[發(fā)明專利]一種反應(yīng)器的內(nèi)冷管組件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011310364.1
• 申請(qǐng)日: 2020-11-20
• 公開（公告）號(hào): CN112473567B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉玉英;歐紅永;蔣自平;楊俊嶺;崔金棟;丁天才;武建宏;張唯瑋;李冰;王寧峰;趙磊;胡玲玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中石化寧波工程有限公司;中石化寧波技術(shù)研究院有限公司;中石化煉化工程(集團(tuán))股份有限公司
• 主分類號(hào): B01J8/00
• 分類號(hào): B01J8/00
• 代理公司: 寧波誠(chéng)源專利事務(wù)所有限公司 33102
• 代理人: 劉鳳欽;張群

本發(fā)明涉及一種反應(yīng)器的內(nèi)冷管組件，其特征在于：包括至少兩組冷管管束，所述冷管管束包括冷管、上管箱及下管箱，所述上管箱設(shè)于冷管上端且與冷管相連通，所述下管箱設(shè)于冷管下端且與冷管相連通，各所述冷管管束首尾相接的串聯(lián)在一起且在首端處設(shè)置有進(jìn)水口、在尾端處設(shè)置有出水口。本發(fā)明串聯(lián)在一起的冷管管束可使冷卻水進(jìn)行1次或多次折返，這樣的冷管布置方式不僅可以高位能回收反應(yīng)熱副產(chǎn)蒸汽，而且反應(yīng)器內(nèi)溫度均勻易于控制且床層壓降低，可靈活調(diào)節(jié)溫度；并且，冷管及冷管管束的布置方式也使整體結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)單，從而能適應(yīng)單系列、大型化反應(yīng)器。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油化工、煤化工等反應(yīng)放熱設(shè)備領(lǐng)域，具體指一種反應(yīng)器內(nèi)冷管組件。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，各種大型的化工設(shè)備越來越多，而對(duì)于一些放熱反應(yīng)設(shè)備，例如甲醇合成反應(yīng)器、CO變換爐、費(fèi)托合成反應(yīng)器、聚合釜等，這些反應(yīng)器的核心設(shè)備是設(shè)置在反應(yīng)器殼體內(nèi)的取熱方式和取熱裝置。

為了有效移走反應(yīng)熱，常用的反應(yīng)器有：列管式固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器、漿態(tài)床反應(yīng)器等。而放熱反應(yīng)設(shè)備無論采用列管式固定床反應(yīng)器，固定流化床反應(yīng)器，還是漿態(tài)床反應(yīng)器，都需要采用內(nèi)冷管取熱，內(nèi)冷管的布置方式直接影響換熱效果。

在現(xiàn)有的列管式固定床反應(yīng)器中，取熱裝置是設(shè)置在反應(yīng)器殼體內(nèi)的多根相互平行的換熱管，也稱列管。催化劑裝填在列管內(nèi)或列管外，管外或管內(nèi)為冷卻水，反應(yīng)放出的熱量通過管壁傳給冷卻水。列管式固定床反應(yīng)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，列管與管板之間的焊接要求高、列管存在軸向和徑向溫度梯度、壓力降較大等；不能使用細(xì)粒催化劑，催化劑的活性內(nèi)表面得不到充分利用；催化劑的再生、更換均不方便。

現(xiàn)有流化床反應(yīng)器包括循環(huán)流化床和固定流化床。循環(huán)流化床操作復(fù)雜，固定流化床與循環(huán)流化床的操作類似，只是催化劑床層不可能像循環(huán)流化床那樣循環(huán)流動(dòng)，而是保持“靜止”狀態(tài)。由于催化劑不循環(huán)流動(dòng)，使得生產(chǎn)能力相同的固定床比循環(huán)流化床建造和操作費(fèi)用低得多。反應(yīng)熱由固定流化床層傳遞到列管中的沸水并產(chǎn)生蒸汽。現(xiàn)有流化床反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是：①可以實(shí)現(xiàn)固體物料的連續(xù)輸入和輸出；②流體和顆粒的運(yùn)動(dòng)使床層具有良好的傳熱性，床層內(nèi)部溫度均勻，而且易于控制，特別適用于強(qiáng)放熱反應(yīng)；③便于進(jìn)行催化劑的連續(xù)再生和循環(huán)操作，適于催化劑失活速率高的過程的進(jìn)行。缺點(diǎn)是：①由于固體顆粒和氣泡在連續(xù)流動(dòng)過程中的劇烈循環(huán)和攪動(dòng)，無論氣相或固相都存在相當(dāng)廣的停留時(shí)間分布，導(dǎo)致不適當(dāng)?shù)漠a(chǎn)品分布，降低了目的產(chǎn)物的收率；②反應(yīng)物以氣泡形式通過床層，減少了氣-固相之間的接觸機(jī)會(huì)，降低了反應(yīng)轉(zhuǎn)化率；③由于固體催化劑在流動(dòng)過程中的劇烈撞擊和磨擦，使催化劑加速粉化，加上床層頂部氣泡的爆裂和高速運(yùn)動(dòng)、大量細(xì)粒催化劑的帶出，造成催化劑的磨損、流失、回收困難；④床層內(nèi)的復(fù)雜流體力學(xué)、傳遞現(xiàn)象，使過程處于非定常條件下；⑤由于固體顆粒的磨蝕左右，管子和容器的磨損嚴(yán)重。

現(xiàn)有的漿態(tài)床反應(yīng)器比列管式固定床反應(yīng)器簡(jiǎn)單，床層壓降低，反應(yīng)速率高，溫度控制容易和靈活，能更好地控制產(chǎn)品的選擇性，易于制造，價(jià)格便宜，且易于放大，內(nèi)有冷卻管。合成氣從反應(yīng)器底部進(jìn)入，通過氣體分布器，氣體以氣泡形式進(jìn)入漿態(tài)床層，氣體通過液相擴(kuò)散到懸浮的催化劑顆粒表面進(jìn)行反應(yīng)，生產(chǎn)烴和水。重質(zhì)烴形成漿態(tài)相部分，輕質(zhì)烴和水通過液相擴(kuò)散到氣相部分。反應(yīng)熱由漿態(tài)床層傳遞到冷卻管并產(chǎn)生蒸汽。現(xiàn)有的漿態(tài)床反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是：①在強(qiáng)放熱條件下，易保持溫度均勻；②采用細(xì)顆粒，使催化劑顆粒內(nèi)表面利用充分；③當(dāng)液相連續(xù)進(jìn)出料時(shí)，催化劑排出再生比較方便。缺點(diǎn)是：①連續(xù)操作時(shí)返混嚴(yán)重，當(dāng)有串聯(lián)副反應(yīng)存在時(shí)會(huì)使選擇性降低；②液固比通常較高，在有液相副反應(yīng)時(shí)可使選擇性降低；③存在催化劑細(xì)粉的分離問題。

目的是蠟時(shí)，漿態(tài)床和固定床是適宜的反應(yīng)器。目的是汽油、低碳烴為主時(shí)，則流化床更合適。漿態(tài)床更適于高分子烴。為此，應(yīng)根據(jù)目的產(chǎn)物的需求，選擇反應(yīng)器的床型。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，提供一種反應(yīng)器的內(nèi)冷管組件，該內(nèi)冷管組件適應(yīng)單系列、大型化的要求，使得反應(yīng)溫度易于控制、可靈活調(diào)節(jié)溫度、以較高位能回收反應(yīng)熱、反應(yīng)器內(nèi)溫度盡可能均溫，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。