CN108421502B - 一种螺盘型气体分布器及其应用的反应器 - Google Patents

一种螺盘型气体分布器及其应用的反应器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种螺盘型气体分布器及其应用的反应器，该螺盘型气体分布器包括分布器本体，分布器本体由沿螺旋型排布的一根或多根封闭的方管构成，一根或多根封闭的方管的内腔构成螺旋型的螺盘通道，分布器本体的中部设置有腔体，贯穿分布器本体的径向设置有多根封闭的总方管，多根总方管分别与螺盘通道和腔体相通，分布器本体上开设有一组或多组并行的换热管安装孔组，每组换热管安装孔组由沿分布器本体呈螺旋型等间距排布的多个安装孔组成，每个安装孔处安装有一根换热管，多根换热管分别与螺盘通道相通。该气体分布器结构简单，布气均匀、可靠，其应用的反应器结构简单、装配方便、空间利用率高、布气均匀、催化剂装卸料方便、反应高效。

Description

一种螺盘型气体分布器及其应用的反应器
技术领域
本发明涉及一种化工设备，具体涉及一种螺盘型气体分布器及其应用的反应器。
背景技术
一般对于需要换热的反应器都设有换热管。普通的换热管排列形式为正三角形排列、转角正三角形排列、正方形排列和转角正方形排列，这些布管形式单一，换热管分布不够均匀。对于催化剂在壳程的反应器，换热管的管程内通合成气，壳程内装填催化剂，存在的问题是不利于布置催化剂卸料孔，催化剂的装卸比较困难。此外，现有的反应器采用总环管+换热管结构，换热管与环管间焊缝密集，不易检测，易发生泄露，且弯管处容易形成局部高温。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种螺盘型气体分布器及其应用的反应器。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种螺盘型气体分布器，包括分布器本体，所述的分布器本体由沿螺旋型排布的一根或多根封闭的方管构成，所述的一根或多根封闭的方管的内腔构成螺旋型的螺盘通道，所述的分布器本体的中部设置有腔体，贯穿所述的分布器本体的径向设置有多根封闭的总方管，所述的多根总方管分别与所述的螺盘通道和所述的腔体相通，构成所述的螺盘型气体分布器的径向相邻的方管之间具有间隙，从而所述的螺盘型气体分布器上形成螺旋型间隙，所述的分布器本体上开设有一组或多组并行的换热管安装孔组，每组所述的换热管安装孔组由沿所述的分布器本体呈螺旋型等间距排布的多个安装孔组成，每个所述的安装孔处安装有一根换热管，多根所述的换热管分别与所述的螺盘通道相通。
本发明的螺盘型气体分布器结构简单，布气均匀、可靠。该气体分布器由沿螺旋型排布的一根或多根封闭的方管构成，轴向尺寸小，有利于反应器的空间节约。安装使用后，换热管在该气体分布器上的布管形式为螺旋型等间距排布，分布均匀，有利于冷却介质和反应气均匀进出反应区，此外，构成螺盘型气体分布器的径向相邻的方管之间形成的螺旋型间隙可作为催化剂的装料和卸料通道，从而有效解决反应器中催化剂装卸困难的问题。
一种反应器，包括筒体，所述的筒体的两端分别连接有上封头和下封头，所述的筒体内设置有反应区，所述的筒体的上部和下部分别安装有一个螺盘型气体分布器，两个所述的螺盘型气体分布器分别位于所述的反应区的正上方和正下方，每个所述的螺盘型气体分布器包括分布器本体，所述的分布器本体由沿螺旋型排布的一根或多根封闭的方管构成，所述的一根或多根封闭的方管的内腔构成螺旋型的螺盘通道，所述的分布器本体的中部设置有腔体，贯穿所述的分布器本体的径向设置有多根封闭的总方管，所述的多根总方管分别与所述的螺盘通道和所述的腔体相通，构成所述的螺盘型气体分布器的径向相邻的方管之间具有间隙，从而所述的螺盘型气体分布器上形成螺旋型间隙，所述的分布器本体上开设有一组或多组并行的换热管安装孔组，每组所述的换热管安装孔组由沿所述的分布器本体呈螺旋型等间距排布的多个安装孔组成，每个所述的安装孔处安装有一根直立设置的换热管，所述的换热管的上端和下端分别安装在一个所述的安装孔内，多根所述的换热管的上端和下端分别与一个所述的螺盘通道相通，所述的上封头上设置有冷却介质出口、反应气进气口和催化剂装料口，所述的下封头上设置有冷却介质入口和反应气出气口，所述的催化剂装料口、上部螺盘型气体分布器上的螺旋型间隙、多根换热管的壳程、下部螺盘型气体分布器上的螺旋型间隙和反应气出气口依次相通，下部螺盘型气体分布器的腔体与所述的冷却介质出口相通，上部螺盘型气体分布器的腔体与所述的冷却介质入口相通。
本发明的反应器具有结构简单、装配方便、空间利用率高、布气均匀、催化剂装卸料方便、反应高效的优点。
本发明的反应器使用时，预先通过催化剂装料口向多根换热管的壳程装填催化剂，再将反应气经反应气进气口引入反应器，反应气通过上部螺盘型气体分布器上的螺旋型间隙进入多根换热管的壳程，在反应区反应后，通过下部螺盘型气体分布器上的螺旋型间隙后进入反应气出气口，排出反应器。反应进行的同时，经冷却介质入口向反应器引入冷却介质，冷却介质到达下部螺盘型气体分布器的腔体内，经多根总方管分布到螺盘通道内，并由此进入多根换热管的管程，冷却介质在多根换热管内自下而上穿过反应区并与反应气充分换热后到达上部螺盘型气体分布器的螺盘通道内，由上部螺盘型气体分布器的多根总方管汇集后进入冷却介质出口，排出反应器。
反应过程中，通过两个螺盘型气体分布器均匀布气，换热管沿螺旋型等间距排布，换热管分布均匀，有利于冷却介质和反应气均匀进出反应区，避免反应区内局部高温区的产生，且气体在反应区内沿螺旋型等间距排布的直立的换热管轴向流动，所受冲击和压降小。构成螺盘型气体分布器的径向相邻的方管之间形成的螺旋型间隙作为催化剂的装料和卸料通道，可有效解决反应器中催化剂装卸困难的问题。
在实际应用中，可根据需要调节方管间的间隙大小和多个安装孔间的间距大小，从而有效避免局部高温区的产生。分布器本体上可开设一组或多组并行的换热管安装孔组，从而在分布器本体上安装一组或多组并行的换热管，确保布气效率，改善布气效果。
作为优选，所述的筒体内安装有卸料斗，所述的卸料斗位于下部螺盘型气体分布器的正下方，所述的卸料斗上开设有与所述的反应气出气口相通的出气孔。
作为优选，所述的上封头与所述的筒体之间安装有上管板，所述的筒体与所述的下封头之间安装有下管板，两个所述的螺盘型气体分布器分别安装在所述的上管板和所述的下管板上，所述的上管板上设置有多个沿螺旋型排布的装料孔，所述的多个装料孔的正投影落在所述的上管板上安装的螺盘型气体分布器的螺旋型间隙上，所述的多个装料孔分别与所述的多根换热管的壳程和上部螺盘型气体分布器上的螺旋型间隙相通，所述的下管板上设置有多个沿螺旋型排布的卸料孔，所述的多个卸料孔的正投影落在所述的下管板上安装的螺盘型气体分布器的螺旋型间隙上，所述的多个卸料孔分别与所述的多根换热管的壳程和下部螺盘型气体分布器上的螺旋型间隙相通。上述装料孔及卸料孔的设计，便于催化剂的装卸，并提高反应器的空间利用率。
作为优选，所述的筒体内安装有卸料斗，所述的卸料斗位于所述的下管板上安装的螺盘型气体分布器的正下方，所述的卸料斗上开设有与所述的反应气出气口相通的出气孔。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明公开的螺盘型气体分布器结构简单，布气均匀、可靠。该气体分布器由沿螺旋型排布的一根或多根封闭的方管构成，轴向尺寸小，有利于反应器的空间节约。安装使用后，换热管在该气体分布器上的布管形式为螺旋型等间距排布，分布均匀，有利于冷却介质和反应气均匀进出反应区，此外，构成螺盘型气体分布器的径向相邻的方管之间形成的螺旋型间隙可作为催化剂的装料和卸料通道，从而有效解决反应器中催化剂装卸困难的问题。
2、本发明公开的反应器采用了螺盘型气体分布器，该反应器结构简单、装配方便、空间利用率高、布气均匀、催化剂装卸料方便、反应高效。反应过程中，通过两个螺盘型气体分布器均匀布气，换热管沿螺旋型等间距排布，换热管分布均匀，有利于冷却介质和反应气均匀进出反应区，避免反应区内局部高温区的产生，且气体在反应区内沿螺旋型等间距排布的直立的换热管轴向流动，所受冲击和压降小。构成螺盘型气体分布器的径向相邻的方管之间形成的螺旋型间隙作为催化剂的装料和卸料通道，可有效解决反应器中催化剂装卸困难的问题。
附图说明
图1为实施例中反应器的结构示意图；
图2为放大4倍后的图1中A-A剖视图；
图3为实施例中螺盘型气体分布器与下管板的局部结构连接示意图；
图4为安装有换热管的实施例5中螺盘型气体分布器的俯视图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1，一种反应器，如图1～图3所示，包括筒体1，筒体1的两端分别连接有上封头11和下封头12，筒体1内设置有反应区，筒体1的上部和下部分别安装有一个螺盘型气体分布器，两个螺盘型气体分布器分别位于反应区的正上方和正下方，每个螺盘型气体分布器包括分布器本体2，分布器本体2由沿螺旋型排布的多根封闭的方管21构成，多根封闭的方管21的内腔构成螺旋型的螺盘通道22，分布器本体2的中部设置有腔体23，贯穿分布器本体2的径向设置有八根封闭的总方管20，八根总方管20分别与螺盘通道22和腔体23相通，构成螺盘型气体分布器的径向相邻的方管之间具有间隙，从而螺盘型气体分布器上形成螺旋型间隙26，分布器本体2上开设有一组并行的换热管安装孔组24，每组换热管安装孔组24由沿分布器本体2呈螺旋型等间距排布的多个安装孔25组成，每个安装孔25处安装有一根直立设置的换热管3，换热管3的上端和下端分别安装在一个安装孔25内，多根换热管3的上端和下端分别与一个螺盘通道22相通，上封头11上设置有冷却介质出口4、反应气进气口5和催化剂装料口6，下封头12上设置有冷却介质入口7和反应气出气口8，催化剂装料口6、上部螺盘型气体分布器上的螺旋型间隙26、多根换热管3的壳程、下部螺盘型气体分布器上的螺旋型间隙26和反应气出气口8依次相通，下部螺盘型气体分布器的腔体23与冷却介质出口4相通，上部螺盘型气体分布器的腔体23与冷却介质入口7相通，筒体1内安装有卸料斗15，卸料斗15位于下部螺盘型气体分布器的正下方，卸料斗15上开设有与反应气出气口8相通的出气孔（图中未示出）。
实施例2一种反应器，如图1～图3所示，包括筒体1，筒体1的两端分别连接有上封头11和下封头12，筒体1内设置有反应区，上封头11与筒体1之间安装有上管板13，筒体1与下封头12之间安装有下管板14，筒体1的上部和下部分别安装有一个螺盘型气体分布器，两个螺盘型气体分布器分别安装在上管板13和下管板14上，两个螺盘型气体分布器分别位于反应区的正上方和正下方，每个螺盘型气体分布器包括分布器本体，分布器本体由沿螺旋型排布的多根封闭的方管21构成，多根封闭的方管21的内腔构成螺旋型的螺盘通道22，分布器本体的中部设置有腔体23，贯穿分布器本体的径向设置有八根封闭的总方管20，八根总方管20分别与螺盘通道22和腔体23相通，构成螺盘型气体分布器的径向相邻的方管之间具有间隙，从而螺盘型气体分布器上形成螺旋型间隙26，分布器本体上开设有一组并行的换热管3安装孔组24，每组换热管3安装孔组24由沿分布器本体呈螺旋型等间距排布的多个安装孔25组成，每个安装孔25处安装有一根直立设置的换热管3，换热管3的上端和下端分别安装在一个安装孔25内，多根换热管3的上端和下端分别与一个螺盘通道22相通，上封头11上设置有冷却介质出口4、反应气进气口5和催化剂装料口6，下封头12上设置有冷却介质入口7和反应气出气口8，催化剂装料口6、上部螺盘型气体分布器上的螺旋型间隙26、多根换热管3的壳程、下部螺盘型气体分布器上的螺旋型间隙26和反应气出气口8依次相通，下部螺盘型气体分布器的腔体23与冷却介质出口4相通，上部螺盘型气体分布器的腔体23与冷却介质入口7相通，筒体1内安装有卸料斗15，卸料斗15位于下管板14上安装的螺盘型气体分布器的正下方，卸料斗15上开设有与反应气出气口8相通的出气孔（图中未示出）。
实施例2中，上管板13上设置有多个沿螺旋型排布的装料孔16，多个装料孔16的正投影落在上管板13上安装的螺盘型气体分布器的螺旋型间隙26上，多个装料孔16分别与多根换热管3的壳程和上部螺盘型气体分布器上的螺旋型间隙26相通，下管板14上设置有多个沿螺旋型排布的卸料孔17，多个卸料孔17的正投影落在下管板14上安装的螺盘型气体分布器的螺旋型间隙26上，多个卸料孔17分别与多根换热管3的壳程和下部螺盘型气体分布器上的螺旋型间隙26相通。
实施例3，一种反应器，与实施例2的反应器的结构基本相同，不同之处在于，实施例3中，参见图4，分布器本体2上开设有两组换热管3安装孔组24，贯穿分布器本体2的径向设置有四根封闭的总方管20。
实施例4，一种螺盘型气体分布器，参见图2，包括分布器本体2，分布器本体2由沿螺旋型排布的多根封闭的方管21构成，多根封闭的方管21的内腔构成螺旋型的螺盘通道22，分布器本体2的中部设置有腔体23，贯穿分布器本体2的径向设置有多根封闭的总方管20，多根总方管20分别与螺盘通道22和腔体23相通，构成螺盘型气体分布器的径向相邻的方管21之间具有间隙，从而螺盘型气体分布器上形成螺旋型间隙26，分布器本体上开设有一组并行的换热管安装孔组24，每组换热管安装孔组24由沿分布器本体呈螺旋型等间距排布的多个安装孔25组成，每个安装孔25处安装有一根换热管3，多根换热管3分别与螺盘通道22相通。
实施例5，一种螺盘型气体分布器，与实施例4的螺盘型气体分布器的结构基本相同，不同之处在于，实施例4中，如图4所示，分布器本体2上开设有两组并行的换热管3安装孔组24，贯穿分布器本体2的径向设置有四根封闭的总方管20。
上述实施例1～实施例3的反应器的工作过程为：使用时，预先通过催化剂装料口6向多根换热管3的壳程装填催化剂，再将反应气经反应气进气口5引入反应器，反应气通过上部螺盘型气体分布器上的螺旋型间隙26进入多根换热管3的壳程，在反应区反应后，通过下部螺盘型气体分布器上的螺旋型间隙26后进入反应气出气口8，排出反应器。反应进行的同时，经冷却介质入口7向反应器引入冷却介质，冷却介质到达下部螺盘型气体分布器的腔体23内，经多根总方管20分布到螺盘通道22内，并由此进入多根换热管3的管程，冷却介质在多根换热管3内自下而上穿过反应区并与反应气充分换热后到达上部螺盘型气体分布器的螺盘通道22内，由上部螺盘型气体分布器的多根总方管20汇集后进入冷却介质出口4，排出反应器。反应过程中，通过两个螺盘型气体分布器均匀布气，换热管3沿螺旋型等间距排布，换热管3分布均匀，有利于冷却介质和反应气均匀进出反应区，避免反应区内局部高温区的产生，且气体在反应区内沿螺旋型等间距排布的直立的换热管3轴向流动，所受冲击和压降小。构成螺盘型气体分布器的径向相邻的方管21之间形成的螺旋型间隙26作为催化剂的装料和卸料通道，可有效解决反应器中催化剂装卸困难的问题。

Claims (4)

1.一种反应器的使用方法，其特征在于：预先通过催化剂装料口向多根换热管的壳程装填催化剂，再将反应气经反应气进气口引入反应器，反应气通过上部螺盘型气体分布器上的螺旋型间隙进入多根换热管的壳程，在反应区反应后，通过下部螺盘型气体分布器上的螺旋型间隙后进入反应气出气口，排出反应器；反应进行的同时，经冷却介质入口向反应器引入冷却介质，冷却介质到达下部螺盘型气体分布器的腔体内，经多根总方管分布到螺盘通道内，并由此进入多根换热管的管程，冷却介质在多根换热管内自下而上穿过反应区并与反应气充分换热后到达上部螺盘型气体分布器的螺盘通道内，由上部螺盘型气体分布器的多根总方管汇集后进入冷却介质出口，排出反应器；所述的反应器包括筒体，所述的筒体的两端分别连接有上封头和下封头，所述的筒体内设置有反应区，所述的筒体的上部和下部分别安装有一个螺盘型气体分布器，两个所述的螺盘型气体分布器分别位于所述的反应区的正上方和正下方，每个所述的螺盘型气体分布器包括分布器本体，所述的分布器本体由沿螺旋型排布的一根或多根封闭的方管构成，所述的一根或多根封闭的方管的内腔构成螺旋型的螺盘通道，所述的分布器本体的中部设置有腔体，贯穿所述的分布器本体的径向设置有多根封闭的总方管，所述的多根总方管分别与所述的螺盘通道和所述的腔体相通，构成所述的螺盘型气体分布器的径向相邻的方管之间具有间隙，从而所述的螺盘型气体分布器上形成螺旋型间隙，所述的分布器本体上开设有一组或多组并行的换热管安装孔组，每组所述的换热管安装孔组由沿所述的分布器本体呈螺旋型等间距排布的多个安装孔组成，每个所述的安装孔处安装有一根直立设置的换热管，所述的换热管的上端和下端分别安装在一个所述的安装孔内，多根所述的换热管的上端和下端分别与一个所述的螺盘通道相通，所述的上封头上设置有冷却介质出口、反应气进气口和催化剂装料口，所述的下封头上设置有冷却介质入口和反应气出气口，所述的催化剂装料口、上部螺盘型气体分布器上的螺旋型间隙、多根换热管的壳程、下部螺盘型气体分布器上的螺旋型间隙和反应气出气口依次相通，下部螺盘型气体分布器的腔体与所述的冷却介质出口相通，上部螺盘型气体分布器的腔体与所述的冷却介质入口相通。
2.根据权利要求1所述的一种反应器的使用方法，其特征在于：所述的筒体内安装有卸料斗，所述的卸料斗位于下部螺盘型气体分布器的正下方，所述的卸料斗上开设有与所述的反应气出气口相通的出气孔。
3.根据权利要求1所述的一种反应器的使用方法，其特征在于：所述的上封头与所述的筒体之间安装有上管板，所述的筒体与所述的下封头之间安装有下管板，两个所述的螺盘型气体分布器分别安装在所述的上管板和所述的下管板上，所述的上管板上设置有多个沿螺旋型排布的装料孔，所述的多个装料孔的正投影落在所述的上管板上安装的螺盘型气体分布器的螺旋型间隙上，所述的多个装料孔分别与所述的多根换热管的壳程和上部螺盘型气体分布器上的螺旋型间隙相通，所述的下管板上设置有多个沿螺旋型排布的卸料孔，所述的多个卸料孔的正投影落在所述的下管板上安装的螺盘型气体分布器的螺旋型间隙上，所述的多个卸料孔分别与所述的多根换热管的壳程和下部螺盘型气体分布器上的螺旋型间隙相通。
4.根据权利要求3所述的一种反应器的使用方法，其特征在于：所述的筒体内安装有卸料斗，所述的卸料斗位于所述的下管板上安装的螺盘型气体分布器的正下方，所述的卸料斗上开设有与所述的反应气出气口相通的出气孔。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101249407A (zh) * 2008-04-10 2008-08-27 华东理工大学 副产蒸汽的组合式轴向流动气固相固定床催化反应器

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CN101249407A (zh) * 2008-04-10 2008-08-27 华东理工大学 副产蒸汽的组合式轴向流动气固相固定床催化反应器

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