[發明專利]列管式固定床反應器及其應用

在審

• 申請號: 201310053827.4
• 申請日: 2013-02-20
• 公開（公告）號: CN103990420A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 魏小波;韓國茹;陳偉
• 申請（專利權）人: 上海融熠投資管理有限公司
• 主分類號: B01J8/06
• 分類號: B01J8/06;C07C1/20;C07C11/06;C07C11/04
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 王長青

技術領域

本發明涉及一種新型列管式固定床反應器以及所述列管式固定床反應器在化學反應如吸熱或放熱反應中的應用。

背景技術

列管式固定床反應器是化工領域中常用的一種反應器，一般用于固體催化劑催化氣相或液相反應的過程，其中催化劑形成固定床，反應物流通過所述固定床層進行反應。

列管式固定床反應器一般由多根反應管并聯構成，一般在所述反應管內設置有催化劑固定床，氣體和/或液體反應物流沿所述反應管軸向通過所述催化劑固定床層，在其中與催化劑接觸并發生反應，而熱載體則流經所述反應管之間進行加熱或冷卻。因此，列管式固定床反應器通常適用于反應熱效應較大的反應。

列管式固定床反應器的局限性是傳熱較差，通常會產生熱點，并由此導致反應溫度不均勻、催化劑使用壽命縮短和使用效率低等；另外，考慮到反應流體通過催化劑固定床時的壓降，反應器負荷一般較低，致使單臺反應器生產能力有限。這些缺點使列管式固定床反應器的應用受到一定限制。

現有技術中，人們一直嘗試獲得更好的列管式固定床反應器，來解決列管式固定床反應器的傳熱、壓降和效率以及制造成本問題。

針對現有技術的現狀，本發明人提出了一種新的列管式固定床反應器，其中進一步使反應物流降低流速和縮短流程，由此降低了反應管壓降；另外，進一步提高了反應管的傳熱效率，由此減少甚至消除了熱點。

發明內容

因此，本發明提供了一種新的用于催化反應的列管式固定床反應器，該列管式固定床反應器進一步提高了反應器的傳熱效率和催化劑的利用效率，大幅度降低了反應器壓降，并且更容易實現反應系統大型化。

具體地，本發明提供了一種列管式固定床反應器，所述反應器包括至少一根裝有催化劑的反應管，所述反應管沿與所述反應器軸向平行的縱向延伸，所述反應管的高度與其橫截面的水力學直徑的比為1-2000，優選為10-1000，和更優選為50-500，其中所述反應管包括：

一個或多個催化劑腔，用于裝填催化劑形成催化劑固定床；

一個或多個入口分配腔，用于引導反應物流進入反應管并分配進入催化劑固定床；和

一個或多個出口收集腔，用于收集反應物流并引導所述反應物流離開反應管；

其中設置所述入口分配腔和所述出口收集腔使得所述反應物流沿與所述反應器軸向垂直的橫向通過催化劑固定床層，由此與催化劑接觸并發生反應。

按照本發明，在所述列管式固定床反應器中，所述反應管的橫截面可以為任意合適的形狀，例如可以為規則形狀如圓形、矩形、橢圓形、蛋形或對應這些形狀的環形，也可以為其它形狀如多邊形或輻射形狀如星形，具體如五角形和六角形等。

在此，以化工領域通常采用的管道水力學直徑來表征所述反應管橫截面的大小，所述水力學直徑為四倍的管道流通截面積除以潤濕周邊后得到的結果。

按照本發明，在所述列管式固定床反應器中，所述反應管的材質可以為本領域常用的任何合適材質，只要導熱效果足夠好即可，例如可以為金屬、不銹鋼、碳鋼、合金鋼等。

按照本發明，在所述列管式固定床反應器中，所述入口分配腔和所述出口收集腔可以以各種方式適當設置，只要能夠使反應物流橫向流過催化劑固定床層并與催化劑充分接觸即可。

具體地，在本發明的列管式固定床反應器中，所述入口分配腔和所述出口收集腔可以分別設置在所述反應管內橫截面上距離最遠的相對周邊處，如圖2-7和9中的設置方式，使得反應物流沿與所述反應器軸向垂直的橫向通過催化劑固定床層。

替代地，在本發明的列管式固定床反應器中，所述入口分配腔可以設置在所述反應管內橫截面的中心處和所述出口收集腔可以設置在所述反應管內橫截面的周邊處，如圖11中的設置方式，使得反應物流沿與所述反應器軸向垂直的橫向通過催化劑固定床層。

替代地，在本發明的列管式固定床反應器中，所述入口分配腔可以設置在所述反應管內橫截面的周邊處和所述出口收集腔可以設置在所述反應管內橫截面的中心處，如圖12中的設置方式，使得反應物流沿與所述反應器軸向垂直的橫向通過催化劑固定床層。

替代地，在本發明的列管式固定床反應器中，所述入口分配腔和所述出口收集腔可以均設置在所述反應管內橫截面的中心處，如圖8和10中的設置方式，使得反應物流沿與所述反應器軸向垂直的橫向通過催化劑固定床層。