)行檢查、清理和維修；
[0014]本反應(yīng)器的外置聯(lián)箱采用平管板，為管孔和焊口提供了最好的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和加工條件，為管頭的焊縫提供了最好的焊接條件和焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)條件，從而最大程度的保證制造質(zhì)量。
[0015]本反應(yīng)器的外置聯(lián)箱內(nèi)設(shè)有波紋管，以克服水冷板因溫差和波動(dòng)造成的溫差應(yīng)力，確保水冷板及焊口的安全。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1A是圓管聯(lián)箱式水冷管反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖1B是雙層管板聯(lián)箱水冷管反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖1C是上下球形聯(lián)箱式水冷管反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖1D是上下管板式聯(lián)箱水管反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖1E是圓管聯(lián)箱式水冷板反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3是外置聯(lián)箱的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖4A是實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖4B是實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖4C是實(shí)施例四的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026I圖4D是實(shí)施例五的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖中:1-工藝氣入口，2-上人孔，3-內(nèi)集氣筒，4-惰性物，5-外筒體，6_外分布筒，7_催化劑床層，8-下人孔，9-自卸口，10-工藝氣出口，11-冷卻水入口，12-下外置聯(lián)箱，13-豬尾管，14-水冷板束，15-上外置聯(lián)箱，16-水汽出口，17-管板，18-大密封墊及螺栓，19-聯(lián)箱外封頭，20-聯(lián)箱蓋，21-波紋管，22-波紋管密封墊及螺栓，23-進(jìn)出口管。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0029]實(shí)施例一。
[0030]如圖2和圖3所示，一種外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應(yīng)器，包括外筒體5、位于所述外筒體5兩端的上外置聯(lián)箱15和下外置聯(lián)箱12、位于所述外筒體5內(nèi)部的催化劑床層7和水冷板束14，所述催化劑床層7包括惰性物4、外分布筒6和內(nèi)集氣筒3，所述外分布筒6的外壁和外筒體5的內(nèi)壁之間留有供工藝氣通過(guò)的間隙，所述內(nèi)集氣筒3的上端口位于外筒體5內(nèi)部，內(nèi)集氣筒3的下端口作為工藝氣出口 10延伸至外筒體5外部，所述上外置聯(lián)箱15和下外置聯(lián)箱12平行于反應(yīng)器軸線(xiàn)方向布置，由內(nèi)部件和外部件組成，內(nèi)部件包括:豬尾管13、管板17、聯(lián)箱蓋20和波紋管21，外部件包括:大密封墊及螺栓18、聯(lián)箱外封頭19、波紋管密封墊及螺栓22、進(jìn)出口管23，所述豬尾管13的一端連接水冷板束14，另一端焊接在管板17上，管板17位于所述聯(lián)箱蓋20的一端，聯(lián)箱蓋20的另一端連接所述波紋管21，波紋管21的另一端通過(guò)波紋管密封墊及螺栓22與聯(lián)箱外封頭19和進(jìn)出口管23可拆卸連接，所述聯(lián)箱外封頭19的另一端通過(guò)大密封墊及螺栓18與外筒體5可拆卸連接，所述進(jìn)出口管23作為冷卻水入口 11或水汽出口 16。
[0031]本發(fā)明的工作過(guò)程為:原料氣由工藝氣入口I進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)，經(jīng)外分布筒6均勻分布后徑向進(jìn)入催化劑床層7發(fā)生催化反應(yīng)，并與水冷板束14進(jìn)行熱交換移走反應(yīng)熱，反應(yīng)后的氣體由內(nèi)集氣筒3匯集于中心管并經(jīng)工藝氣出口 10出反應(yīng)器;汽包中的水經(jīng)下降管由冷卻水入口 11進(jìn)入下外置聯(lián)箱12，經(jīng)下部豬尾管13均勻分布到各水冷板束14中，冷卻水在水冷板內(nèi)上升過(guò)程中與催化劑床層7中的工藝氣進(jìn)行熱交換，移走反應(yīng)熱，吸熱后汽水混合物經(jīng)上部豬尾管13匯集于上外置聯(lián)箱15，經(jīng)水汽出口 16送至汽包。
[0032]實(shí)施例二。
[0033]如圖4A所示，在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，所述上外置聯(lián)箱15和下外置聯(lián)箱12的數(shù)量均為2-8個(gè)，上外置聯(lián)箱15分布在外筒體5的上端四周，下外置聯(lián)箱12分布在外筒體5的下端四周，上外置聯(lián)箱15和下外置聯(lián)箱12兩兩相互對(duì)應(yīng)設(shè)置。
[0034]實(shí)施例三。
[0035]如圖4B所示，在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，所述上外置聯(lián)箱15的數(shù)量為I個(gè)，下外置聯(lián)箱12的數(shù)量為2-8個(gè)，上外置聯(lián)箱15設(shè)置在外筒體5的頂端中心處，下外置聯(lián)箱12分布在外筒體5的下端四周。
[0036]實(shí)施例四。
[0037]如圖4C所示，在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，所述上外置聯(lián)箱15的數(shù)量為2-8個(gè)，下外置聯(lián)箱12的數(shù)量為I個(gè)，上外置聯(lián)箱15分布在外筒體5的上端四周，下外置聯(lián)箱12設(shè)置在外筒體5的底端中心處，所述內(nèi)集氣筒3的下端口穿過(guò)所述下外置聯(lián)箱12。
[0038]實(shí)施例五。
[0039]如圖4D所示，在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，所述上外置聯(lián)箱15和下外置聯(lián)箱12的數(shù)量均為I個(gè)，上外置聯(lián)箱15設(shè)置在外筒體5的頂端中心處，下外置聯(lián)箱12設(shè)置在外筒體5的底端中心處，所述內(nèi)集氣筒3的下端口穿過(guò)所述下外置聯(lián)箱12。
[0040]實(shí)施例六。
[0041 ]甲醇合成反應(yīng)器:
[0042]來(lái)自?xún)艋b置的甲醇合成補(bǔ)充氣與循環(huán)氣混合后進(jìn)入外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應(yīng)器，該實(shí)施例中反應(yīng)器入口原料氣組成:H2:75.58%X0:12.26%、C02:3.85%、CH30H:
0.53%，溫度210?230°C，壓力6.0?7.0MPa，徑向進(jìn)入外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應(yīng)器催化劑床層發(fā)生催化反應(yīng)，其反應(yīng)熱由水冷板束移走，反應(yīng)后的氣體經(jīng)內(nèi)集齊筒下部工藝氣出口出反應(yīng)器。
[0043]該外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應(yīng)器利于催化劑床層中水冷板束移走反應(yīng)熱，移熱能力強(qiáng)，催化劑床層的溫度可控制在<265°C，板內(nèi)采用水移熱，完全能實(shí)現(xiàn)在不同工況下溫度的穩(wěn)定控制。
[0044]該外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應(yīng)器催化劑床層的溫度控制低，合成的副產(chǎn)物低，乙醇含量<800ppm，降低了甲醇精餾的蒸汽消耗。
[0045]該外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應(yīng)器熱回收率高，每噸甲醇能副產(chǎn)2.5?4.0MPa的蒸汽1.1?1.3噸。
[0046]該外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應(yīng)器采用徑向流結(jié)構(gòu)，反應(yīng)器阻力<0.2MPa;采用魚(yú)鱗板式分布器，氣體分布均勻，催化劑利用率高。
[0047]該外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應(yīng)器由于采用外置聯(lián)箱結(jié)構(gòu)，為管口和管板提供了最好的焊接條件，并能單獨(dú)對(duì)管箱進(jìn)行檢查和維修，具有最佳的可靠性和安全性。
[0048]實(shí)施例七。
[0049]煤制乙二醇反應(yīng)器:
[0050]煤制羧基合成氣，合成氣間接合成乙二醇，S卩CO氣相偶聯(lián)合成草酸二甲酯，然后經(jīng)草酸二甲酯催化加氫制乙二醇的Cl路線(xiàn)，是近來(lái)認(rèn)為技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性較好的一種工藝路線(xiàn)。該實(shí)施例列舉草酸二甲酯合成反應(yīng)器，原料氣徑向進(jìn)入外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應(yīng)器催化劑床層發(fā)生反應(yīng)，其反應(yīng)熱由水冷板束移走，反應(yīng)后的氣體經(jīng)內(nèi)集氣筒下部工藝氣出口出反應(yīng)器。
[0051]該外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應(yīng)器利于催化劑床層中水冷板束移走反應(yīng)熱，催化劑床層的溫度可控制在120?200°C，板內(nèi)采用水移熱，完全能實(shí)現(xiàn)在不同工況下溫度的穩(wěn)定控制。徹底解決催化劑床層飛溫的情況。
[0052]該外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應(yīng)器采用徑向流結(jié)構(gòu)，反應(yīng)器阻力低至0.05MPa;采用魚(yú)鱗板式分布器，氣體分布均勻，催化劑利用率高。
[0053]該外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應(yīng)器由于采用外置聯(lián)箱結(jié)構(gòu)，為管口和管板提供了最好的焊接條件，并能單獨(dú)對(duì)管箱進(jìn)行檢查和維修，具有最佳的可靠性和安全性。
[0054]該外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應(yīng)器通過(guò)汽包蒸汽壓力控制催化劑床層溫度，操作簡(jiǎn)單，容易控制，運(yùn)行平穩(wěn)，開(kāi)車(chē)時(shí)間短。
[0055]作為上述各實(shí)施例的優(yōu)選，本發(fā)明的外筒體5的上端設(shè)有上人孔2，外筒體5的下端設(shè)有下人孔8和自卸口9。
[0056]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該了解，上述實(shí)施例不以任何形式限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡采用等同替換等方式所獲得的技術(shù)方案，均落于本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0057]本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應(yīng)器，其特征在于:包括外筒體(5)、位于所述外筒體(5)兩端的上外置聯(lián)箱(15)和下外置聯(lián)箱(12)、位于所述外筒體(5)內(nèi)部的催化劑床層(7)和水冷板束(14)，所述催化劑床層(7)包括惰性物(4)、外分布筒(6)和內(nèi)集氣筒(3)，所述外分布筒(6)的外壁和外筒體(5)的內(nèi)壁之間留有供工藝氣通過(guò)的間隙，所述內(nèi)集氣筒(3)的上端口位于外筒體(5)內(nèi)部，內(nèi)集氣筒(3)的下端口作為工藝氣出口(10)延伸至外筒體(5)外部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應(yīng)器，其特征在于:所述上外置聯(lián)箱(15)和下外置聯(lián)箱(12)平行于反應(yīng)器軸線(xiàn)方向布置，且由內(nèi)部件和外部件組成，內(nèi)部件包括:豬尾管(13)、管板(17)、聯(lián)箱蓋(20)和波紋管(21)，外部件包括:大密封墊及螺栓(18)、聯(lián)箱外封頭(19)、波紋管密封墊及螺栓(22)、進(jìn)出口管(23)，所述豬尾管(13)的一端連接水冷板束(14)，另一端焊接在管板(17)上，管板(17)位于所述聯(lián)箱蓋(20)的一端，聯(lián)箱蓋(20)的另一端連接所述波紋管(21)，波紋管(21)的另一端通過(guò)波紋管密封墊及螺栓(22)與聯(lián)箱外封頭(19)和進(jìn)出口管(23)可拆卸連接，所述聯(lián)箱外封頭(19)的另一端通過(guò)大密封墊及螺栓(18)與外筒體(5)可拆卸連接，所述進(jìn)出口管(23)作為冷卻水入口(11)或水汽出口(16)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應(yīng)器，其特征在于:所述上外置聯(lián)箱(15)和下外置聯(lián)箱(12)的數(shù)量均為2-8個(gè)，上外置聯(lián)箱(15)分布在外筒體(5)的上端四周，下外置聯(lián)箱(12)分布在外筒體(5)的下端四周，上外置聯(lián)箱(15)和下外置聯(lián)箱(12)兩兩相互對(duì)應(yīng)設(shè)置。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應(yīng)器，其特征在于:所述上外置聯(lián)箱(15)的數(shù)量為I個(gè)，下外置聯(lián)箱(12)的數(shù)量為2-8個(gè)，上外置聯(lián)箱(15)設(shè)置在外筒體(5)的頂端中心處，下外置聯(lián)箱(12)分布在外筒體(5)的下端四周。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應(yīng)器，其特征在于:所述上外置聯(lián)箱(15)的數(shù)量為2-8個(gè)，下外置聯(lián)箱(12)的數(shù)量為I個(gè)，上外置聯(lián)箱(15)分布在外筒體(5)的上端四周，下外置聯(lián)箱(12)設(shè)置在外筒體(5)的底端中心處，所述內(nèi)集氣筒(3)的下端口穿過(guò)所述下外置聯(lián)箱(12)。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應(yīng)器，其特征在于:所述上外置聯(lián)箱(15)和下外置聯(lián)箱(12)的數(shù)量均為I個(gè)，上外置聯(lián)箱(15)設(shè)置在外筒體(5)的頂端中心處，下外置聯(lián)箱(12)設(shè)置在外筒體(5)的底端中心處，所述內(nèi)集氣筒(3)的下端口穿過(guò)所述下外置聯(lián)箱(12)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外置聯(lián)箱式水冷板等溫反應(yīng)器，其特征在于:所述外筒體(5)的上端設(shè)有上人孔(2)，外筒體(5)的下端設(shè)有下人孔(8)和自卸口(9)。
【文檔編號(hào)】B01J8/02GK105903411SQ201610407148
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年6月12日
【發(fā)明人】呂仲明, 芮金泉, 胡學(xué)海, 楊琳, 劉小平, 張結(jié)喜, 楊維森, 曹佳
【申請(qǐng)人】南京國(guó)昌化工科技有限公司