[發明專利]一種列管式固定床反應器系統

有效

• 申請號: 200910147723.3
• 申請日: 2009-06-18
• 公開（公告）號: CN101927142A
• 公開（公告）日: 2010-12-29
• 發明（設計）人: 吳昊;胡志海;聶紅;徐潤;田鵬程;夏國富
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院
• 主分類號: B01J8/06
• 分類號: B01J8/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王景朝;龐立志

技術領域

本發明涉及一種固定床反應器系統，具體地說是一種適用于強放熱反應的列管式固定床反應器系統。

背景技術

對于氣固相催化反應體系，特別是一些氣相氧化反應和費-托合成反應都是強放熱反應。其反應裝置采用列管式反應器時，為了控制反應器床層溫度，現有技術中有減小列管管徑、用惰性顆粒分段稀釋催化劑、在催化劑床層內添加超導熱翅片等方法。此外，殼程外循環熱交換系統也是一種常用的方法。例如，可采取用蒸汽包取熱的方式。反應器管程裝填催化劑，反應原料在管程進行反應并放出熱量，反應器殼程通入一定溫度的循環水，反應放出的熱量通過反應管的管壁由反應管內部傳遞至循環水，吸收熱量后的循環水部分汽化，水蒸氣及循環水由反應器上部進入汽包，通過控制汽包壓力來調節反應器溫度。

但是，現有技術采用前述反應器系統時，通常僅有一個汽包來控制反應器溫度，反應器殼程采用同一循環水，在這種情況下，無法通過循環水來調節床層溫度分布，造成反應器軸向溫差較大、熱點明顯，催化劑性能不能均勻發揮等問題。

CN1736574A公開了一種無熱點列管式固定床反應器。其技術特點是反應器列管中的每支管采用套管結構，內管兩端封閉，在套管間隙中裝填催化劑形成催化劑床層，冷卻介質同時流過內管管程和反應器殼程。該發明在無需大量增加列管數量的條件下，可大幅增加列管式固定床反應器的換熱面積，同時縮短傳熱路徑。

CN2764474Y公開了一種用于環氧乙烷制備的列管式固定床反應器。該發明所述反應器為常規模式的管殼式反應器，其中反應管中填充有催化劑，所述的反應管的管徑為40～50mm。

CN?101209401A公開了一種殼程多腔式固定床反應器。該發明的殼體內在上管板和下管板之間沿殼體軸向設置兩個殼程擋板，殼程擋板將殼體分為三個腔體，其兩側的腔體內設置反應管，兩側的腔體內設置有半圓形的三塊折流板，因而管間熱交換介質的流動形式為錯流兼平行流。

發明內容

本發明的目的是在現有技術的基礎上提供一種適用于強放熱反應的列管式固定床反應器系統，以解決現有技術中無法通過循環水來調節床層溫度分布，造成反應器軸向溫差較大、熱點明顯的問題。

本發明提供的反應器系統為：

包括反應器殼體1、反應管2、反應器兩端管板3、折流擋板16，在所述的反應器殼體1中設置(n-1)個垂直于軸向的反應器中間管板4，反應器中間管板4將反應器殼體1沿軸向分隔成n個腔體，所述的反應器系統包括(n+1)/2個蒸汽包取熱系統，其中沿著反應管內物流方向的第(1+m)個腔體和第(n-m)個腔體串聯共用一個蒸汽包取熱系統。

所述的n為3～11的奇數。

所述的m為整數且滿足0≤m＜n。

所述的反應器殼體(1)中的第(n+1)/2個腔體單獨使用一個蒸汽包取熱系統。

所述的每一個不同的蒸汽包取熱系統是設置獨自的壓力控制系統。并且通過壓力控制來調節腔體內溫度的變化。

由于整個管程內反應熱量的分布是中間溫度高兩頭溫度低的分布模式。因此，本發明其中一個優選的方案是反應器殼體1中的n個腔體呈上、下對稱，中間放大的分布模式。所述的第(1+m)個腔體的高度和第(n-m)個腔體的高度相等。所述的n個腔體中，第(n+1)/2個腔體的高度大于其他腔體的高度。優選所述的第(n+1)/2個腔體的高度大于其他腔體的高度1％～100％。

所述的折流擋板16沒有特殊限制。循環水在反應器殼體內在折流擋板16的作用下呈S型流動，進而增強循環水與反應管的傳熱。

本發明主要適用于強放熱反應體系，尤其適用于費-托合成反應。

本發明的優點：

(1)本發明可以調節反應器床層溫度分布，使床層溫度均勻分布；解決用于強放熱反應的反應器軸向溫差較大、熱點明顯的缺點。

(2)本發明可以將催化劑床層溫度更為均勻的控制，進而使催化劑整體性能得到更好的發揮。

附圖說明

圖1是本發明提供的列管式固定床反應器系統結構示意圖。

圖2是本發明的列管式固定床反應器系統在費托合成反應中使用流程示意圖，也是實施例1的流程示意圖。

圖3是現有技術的列管式固定床反應器系統在費托合成反應中使用流程示意圖，也是對比例1的流程示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細描述，但并不因此而限制本發明。