CN104368282B - 束管式的水床反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种束管式的水床反应器，包括外壳，外壳的顶部设有合成气入口和循环水出口，外壳的底部设有合成气出口和循环水进口；外壳内设有水冷集束管组合件和集气室，集气室设在合成气出口处并与合成气出口连通，水冷集束管组合件设在合成气入口与集气室之间且沿外壳的轴线方向延伸，水冷集束管组合件的上端通过上封头与循环水出口连通，其下端通过下封头与循环水进口连通；水冷集束管组合件由水冷集束管围成一个用于放置催化剂的空腔，所述空腔为上、下两端收缩，中间大的空腔。所述空腔为上、下两端收缩，中间大的空腔，有利于吸收部分由于内外温度差而造成的膨胀量功能；另外使水冷集束管的比冷面积有很大的提高；提高了换热效率。

Description

束管式的水床反应器
技术领域
本发明属于化工设备技术领域，具体的涉及一种轴向或径向的束管式的水床反应器。
背景技术
目前，化学反应器种类繁多，运用水冷移走热量的反应器也时有出现；虽然此类水冷反应器传热效率有了较大的改善，但实际运用中却并不理想；尤其是在径向流时，气体分布不均匀，产量相对较少，因此阻碍了此类反应器的大量使用；并且此类反应器又大量使用管材和焊材，也使泄漏点增加，容易造成泄漏，而换热管多使用价格昂贵的双相钢，造成反应器造价昂贵。
发明内容
本发明针对现有束管式的水床反应器传热效率低、气体分布不均匀和容易泄漏等问题，而设计的一种传热效率高、气体分布均匀和不易泄漏的束管式的水床反应器。
本发明的具体技术方案如下：
当反应气以径向流时，该束管式的水床反应器，包括外壳，外壳的顶部设有合成气入口和循环水出口，外壳的底部设有合成气出口和循环水进口；所述外壳内设有水冷集束管组合件、气体分布器、气体径向分布筒和气体径向集气筒；所述气体分布器设在合成气入口处，气体径向分布筒和气体径向集气筒设在气体分布器与合成气出口之间，气体径向分布筒和气体径向集气筒沿外壳的轴线方向延伸且气体径向集气筒位于气体径向分布筒的中心，气体径向集气筒远离气体分布器的一端与合成气出口连通；所述水冷集束管组合件设在气体径向分布筒和气体径向集气筒之间且沿外壳的轴线方向延伸，水冷集束管组合件的上端通过上封头与循环水出口连通，其下端通过下封头与循环水进口连通；所述水冷集束管组合件由水冷集束管围成一个用于放置催化剂的空腔，所述空腔为上、下两端收缩，中间大的空腔。合成气经合成气入口进入后，通过气体分布器经气体径向分布筒进入水冷集束管间的催化剂发生反应；反应后的合成气进入气体径向集气筒，然后从外壳底部的合成气出口流出；反应产生的热量被水冷集束管中的水带走。
所述水冷集束管由直管弯折后形成，而不是昂贵的双相管材料，减少了制造费用；使用标准件和组合件，减少了焊材的使用。
优选的所述水冷集束管呈拱形弯曲，其包括第一折弯部、第二折弯部、第三折弯部和第四折弯部，第一折弯部、第二折弯部、第三折弯部和第四折弯部的弯折角均为95-175o；采用上述结构有利于在管间填装催化剂，同时使水冷集束管的比冷面积有很大的提高，提高了换热效率；也有利于吸收部分由于内外温度差而造成的膨胀量功能。
所述外壳上方还设有人孔；便于对反应器进行检修。
当反应气以轴向流时，该束管式的水床反应器，包括外壳，外壳的顶部设有合成气入口和循环水出口，外壳的底部设有合成气出口和循环水进口；所述外壳内设有水冷集束管组合件和集气室，所述集气室设在合成气出口处并与合成气出口连通，所述水冷集束管组合件设在合成气入口与集气室之间且沿外壳的轴线方向延伸，水冷集束管组合件的上端通过上封头与循环水出口连通，其下端通过下封头与循环水进口连通；所述水冷集束管组合件由水冷集束管围成一个用于放置催化剂的空腔，所述空腔为上、下两端收缩，中间大的空腔。合成气通过合成气入口进入与水冷集束管间的催化剂发生反应；反应后的合成气进入集气室，然后从外壳底部的合成气出口流出；反应产生的热量被水冷集束管中的水带走。
所述水冷集束管由直管弯折后形成，而不是昂贵的双相管材料，减少了制造费用；使用标准件和组合件，减少了焊材的使用。
优选的所述水冷集束管呈拱形弯曲，其包括第一折弯部、第二折弯部、第三折弯部和第四折弯部，第一折弯部、第二折弯部、第三折弯部和第四折弯部的弯折角均为95-175o；采用上述结构有利于在管间填装催化剂，同时使水冷集束管的比冷面积有很大的提高，提高了换热效率；也有利于吸收部分由于内外温度差而造成的膨胀量功能。
所述外壳上方还设有人孔；便于对反应器进行检修。
本发明具有以下优点：
1、采用水冷集束管的传热方式，由水冷集束管围成一个用于放置催化剂的空腔上、下两端收缩，中间大的空腔；使比冷面积有很大的提高，提高了换热效率；另外采用封头固定方式，减少了水冷集束管的振动，有利于换热。
2、采用气体分布器、气体径向分布筒和气体径向收气管等多向侧流分布技术，使气体不需要借助催化剂床层再次分布，使气体分布更均匀，气体反应更充分，提高催化剂的有效利用率，使得同等生产能力时减少催化剂量和反应器体积，节约成本，可大规模生产。
3、水冷集束管使用直管弯折而成、而不是昂贵的双相管材料，减少了制造费用；水冷集束管焊接在管板上，使用标准件和组合件，减少了焊材的使用，因此水冷集束管组合件和上、下封头连接不易泄漏，保证了本反应器的可靠性。另外水冷集束管组合件由水冷集束管围成一个用于放置催化剂的空腔，所述空腔为上、下两端收缩，中间大的空腔，有利于在管间填装催化剂，也有利于吸收部分由于内外温度差而造成的膨胀量功能。
附图说明
图1为本发明径向流束管式的水床反应器的结构示意图；
图2本发明轴向流束管式的水床反应器的结构示意图；
图3为水冷集束管的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本发明。
参见图1和图3，当反应气以径向流时，该束管式的水床反应器，包括径向流外壳3，径向流外壳3的顶部设有合成气入口1、循环水出口14和人孔2，径向流外壳3设有合成气出口8、循环水进口7和催化剂自卸口6；所述径向流外壳3内设有水冷集束管组合件12、气体分布器15、气体径向分布筒9和气体径向集气筒10；所述气体分布器15设在合成气入口1处，气体径向分布筒9和气体径向集气筒10设在气体分布器15与合成气出口8之间，气体径向分布筒9和气体径向集气筒10沿径向流外壳3的轴线方向延伸且气体径向集气筒10位于气体径向分布筒9的中心，气体径向集气筒10远离气体分布器15的一端与合成气出口8连通。所述水冷集束管组合件12设在气体径向分布筒9和气体径向集气筒10之间且沿径向流外壳3的轴线方向延伸，水冷集束管组合件12的上端通过上封头13与循环水出口14连通，其下端通过下封头5与循环水进口7连通；所述水冷集束管组合件12由水冷集束管17围成一个用于放置催化剂的空腔11，所述空腔11为上、下两端收缩，中间大的空腔；水冷集束管17焊接在管板上。合成气经合成气入口进入后，通过气体分布器经气体径向分布筒进入水冷集束管间的催化剂发生反应；反应后的合成气进入气体径向集气筒，然后从外壳底部的合成气出口流出；反应产生的热量被水冷集束管中的水带走。
所述水冷集束管17由直管弯折后形成，呈拱形弯曲，其包括第一折弯部18、第二折弯部19、第三折弯部20和第四折弯部21，第一折弯部18、第二折弯部19、第三折弯部20和第四折弯部21的弯折角分别为a、b、c、d，a、b、c、d的角度范围均为95-175o；采用上述结构有利于在管间填装催化剂，同时使水冷集束管的比冷面积有很大的提高，提高了换热效率；也有利于吸收部分由于内外温度差而造成的膨胀量功能。
参见图2和图3，当反应气以轴向流时，该束管式的水床反应器，包括轴向流外壳4，轴向流外壳4的顶部设有合成气入口1、循环水出口14和人孔2，轴向流外壳4的底部设有合成气出口8、循环水进口7和催化剂自卸口6；所述轴向流外壳4内设有水冷集束管组合件12和集气室16，所述集气室16设在合成气出口8处并与合成气出口8连通。所述水冷集束管组合件12设在合成气入口1与集气室16之间且沿轴向流外壳4的轴线方向延伸，水冷集束管组合件12的上端通过上封头13与循环水出口14连通，其下端通过下封头5与循环水进口7连通。所述水冷集束管组合件12由水冷集束管17围成一个用于放置催化剂的空腔11，所述空腔11为上、下两端收缩，中间大的空腔；水冷集束管17焊接在管板上。合成气通过合成气入口进入与水冷集束管间的催化剂发生反应；反应后的合成气进入集气室，然后从外壳底部的合成气出口流出；反应产生的热量被水冷集束管中的水带走。
所述水冷集束管17由直管弯折后形成，呈拱形弯曲，其包括第一折弯部18、第二折弯部19、第三折弯部20和第四折弯部21，第一折弯部18、第二折弯部19、第三折弯部20和第四折弯部21的弯折角分别为a、b、c、d，a、b、c、d的角度范围均为95-175o；采用上述结构有利于在管间填装催化剂，同时使水冷集束管的比冷面积有很大的提高，提高了换热效率；也有利于吸收部分由于内外温度差而造成的膨胀量功能。

Claims (8)

1.一种束管式的水床反应器，包括外壳，外壳的顶部设有合成气入口和循环水出口，外壳的底部设有合成气出口和循环水进口；所述外壳内设有水冷集束管组合件、气体分布器、气体径向分布筒和气体径向集气筒；所述气体分布器设在合成气入口处，气体径向分布筒和气体径向集气筒设在气体分布器与合成气出口之间，气体径向分布筒和气体径向集气筒沿外壳的轴线方向延伸且气体径向集气筒位于气体径向分布筒的中心，气体径向集气筒远离气体分布器的一端与合成气出口连通；其特征在于所述水冷集束管组合件设在气体径向分布筒和气体径向集气筒之间且沿外壳的轴线方向延伸，水冷集束管组合件的上端通过上封头与循环水出口连通，其下端通过下封头与循环水进口连通；所述水冷集束管组合件由水冷集束管围成一个用于放置催化剂的空腔，所述空腔为上、下两端收缩，中间大的空腔。
2.根据权利要求1所述的束管式的水床反应器，其特征在于所述水冷集束管由直管弯折后形成。
3.根据权利要求1或2所述的束管式的水床反应器，其特征在于所述水冷集束管呈拱形弯曲，其包括第一折弯部、第二折弯部、第三折弯部和第四折弯部，第一折弯部、第二折弯部、第三折弯部和第四折弯部的弯折角均为95-175o。
4.根据权利要求3所述的束管式的水床反应器，其特征在于所述外壳上方还设有人孔。
5.一种束管式的水床反应器，包括外壳，外壳的顶部设有合成气入口和循环水出口，外壳的底部设有合成气出口和循环水进口；所述外壳内设有水冷集束管组合件和集气室，所述集气室设在合成气出口处并与合成气出口连通，其特征在于所述水冷集束管组合件设在合成气入口与集气室之间且沿外壳的轴线方向延伸，水冷集束管组合件的上端通过上封头与循环水出口连通，其下端通过下封头与循环水进口连通；所述水冷集束管组合件由水冷集束管围成一个用于放置催化剂的空腔，所述空腔为上、下两端收缩，中间大的空腔。
6.根据权利要求5所述的束管式的水床反应器，其特征在于所述水冷集束管由直管弯折后形成。
7.根据权利要求5或6所述的束管式的水床反应器，其特征在于所述水冷集束管呈拱形弯曲，其包括第一折弯部、第二折弯部、第三折弯部和第四折弯部，第一折弯部、第二折弯部、第三折弯部和第四折弯部的弯折角均为95-175o。
8.根据权利要求7所述的束管式的水床反应器，其特征在于所述外壳上方还设有人孔。
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