[實用新型]自平衡列管式等溫反應器

有效

• 申請號: 200820060461.8
• 申請日: 2008-02-04
• 公開（公告）號: CN201295608Y
• 公開（公告）日: 2009-08-26
• 發明（設計）人: 王保明;王更新;顧志華
• 申請（專利權）人: 上海戊正工程技術有限公司
• 主分類號: B01J8/06
• 分類號: B01J8/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

自平衡列管式等溫反應器屬于一種在石油、石油化工、煤化工等行業中使用的固定床列管式等溫反應器，其特征在于利用反應放熱來預熱反應進料，原料預熱器和反應器合理集成，反應熱量實現動態自平衡。

背景技術

目前，國內石油、石油化工、化工等行業中使用的列管式反應器，普遍存在以下缺點：1)結構不緊湊；2)控制等溫困難；3)附屬設備多，投資大；4)控制點多且繁鎖；5)熱利用率低，耗能高；6)補熱和取熱自平衡困難。

發明內容

為了克服現有等溫反應器的上述缺點，本發明為自平衡列管式等溫反應器。本發明自平衡列管式等溫反應器可廣泛適用于石油、石油化工、化工等行業中的各種固定床強放熱性氣相反應或強放熱性氣液相反應，特別適合于要求催化劑床層等溫的化學反應過程。

本實用新型構思如下：本實用新型組合式反應器由上下兩段組合而成。上段為原料預熱段，下段為反應段，上下兩段連接處設置原料再分配器，正常反應時原料先通過預熱段管程，被預熱段殼程的蒸汽加熱到所需的反應溫度，然后經原料再分配器后進入下段反應段，反應在裝載有催化劑的列管管程中進行，反應所放出的熱量迅速傳給殼程的冷卻水，使之產生蒸汽，并返回預熱段作為原料加熱熱源；通過冷媒加入和熱媒定壓排放保證反應器內熱量實現自平衡，反應列管內溫度基本恒定，整個反應列管處于等溫熱媒之內。通過控制預熱段壓力來控制反應段溫度，通過控制冷媒流量來控制預熱段的液位。同時在反應段殼體內設置折流板，降液管設置流體推進器強化傳熱。

本實用新型自平衡列管式等溫反應器由兩段組成，上段為預熱段，下段為反應段。包括設備筒體、上下封頭、列管管板、原料再分配器、冷原料補充口、冷熱媒升氣管和降液管、排氣口、液位控制器口、冷熱媒進出口、排污口及人孔。預熱段筒體上設置有升氣管入口及降液管出口，反應段筒體上設置有升氣管出口及降液管入口，升氣管與降液管的出入口與兩段筒體殼程相通，換熱介質走筒體殼程，原料走列管管程，列管固定在上下管板上，原料進口設置在預熱段上封頭處，反應物料出口設置在筒體下封頭處，排污口設置在筒體上，與殼程相連通，冷原料補充口設置在兩段筒體連接處，與原料再分配器相通；換熱介質入口設置在反應段筒體上，在預熱段筒體上設置排氣口及液位控制器口，以便與控制壓力及冷凝液液位；同時為進一步強化傳熱，在反應段殼體內設置折流板，在降液管上設置流體推進器。

本實用新型自平衡列管式等溫反應器為集成設備，整體安裝在使用現場，打開進料分布器附近的人孔裝填催化劑，打開下封頭上的人孔可以放出催化劑，上下封頭和殼體之間采用焊接或法蘭連接方式。

根據工藝介質的化學性質和物理狀態(相態、壓力、溫度)不同，本發明的材質和設計壓力等級也不同，根據反應物不同預熱段和反應段長度不同。原料預熱列管和反應列管的直徑和排列多少也隨原料和催化劑不同變化。列管排列方式可以是正三角形或正方形排列。材質可以選用碳鋼、不銹鋼、其它金屬材料等。其溫度使用范圍≤400℃；壓力使用范圍≤10.0MPa。反應列管中可以裝入瓷球、專用催化劑等。冷媒或熱媒可采用水、蒸汽、導熱油等，理想換熱介質為水。

本發明自平衡列管式等溫反應器的反應列管和預熱列管管徑從25-100mm，列管排列方式是正三角形或正方形排列。如果列管和殼體材質不同時，反應器殼體設置膨脹節。

本實用新型反應器可應用于草酸酯加氫合成乙二醇的工業試驗裝置中，該反應放熱效應較大，采用本實用新型反應器，可使正常操作時反應溫度波動控制在操作點溫度±1℃范圍內。而使用普通列管反應器時，溫度波動范圍為10—20℃。

以下結合附圖對本發明自平衡列管式等溫反應器的組成進行詳細說明。

附圖說明

圖1是自平衡列管式等溫反應器結構示意圖

圖1中：1—工藝介質(反應進料)進口，2—上封頭人孔，3—上封頭，4—預熱段上管板，5—原料預熱管，6—排氣口，7—封頭和筒體連接，8-預熱段筒體，9、10—液位計口，11—升氣管，12—預熱段排污口，13—冷原料補入口，14-預熱段下管板，15-原料再分配器，16-反應列管，17-人孔，18-降液管，19-反應段上管板，20-反應段筒體，21-反應段排污口，22-下封頭，23-反應產物出口，24-人孔和催化劑卸出口，25-反應段下管板，26-冷媒或熱媒進口，27-折流板，28-液體推進器。

具體實施方式

附圖1所示的自平衡列管式等溫反應器的工作過程詳細敘述如下：首先將瓷球或其它惰性材料通過反應列管充滿下封頭，然后在反應列管內裝入催化劑。開始使用時，在反應段殼體內充滿水，然后通過冷媒進口切換通入蒸汽加熱水到預定的反應溫度，再切換成水開始循環。規定溫度和壓力的反應進料從工藝介質進口1進入到上封頭3內，在上封頭3充分混合之后進入原料預熱列管5，原料在預熱段內被加熱到設定的反應入口溫度，進入反應器下段即反應段。反應段上部設置原料再分配器15，如果原料預熱溫度超過預設的溫度，冷原料從冷原料補入口13進入原料再分配器15，再與預熱器進來的熱原料混合降溫后進入反應列管16。如果原料預熱溫度達到預設值，直接進入反應列管16。反應列管16內裝入催化劑。原料在反應列管內反應后進入下封頭22，然后從反應物出口23流出。由于反應為強放熱反應，熱量必須迅速取走，否則催化劑床層飛溫，副反應加劇，所以本發明把原料在反應列管內的反應放熱由冷媒吸收。冷媒，最好是用水從冷媒或熱媒進口26進入反應段，與反應列管16內的反應混合物逆流換熱逐步升溫后從升氣管11進入預熱段汽化并與原料預熱列管5內的原料換熱同時部分冷凝液化，液化后的水從降液管18循環回到反應段，降液管18外加液體推進器28強化循環，反應段殼體內設置折流板27強化傳熱。為了保證換熱效果，預熱段和反應段分別設置排污口12和排污口21。為了保證預熱段殼體有足夠的蒸發空間，預熱段殼程液位通過液位檢測口9和10自動監測并控制。為了保證反應段等溫，預熱段設置排氣口6控制預熱段和反應段的壓力。封頭和筒體的連接7可以采用焊接或法蘭連接。