[實用新型]一種組合式固定床反應器

有效

• 申請號: 201720585475.0
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN206853643U
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 周春平;黃龍;易金華;張旭;李松
• 申請（專利權）人: 武漢金中石化工程有限公司;北京石油化工學院
• 主分類號: B01J8/04
• 分類號: B01J8/04
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司11250
• 代理人: 李靜

技術領域

本實用新型屬于化工設備及化工機械設計和制造領域，具體涉及一種組合式固定床反應器。

技術背景

固定床反應器又稱填充床反應器，裝填有固體催化劑或固體反應物用以實現多相反應過程的一種反應器。固體物通常呈顆粒狀，粒徑為2～15mm，堆積成一定高度(或厚度)的床層，床層靜止不動，流體通過床層進行反應。固定床反應器主要用于實現氣固相催化反應，如氨合成塔、二氧化硫接觸氧化器和烴類蒸汽轉化爐等，廣泛應用于石油煉制工業、無機化工工業，有機化工工業等領域。

目前，傳統的固定床反應器多采用列管式固定床反應器，該反應器傳熱面積大，傳熱效率高，且易控制催化劑的床層溫度，但列管式反應器加工難度較大，需要的材料較多，成本較高，并且催化劑裝填時要求每根管子的差壓基本相同，以保證物料在每根管子中的流量和空速相同，來獲得較好的反應效果。但實際上，對于大多數反應而言，隨著反應的進行，反應物在物料中的濃度逐漸降低，反應速度逐漸減慢，因而反應放出的熱量也大幅減少，不需要繼續移出反應熱，因此在列管中反應熱沿軸向的分布也是不均勻的，在軸向上移出熱量的需求也是不同的；另外，列管式反應器的殼程體積比管程體積大出很多，因此對于裝填相同體積的催化劑，列管式反應器的體積遠大于絕熱式反應器。

為此，中國專利文獻CN 102794138 A公開了一種用于放熱反應的反應器，包含列管固定床段和絕熱式固定床段，所述絕熱式固定床段位于列管固定床段的下游，兩段催化劑裝填體積比為(0.2～5)：1，上述反應器通過在列管固定床下端設置絕熱式固定床段，由此當隨著反應進行，反應物濃度降低，反應放出的熱量降低時，使物料進入絕熱式固定床反應，由此可解決列管式反應器體積大以及列管式反應器中反應程度分布不均和移熱需求不同的問題。但上述裝置中換熱器的設置方式，催化劑床層上段溫度較低，床層上段催化劑利用率不高，不利于等溫段反應的進行，造成反應器生產能力低，原料轉化率低等缺陷。因此，如何對現有的用于放熱反應的固定床反應器進行改進以克服上述不足，這對于本領域技術人員而言是一個亟待解決的技術難題。

實用新型內容

本實用新型解決的是現有的固定床反應器所存在的催化劑利用率低、反應器生產能力和原料轉化率低等缺陷，從而提供一種新型的組合式固定床反應器。

本實用新型實現上述目的的技術方案為：

一種組合式固定床反應器，包括：殼體，在所述殼體的頂部設置進料口，在所述殼體的底部設置出料口；

在所述殼體的內部由上向下分隔為順次相連的上絕熱反應床層、等溫反應床層和下絕熱反應床層；

在所述等溫反應床層內設置有換熱結構，其包括沿軸向貫穿所述等溫反應床層的用于裝填催化劑的若干換熱列管，所述換熱列管沿所述等溫反應床層的軸向均勻設置，且所述換熱列管的上下兩端分別設置有上管板與下管板，所述換熱列管的兩端分別與上絕熱反應床層、下絕熱反應床層連通，所述相鄰兩個換熱列管之間、換熱列管與殼體之間共同形成供冷卻介質流通的換熱空間；

在等溫反應床層末端對應的所述殼體上設置冷卻介質進口，在等溫反應床層始端對應的所述殼體上設置冷卻介質出口。

所述上絕熱反應床層、所述等溫反應床層和所述下絕熱反應床層的高度比為1：(0.55～4.1)：(0.35～2.0)。

所述上絕熱反應床層、所述等溫反應床層和所述下絕熱反應床層的催化劑裝填體積比為(25～55)：(10～35)：(20～40)。

所述等溫反應床層的高度為1～6米。

還包括第一氣體混合分布器，所述第一氣體混合分布器與設置于所述殼體上的物料進口相連通；

所述第一氣體混合分布器的周壁上設置有氣孔，且所述第一氣體混合分布器的開孔率大于50％。

還包括設置于上絕熱反應床層的上部與下絕熱反應床層的上下兩端部的的多孔壁板，且所述多孔壁板的開孔率不大于30％。

所述多孔壁板的氣孔的開孔大小為1-10mm。

在所述等溫反應床層與下絕熱反應床層之間設置第二氣體混合分布器，且所述第二氣體混合分布器的開孔率大于50％。

所述組合式固定床反應器還包括分別設置在所述上絕熱反應床層、所述等溫反應床層和所述下絕熱反應床層下端物料出口處的熱電偶和在線分析儀。

所述在線分析儀為近紅外檢測儀。

本實用新型的上述技術方案具有如下優點：