[發(fā)明專利]一種可調(diào)節(jié)進(jìn)口物料溫度的固定床催化反應(yīng)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210209224.4
• 申請(qǐng)日: 2012-06-25
• 公開（公告）號(hào): CN102744018A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 應(yīng)衛(wèi)勇;張海濤;馬宏方;錢煒鑫;房鼎業(yè)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J8/06
• 分類號(hào): B01J8/06
• 代理公司: 上海翼勝專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 31218
• 代理人: 翟羽;曾人泉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化工反應(yīng)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是一種附加了換熱設(shè)備、能夠調(diào)節(jié)進(jìn)口物料溫度的固定床催化反應(yīng)裝置。

背景技術(shù)

在工業(yè)化生產(chǎn)過程中，甲醇合成、氨合成、一氧化碳變換、有機(jī)化合物加氫、二甲醚合成、環(huán)氧乙烷合成、費(fèi)托合成反應(yīng)以及用合成氣制甲烷等可逆放熱反應(yīng)都需要在固定床催化反應(yīng)器中（采用固體顆粒催化劑）進(jìn)行催化反應(yīng)。對(duì)此，目前多采用軸向流動(dòng)氣相固定床催化反應(yīng)器。現(xiàn)有的管內(nèi)裝催化劑、管外采用水直接冷卻的固定床催化反應(yīng)器在大型化之后，由于出口生成物體系與進(jìn)口反應(yīng)氣體系采用氣-氣換熱器直接換熱，進(jìn)反應(yīng)器反應(yīng)的物料溫度和反應(yīng)后出反應(yīng)器的產(chǎn)品物料溫度是緊密相關(guān)的，進(jìn)口物料溫度低，出口物料溫度就低，進(jìn)口物料溫度高，出口物料溫度就高，進(jìn)反應(yīng)器物料溫度完全由出口物料溫度決定。這樣，隨著上述生產(chǎn)過程可逆放熱反應(yīng)工業(yè)化規(guī)模的不斷擴(kuò)大，采用出口生成物體系與進(jìn)口反應(yīng)氣體系氣-氣換熱的固定床催化反應(yīng)器就會(huì)存在溫度調(diào)節(jié)手段單一，反應(yīng)不及時(shí)等不足，影響上述生產(chǎn)過程的大規(guī)模展開。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供一種附加了換熱設(shè)備、能夠調(diào)節(jié)進(jìn)口物料溫度的固定床催化反應(yīng)裝置，為具有可逆放熱反應(yīng)的甲醇合成、氨合成、一氧化碳變換、有機(jī)化合物加氫、二甲醚合成、環(huán)氧乙烷合成以及用合成氣制甲烷等生產(chǎn)過程更大規(guī)模的進(jìn)行提供裝備上的保證。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下。

一種可調(diào)節(jié)進(jìn)口物料溫度的固定床催化反應(yīng)裝置，含有反應(yīng)器，所述反應(yīng)器為管殼型結(jié)構(gòu)，由筒體、管束、上封頭和下封頭構(gòu)成，在管束內(nèi)裝填有催化劑，在筒體的下面兩側(cè)設(shè)有換熱介質(zhì)第一入口和換熱介質(zhì)第二入口，在筒體的上面兩側(cè)設(shè)有換熱介質(zhì)第一出口和換熱介質(zhì)第二出口，在上封頭上設(shè)有氣體進(jìn)口，在下封頭上設(shè)有氣體出口；其特征是，反應(yīng)器由氣體進(jìn)口通過管道連接至換熱器，再由換熱器通過管道連接氣-氣換熱器；反應(yīng)器由氣體出口通過管道連接至壓縮機(jī)，再由壓縮機(jī)通過管道連接至反應(yīng)器的氣體進(jìn)口；反應(yīng)器由所述的換熱介質(zhì)第一出口和換熱介質(zhì)第二出口通過管道連接至汽包，再由汽包通過管道連接至反應(yīng)器的換熱介質(zhì)第一入口和換熱介質(zhì)第二入口，這樣，反應(yīng)器就與氣-氣換熱器、換熱器、汽包、壓縮機(jī)形成了一個(gè)整體的可調(diào)節(jié)進(jìn)口反應(yīng)氣體溫度的固定床催化反應(yīng)器。

進(jìn)一步，所述反應(yīng)器為管殼型結(jié)構(gòu)，其中催化劑裝在管程，換熱介質(zhì)走殼程，反應(yīng)管直徑為Φ38mm～Φ50mm。

進(jìn)一步，所述的換熱器3采用采用管殼型結(jié)構(gòu)，管程通過反應(yīng)氣，殼程通換熱介質(zhì)，可以加熱，也可以冷卻。

進(jìn)一步，所述的汽包采用長(zhǎng)徑比為1:1.5～1:2.5。

本發(fā)明的固定床催化反應(yīng)裝置的工作流程為：

可用三種方法來調(diào)節(jié)反應(yīng)器的溫度，以確保具有可逆放熱反應(yīng)的生產(chǎn)過程可大規(guī)模的進(jìn)行：

（1）在正常生產(chǎn)過程中，反應(yīng)器進(jìn)口氣體溫度可以通過氣-氣換熱器來調(diào)節(jié)，具體的說就是進(jìn)口氣體與反應(yīng)器出口氣體通過氣-氣換熱器進(jìn)行熱交換升溫，由于氣體出口溫度是一定的，所以這種調(diào)節(jié)方法具有局限性。

（2）利用汽包與反應(yīng)器的連接結(jié)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)汽包的壓力從而調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度，進(jìn)而影響反應(yīng)器出口氣體溫度，達(dá)到調(diào)節(jié)進(jìn)口氣體溫度的目的。

（3）利用反應(yīng)器與壓縮機(jī)的連接結(jié)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)壓縮機(jī)，改變反應(yīng)器中物料的循環(huán)比來調(diào)節(jié)反應(yīng)器進(jìn)口氣體的溫度。

（4）利用換熱器直接調(diào)節(jié)進(jìn)口反應(yīng)氣體溫度。

本發(fā)明通過將氣-氣換熱器、換熱器、汽包、壓縮機(jī)與反應(yīng)器形成一個(gè)整體的固定床催化反應(yīng)裝置，能夠?qū)Ψ磻?yīng)器進(jìn)口物料的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而達(dá)到了本發(fā)明的目的，為具有可逆放熱反應(yīng)的甲醇合成、氨合成、一氧化碳變換、有機(jī)化合物加氫、二甲醚合成、環(huán)氧乙烷合成以及用合成氣制甲烷等更大規(guī)模的生產(chǎn)提供了裝備上的保證。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明一種可調(diào)節(jié)進(jìn)口物料溫度的固定床催化反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中的標(biāo)號(hào)分別為：

1、反應(yīng)器；11、筒體；12、管束；13、上封頭；14、下封頭；

15、換熱介質(zhì)第一入口；16、換熱介質(zhì)第二入口；17、換熱介質(zhì)第一出口；

18、換熱介質(zhì)第二出口；19、氣體進(jìn)口；110、氣體出口；

2、氣-氣換熱器；3、換熱器；4、汽包；5、壓縮機(jī)。

具體實(shí)施方式

以下通過附圖介紹本發(fā)明一種可調(diào)節(jié)進(jìn)口物料溫度的固定床催化反應(yīng)裝置的具體實(shí)施方式，但是，本發(fā)明的實(shí)施不限于以下的形式。