CN105582856A - 一种双球腔可控移热变换反应器及其co反应方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双球腔可控移热变换反应器及其CO反应方法，进水管设置于承压壳体的底部，所述下球体连接进水管，所述分水球腔设置于下球体内，所述进水管连通分水球腔，所述集水球腔设置于上球体内，所述出水管设置于承压壳体的顶部，所述出水管连通集水球腔，所述换热管有多条，分别连接于上球体和下球体之间；所述反应器内件、气体分布室、气体通道和催化剂框分别设置于上球体和下球体之间。检修人员由进水管、出水管进入分水球腔、集水球腔内部，在不卸除催化剂前提下进行检查、堵漏。很好得解决了现有单管版式、上下联箱式、板式、上下分体小管板式等直接副产蒸汽的变换反应器存在不卸出催化剂无法检查、堵漏的缺陷。

Description

一种双球腔可控移热变换反应器及其CO反应方法

技术领域

本发明涉及一种CO变换反应器，尤其涉及的是一种双球腔可控移热变换反应器及其CO反应方法。

背景技术

CO变换反应器作为化工行业的一种广泛应用反应器，其间，人们对变换反应器进行了多次的改进，由原来全轴向改为全径向，在催化剂床层阻力方面取得很好效果，但催化剂床层仍为绝热反应，催化剂床层分为若干床层，每床层之间采取间接换热或用水冷激。这种间接换热回收变换***热能品位低，回收显热和潜热效率低、催化剂易超温、同时变换还拌有甲烷化等副反应等缺陷。

现有单管版式、上下联箱式、板式、上下分体小管板式等在催化剂床层直接副产蒸汽的变换反应器，只解决了阻力低、催化剂易于自卸、催化剂床层不超温等绝热变换反应器存在的问题。若一旦水路部分出现泄漏，在不卸催化剂前提下难以实现对泄漏点进行检修、堵漏难题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种双球腔可控移热变换反应器及其CO反应方法，实现在不卸出催化剂的前提下进行检查、堵漏。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括承压壳体，以及分别设置于承压壳体内的反应器内件、闭路水路、气体分布室、气体通道和催化剂框，所述闭合水路包括进水管、下球体、换热管、上球体、分水球腔、集水球腔和出水管，所述进水管设置于承压壳体的底部，所述下球体连接进水管，所述分水球腔设置于下球体内，所述进水管连通分水球腔，所述集水球腔设置于上球体内，所述出水管设置于承压壳体的顶部，所述出水管连通集水球腔，所述换热管有多条，分别连接于上球体和下球体之间；所述反应器内件、气体分布室、气体通道和催化剂框分别设置于上球体和下球体之间。

所述承压壳体包括进气接管、出水接管、上封头、封头法兰、紧固件、端部法兰、筒体、支撑环、下封头、出气管短接、催化剂自卸管、进水管短接；所述进气接管、出水接管分别设置于上封头上，所述封头法兰连接上封头，所述端部法兰连接筒体，所述紧固件连接封头法兰和端部法兰，所述支撑环设置筒体的底部内壁上，所述下封头连接于筒体的底部，所述出气管短接、催化剂自卸管、进水管短接分别设置于下封头上。

作为本发明的优选方式之一，所述上封头上开设用于检修人员进出的人孔。

当换热管与上球体、下球体相连接处出现泄漏，在不卸出催化剂的前提下，检修人员可以分别通过出水接管、出水管进入集水球腔或通过进水管短接、进水管进入分水球腔分别对换热管与上球体、下球体相连接处进行检查、堵漏。

作为本发明的优选方式之一，所述封头法兰和端部法兰之间设置Ω密封组件。

所述反应器内件包括扇形密封盖、平盖、气体分布筒，所述气体分布筒的两端分别连接在支撑环和平盖上，所述气体分布筒包覆于换热管之外，所述扇形密封盖设置于平盖上，所述平盖通过密封件连接在上球体上。

所述气体分布室包括集气筒，所述集气筒设置于多条换热管之间，所述集气筒的一端连接在所述气侧球体的顶部，另一端向上悬空设置。集气筒为碳钢或不锈钢制成，在温度变化时，可实现自由伸缩。

所述出水接管、出水管、集水球腔形成用于检修人员检修的空间，所述进水管短接、进水管、分水球腔也形成用于检修人员检修的空间。

所述气体通道包括集气室、气侧球体和出气管，所述出气管连通气侧球体，所述集气室设置于集气筒内，集气筒连通气侧球体，所述气侧球体包覆于下球体上。

所述催化剂框体包括由扇形密封盖、平盖、上球体、换热管、下球体、集气筒、气侧球体组成的用于放置催化剂的空间。

一种使用双球腔可控移热变换反应器的CO反应方法，包括以下步骤：

(1)换热管埋入催化剂床层内，利用换热管内水转换为蒸汽发生相变吸热，将CO和水的催化反应产生的热量，通过换热管内的水循环移出；

(2)吸热后的热水，进入上球体，同时催化剂床层的温度可控；

(3)催化反应后的气体，由气体通道收集然后排出。

本发明相比现有技术具有以下优点：本发明将采用换热管埋在变换催化剂床层内，利用换热管内水转化为蒸汽发生相变吸热原理将CO+H₂O→H₂+CO₂+Q_放变换反应放出热量，并及时移出催化剂床层，确保催化剂床层温度≤380℃，并副产0.8～9.0MPa的饱和蒸汽，有效解决了现有绝热变换反应器回收热能品位低、回收热能效率低、催化剂易超温、甲烷化副反应、催化剂难自卸及工程投资大缺陷；

检修人员由进水管、出水管进入分水球腔、集水球腔内部，在不卸除催化剂前提下进行检查、堵漏。很好得解决了现有单管版式、上下联箱式、板式、上下分体小管板式等直接副产蒸汽的变换反应器存在不卸出催化剂无法检查、堵漏的缺陷；

反应器内件可以单独安装或起吊，在催化剂结块前提下利于废催化剂自卸和清理彻底；

水路采取自然循环，突然停车时，反应器内部残余部分的反应物继续反应，水路也仍然保持循环，并将催化剂床层内部热量移出，确保在突然停车状态反应器的床层温度也不会超出设定温度，有效保护催化剂使用寿命；

反应器内外均设有气体分布器及集气筒，气体分布器内侧及集气筒外侧均设有桥孔板分布板，桥孔板为桥式结构的分布板，分布板上设有分布孔，内外之间采用双项补偿，使径向气体分布误差≤5.0％，确保气体分布均匀；一种双球腔可控移热变换反应器床层整体阻力≤0.01MPa；

采用全径向催化剂床层，易于装置大型化，不仅解决运输难题，同时降低工程投资。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例包括承压壳体，以及分别设置于承压壳体内的反应器内件、闭路水路、气体分布室18、气体通道23和催化剂框21，所述闭合水路包括进水管30、下球体24、换热管17、上球体7、分水球腔25、集水球腔6和出水管4，所述进水管30设置于承压壳体的底部，所述下球体24连接进水管30，所述分水球腔25设置于下球体24内，所述进水管30连通分水球腔25，所述集水球腔6设置于上球体7内，所述出水管4设置于承压壳体的顶部，所述出水管4连通集水球腔6，所述换热管17有多条，分别连接于上球体7和下球体24之间；所述反应器内件、气体分布室18、气体通道23和催化剂框21分别设置于上球体7和下球体24之间，所述下球体24通过支撑座28连接在下封头29上。

承压壳体包括进气接管1、出水接管2、上封头3、封头法兰11、紧固件12、端部法兰14、筒体15、支撑环26、下封头29、出气管短接31、催化剂自卸管32、进水管短接33；所述进气接管1、出水接管2分别设置于上封头3上，所述封头法兰11连接上封头3，所述端部法兰14连接筒体15，所述紧固件12连接封头法兰11和端部法兰14，所述支撑环26设置筒体15的底部内壁上，所述下封头29连接于筒体15的底部，所述出气管短接31、催化剂自卸管32、进水管短接33分别设置于下封头29上。上封头3上开设用于检修人员进出的人孔5。封头法兰11和端部法兰14之间设置Ω密封组件13。

反应器内件包括扇形密封盖9、平盖10、气体分布筒16，所述气体分布筒16的两端分别连接在支撑环26和平盖10上，所述气体分布筒16包覆于换热管17之外，所述扇形密封盖9设置于平盖10上，所述平盖10通过密封件8连接在上球体7上。本实施例的紧固件可选为螺栓连接件。

气体分布室18包括集气筒19，所述集气筒19设置于多条换热管17之间，所述集气筒19的一端连接在所述气侧球体22的顶部，另一端向上悬空设置。

气体通道23包括集气室20、气侧球体22和出气管27，所述出气管27连通气侧球体22，所述集气室20设置于集气筒19内，集气筒19连通气侧球体22，所述气侧球体22包覆于下球体24上。

催化剂框21体包括由扇形密封盖9、平盖10、上球体7、换热管17、下球体24、集气筒19、气侧球体22组成的用于放置催化剂的空间。

一种使用双球腔可控移热变换反应器的CO反应方法，包括以下步骤：

(1)换热管17埋入催化剂床层内，利用换热管17内水转换为蒸汽发生相变吸热，CO+H₂O→H₂+CO₂+Q_放变换反应放出热量，通过换热管17内的水循环移出；

(2)吸热后的热水，进入上球体7，同时催化剂床层的温度可控；

(3)催化反应后的气体，由气体通道23收集然后由出气管27、出气管短接31，从反应器下封头29排出。

水路采取自然循环，突然停车时，反应器内部残余部分的反应物继续反应，水路也仍然保持循环，并将催化剂床层内部热量移出，确保在突然停车状态反应器的床层温度也不会超，有效保护催化剂使用寿命。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双球腔可控移热变换反应器，其特征在于，包括承压壳体，以及分别设置于承压壳体内的反应器内件、闭路水路、气体分布室、气体通道和催化剂框，所述闭合水路包括进水管、下球体、换热管、上球体、分水球腔、集水球腔和出水管，所述进水管设置于承压壳体的底部，所述下球体连接进水管，所述分水球腔设置于下球体内，所述进水管连通分水球腔，所述集水球腔设置于上球体内，所述出水管设置于承压壳体的顶部，所述出水管连通集水球腔，所述换热管有多条，分别连接于上球体和下球体之间；所述反应器内件、气体分布室、气体通道和催化剂框分别设置于上球体和下球体之间。

2.根据权利要求1所述的一种双球腔可控移热变换反应器，其特征在于，所述承压壳体包括进气接管、出水接管、上封头、封头法兰、紧固件、端部法兰、筒体、支撑环、下封头、出气管短接、催化剂自卸管、进水管短接；所述进气接管、出水接管分别设置于上封头上，所述封头法兰连接上封头，所述端部法兰连接筒体，所述紧固件连接封头法兰和端部法兰，所述支撑环设置筒体的底部内壁上，所述下封头连接于筒体的底部，所述出气管短接、催化剂自卸管、进水管短接分别设置于下封头上。

3.根据权利要求2所述的一种双球腔可控移热变换反应器，其特征在于，所述上封头上开设用于检修人员进出的人孔。

4.根据权利要求1所述的一种双球腔可控移热变换反应器，其特征在于，所述封头法兰和端部法兰之间设置Ω密封组件。

5.根据权利要求2所述的一种双球腔可控移热变换反应器，其特征在于，所述反应器内件包括扇形密封盖、平盖、气体分布筒，所述气体分布筒的两端分别连接在支撑环和平盖上，所述气体分布筒包覆于换热管之外，所述扇形密封盖设置于平盖上，所述平盖通过密封件连接在上球体上。

6.根据权利要求5所述的一种双球腔可控移热变换反应器，其特征在于，所述气体分布室包括集气筒，所述集气筒设置于多条换热管管束的中心，所述集气筒的一端连接在所述气侧球体的顶部，另一端向上悬空设置。

7.根据权利要求6所述的一种双球腔可控移热变换反应器，其特征在于，所述气体通道包括集气室、气侧球体和出气管，所述出气管连通气侧球体，所述集气室设置于集气筒内，集气筒连通气侧球体，所述气侧球体包覆于下球体上。

8.根据权利要求7所述的一种双球腔可控移热变换反应器，其特征在于，所述催化剂框体包括由扇形密封盖、平盖、上球体、换热管、下球体、集气筒、气侧球体组成的用于放置催化剂的空间。

9.根据权利要求7所述的一种双球腔可控移热变换反应器，其特征在于，所述出水接管、出水管、集水球腔形成用于检修人员检修的空间，所述进水管短接、进水管、分水球腔也形成用于检修人员检修的空间。

10.一种使用权利要求1～9任一项所述双球腔可控移热变换反应器的CO反应方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)换热管埋入催化剂床层内，利用换热管内水转换为蒸汽发生相变吸热，将CO和水的催化反应产生的热量，通过换热管内的水循环移出；

(2)吸热后的热水，进入上球体，同时催化剂床层的温度可控；

(3)催化反应后的气体，由气体通道收集然后排出。