CN108489322A - 管束支撑结构及列管式固定床反应器 - Google Patents

管束支撑结构及列管式固定床反应器 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种管束支撑结构及列管式固定床反应器，管束支撑结构为整圆形折流板，整圆形折流板上设置多个通气孔和多个管孔；多个通气孔沿整圆形折流板的端面外周边缘间隔设置，且每个通气孔的轴线均与整圆形折流板的轴线平行，每个通气孔的外周均间隔均布有多个过流孔；多个管孔均布在整圆形折流板的端面上，每个管孔的轴线均与整圆形折流板的轴线平行，且多个管孔均位于多个通气孔形成的圆周内侧，每个管孔的外周均间隔均布有多个过流孔。本发明的有益效果是，设置过流孔和通气孔，可以使饱和水及蒸汽混合物快速沿设备轴向流过整圆形折流板，能够使壳程液体压降减小，并减小同一截面上换热管间的温差，避免局部过热，提高换热效率。

Description

管束支撑结构及列管式固定床反应器
技术领域
本发明涉及一种管束支撑结构，还涉及一种列管式固定床反应器。
背景技术
列管式固定床反应器用于气-固相催化反应过程,化学反应发生在充填催化剂的换热管(或称为管束)内，以放热反应过程为例，换热管内的气体经固体床向外传热，壳程通过换热介质移出和回收热量。壳程管束支撑物是壳程的关键结构，现有的列管式固定床反应器的壳程管束支撑主要采用单弓形、双弓形和三弓形及圆盘-圆环形折流板。壳程管束支撑采用单弓形、双弓形和三弓形及圆盘-圆环形折流板，具体见GB/T151-2014第6.8.2.1.1。
壳程管束支撑的首要作用是支撑管束，由于现有单弓形、双弓形和三弓形及圆盘-圆环形折流板是分块互补的非全支撑结构，流体沿折流板缺口绕行，导致流体频繁转向，形成近似垂直于换热管的横向流动，流体流程加长，压力降增大；流体的横向流动是诱发管子震动的主要原因，频繁转向产生流动死区影响传热，并进一步导致结垢和腐蚀，并造成泄漏等事故。另外，分块互补的非全支撑结构使得换热管无支撑跨距为间隔折流板间距，比等间距布置的全支撑板大了一倍，而无支撑跨距决定了换热管的受压失稳当量长度，在管板设计中影响管板厚度，导致经济成本的增加。同时折流板结构对汽化蒸汽及时排出不利，容易聚集并造成管束局部过热，影响催化剂活性。
发明内容
本发明提供了一种管束支撑结构及列管式固定床反应器，以达到使流体流动更加流畅的目的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种管束支撑结构，管束支撑结构为整圆形折流板，整圆形折流板上设置有多个通气孔和多个管孔；多个通气孔沿整圆形折流板的端面外周边缘间隔设置，且每个通气孔的轴线均与整圆形折流板的轴线平行，每个通气孔的外周均间隔均布有多个过流孔；多个管孔间隔均布在整圆形折流板的端面上，每个管孔的轴线均与整圆形折流板的轴线平行，且多个管孔均位于多个通空气形成的圆周内侧，每个管孔的外周均间隔均布有多个过流孔。
进一步地，相邻的两个管孔之间设置有两个过流孔，两个过流孔相对于相邻的两个管孔的轴线连线对称设置，且两个管孔的轴线连线中点与两个过流孔轴线连线中点重合。
进一步地，相邻的通气孔与管孔之间设置有两个过流孔，两个过流孔相对于通气孔与管孔的轴线连线对称设置，且通气孔与管孔的轴线连线中点与两个过流孔轴线连线中点重合。
进一步地，整圆形折流板上还设置有多个间隔设置的拉杆孔，每个拉杆孔的轴线与整圆形折流板的轴线平行，且多个拉杆孔均位于多个通空气形成的圆周内侧，每个拉杆孔的外周均间隔均布有多个过流孔。
进一步地，相邻的拉杆孔与管孔之间设置有两个过流孔，两个过流孔相对于拉杆孔与管孔的轴线连线对称设置，且拉杆孔与管孔的轴线连线中点与两个过流孔轴线连线中点重合。
进一步地，通气孔的直径与管孔的直径相同，拉杆孔的直径小于通气孔的直径，且拉杆孔的直径大于过流孔的直径。
本发明还提供了一种列管式固定床反应器，包括两个管箱、两个管板、管束、壳程筒体和管束支撑结构，管束支撑结构为上述的管束支撑结构，两个管箱间隔设置，每个管箱上分别焊接固定有一个管板，管束的两端分别固定在两个管板上，壳程壳体间隔罩设在管束外，管束及管束支撑结构位于壳程壳体内。
本发明的有益效果是，设置过流孔和通气孔，可以使用于散热的饱和水及蒸汽混合物快速流过整圆形折流板，能够使液体压降减小，同时，由于液体流向与通气孔和过流孔的轴线方向一致，使饱和水及蒸汽混合物不会产生流动死区而无法传热，可以有效提高散热效率，适合大直径列管式固定床反应器，换热均匀，能够减小同一截面上换热管间的温差，避免局部过热。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2是图1中A部放大图。
图中附图标记：1、通气孔；2、过流孔；3、管孔；4、拉杆孔。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种管束支撑结构，该管束支撑结构为整圆形折流板，整圆形折流板上设置有多个通气孔1和多个用于穿设管束的管孔3。多个通气孔1沿整圆形折流板的端面外周边缘间隔设置，且每个通气孔1的轴线均与整圆形折流板的轴线平行，每个通气孔1的外周均间隔均布有多个过流孔2。多个管孔3间隔均布在整圆形折流板的端面上，每个管孔3的轴线均与整圆形折流板的轴线平行，且多个管孔3均位于多个通气孔1形成的圆周内侧，每个管孔3的外周均间隔均布有多个过流孔2。
设置过流孔2和通气孔1，可以使用于散热的饱和水及蒸汽混合物快速流过整圆形折流板，能够使液体压降减小，同时，由于液体流向与通气孔1和过流孔2的轴线方向一致，使饱和水及蒸汽混合物不会产生流动死区而无法传热，可以有效提高散热效率，适合大直径列管式固定床反应器，换热均匀，能够减小同一截面上换热管间的温差，避免局部过热。
同时，通过将通气孔1和过流孔2沿整圆形折流板的轴线方向设置，可以有效避免流体发生折流(横向流动，即流动方向与管束的轴线具有夹角)而导致穿设在管孔3的管束震动。而且，设置通气孔1，能够有效使水蒸汽和液体混合物穿过，避免因阻力而导致液体和水蒸汽混合物压降增大的问题。
如图2所示，相邻的两个管孔3之间设置有两个过流孔2，两个过流孔2相对于相邻的两个管孔3的轴线连线对称设置，且两个管孔3的轴线连线中点与两个过流孔2轴线连线中点重合。即两个管孔3的轴线连线与两个过流孔2的轴线连线互相垂直相交且中点重合。
将该过流孔2设置成上述结构，目的是保证最大的过流面积的同时，确保整圆形折流板的整体支撑强度，不会因为相邻镂空通孔过近而发生应力集中，从而引起整圆形折流板损毁。
相同地，相邻的通气孔1与管孔3之间设置有两个过流孔2，两个过流孔2相对于通气孔1与管孔3的轴线连线对称设置，且通气孔1与管孔3的轴线连线中点与两个过流孔2轴线连线中点重合。
其中，需要说明的是，在整圆形折流板的外周具有人为划分的小孔限定圆，上述过流孔均设置在该小孔限定圆内，且该小孔限定圆的直径小于整圆形折流板的直径。而本发明实施例中，上述整圆形折流板的直径与配合的管程壳体的内径大小相同。
优选地，整圆形折流板上还设置有多个间隔设置的拉杆孔4，每个拉杆孔4的轴线与整圆形折流板的轴线平行，且多个拉杆孔4均位于多个通空气1形成的圆周内侧，每个拉杆孔4的外周均间隔均布有多个过流孔2。
上述拉杆孔4用于安装拉杆，以固定整圆形折流板，其中拉杆孔4的数量和分布方式根据不同的需要进行选取，具体选取方式为本领域常规技术手段，此处不对其进行详细说明。
其中，需要说明的是，上述通气孔1、过流孔2、管孔3和拉杆孔4均为贯穿孔。
进一步地，相邻的拉杆孔4与管孔3之间设置有两个过流孔2，两个过流孔2相对于拉杆孔4与管孔3的轴线连线对称设置，且拉杆孔4与管孔3的轴线连线中点与两个过流孔2轴线连线中点重合。在拉杆孔4处设置过流孔2目的是增加过流面积，从而有效降低流体压降。
本发明实施例中，通气孔1的直径与管孔3的直径相同，拉杆孔4的直径小于通气孔1的直径，且拉杆孔4的直径大于过流孔2的直径。
本发明还提供了一种列管式固定床反应器，包括两个管箱、两个管板、管束、壳程筒体和管束支撑结构，管束支撑结构为上述的管束支撑结构，两个管箱间隔设置，每个管箱上分别焊接固定有一个管板，管束的两端分别固定在两个管板上，壳程壳体间隔罩设在管束外，管束及管束支撑结构位于壳程筒体内。
其中，上述两个管箱、两个管板、管束和壳程壳体均为现有技术，具体结构此处不再进行详细说明。上述管束支撑结构为整圆形折流板，该整圆形折流板的直径比壳程壳体的内径稍小，即整圆形折流板能够被支撑于壳程壳体内。上述管束为多个换热管的集合，每个换热管对应穿插在一个管孔3内，壳程壳体在组装好后呈两端开口的桶状结构，内部通入饱和水用于管束的降温换热。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：设置过流孔2和通气孔1，可以使用于散热的饱和水及蒸汽混合物快速流过整圆形折流板，能够使液体压降减小，同时，由于液体流向与通气孔1和过流孔2的轴线方向一致，使饱和水及蒸汽混合物不会产生流动死区而无法传热，可以有效提高散热效率，适合大直径列管式固定床反应器，换热均匀，避免局部过热。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。

Claims (7)

1.一种管束支撑结构，其特征在于，所述管束支撑结构为整圆形折流板，整圆形折流板上设置有多个通气孔(1)和多个管孔(3)；
多个通气孔(1)沿所述整圆形折流板的端面外周边缘间隔设置并贯通所述整圆形折流板，且每个通气孔(1)的轴线均与所述整圆形折流板的轴线平行，每个通气孔(1)的外周均间隔均布有多个过流孔(2)；
多个管孔(3)间隔均布在所述整圆形折流板的端面上并贯通所述整圆形折流板，每个管孔(3)的轴线均与所述整圆形折流板的轴线平行，且多个管孔(3)均位于多个通气孔(1)形成的圆周内侧，每个管孔(3)的外周均间隔均布有多个过流孔(2)。
2.根据权利要求1所述的管束支撑结构，其特征在于，相邻的两个管孔(3)之间设置有两个过流孔(2)，两个过流孔(2)相对于相邻的两个管孔(3)的轴线连线对称设置，且两个管孔(3)的轴线连线中点与两个过流孔(2)轴线连线中点重合。
3.根据权利要求1所述的管束支撑结构，其特征在于，相邻的通气孔(1)与管孔(3)之间设置有两个过流孔(2)，两个过流孔(2)相对于通气孔(1)与管孔(3)的轴线连线对称设置，且通气孔(1)与管孔(3)的轴线连线中点与两个过流孔(2)轴线连线中点重合。
4.根据权利要求1所述的管束支撑结构，其特征在于，所述整圆形折流板上还设置有多个间隔设置的拉杆孔(4)，每个拉杆孔(4)的轴线与所述整圆形折流板的轴线平行，且多个拉杆孔(4)均位于多个通气孔(1)形成的圆周内侧，每个拉杆孔(4)的外周均间隔均布有多个过流孔(2)。
5.根据权利要求4所述的管束支撑结构，其特征在于，相邻的拉杆孔(4)与管孔(3)之间设置有两个过流孔(2)，两个过流孔(2)相对于拉杆孔(4)与管孔(3)的轴线连线对称设置，且拉杆孔(4)与管孔(3)的轴线连线中点与两个过流孔(2)轴线连线中点重合。
6.根据权利要求4所述的管束支撑结构，其特征在于，通气孔(1)的直径与管孔(3)的直径相同，拉杆孔(4)的直径小于通气孔(1)的直径，且拉杆孔(4)的直径大于过流孔(2)的直径。
7.一种列管式固定床反应器，包括两个管箱、两个管板、管束、壳程壳体和管束支撑结构，其特征在于，所述管束支撑结构为根据权利要求1至6中任一项所述的管束支撑结构，两个所述管箱间隔设置，每个所述管箱上分别焊接固定有一个所述管板，所述管束的两端分别固定在两个所述管板上，所述壳程壳体间隔罩设在所述管束外，所述管束及所述管束支撑结构位于所述壳程筒体内。
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