CN111468043B - 一种床层温度均匀分布的固定床反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种床层温度均匀分布的固定床反应器，包括反应器本体，所述反应器本体内安装与多个反应管，且反应器本体顶部和底部分别开有进料口和出料口，所述反应器本体内固定有两个挡板，且通过两个挡板将反应器本体分成三个反应腔室，所述反应腔室两侧分别安装有进液口和出液口，且反应腔室内安装有保证内部温度均匀的温度均匀调节装置，本发明通过两个挡板将反应器本体分成三个独立的反应腔室，有效的减少反应管轴向温度的温差，同时利用反应腔室内的两个温度均匀调节装置，有效的反应腔室内的不同区域温度进行检测，并通过改变冷却液的输入位置与排出位置实现对高温区域进行优先冷却处理，从而实现对反应腔室内不同区域温度的调节。

Description

一种床层温度均匀分布的固定床反应器

技术领域

本发明涉及固定床反应器技术领域，具体为一种床层温度均匀分布的固定床反应器。

背景技术

固定床反应器在化学工业以及石油工业中有着广泛的应用，甲醇制汽油、甲醇制丙烯、蒸汽重整、甲醇合成、费托合成等反应过程通常都在固定床中进行，这些过程都是强放热过程，控制反应温度是维持较高反应转化率以及选择性的关键，反应过程中生成的热量需要及时从床层移除，因而反应器选型、设计以及监控对这些过程至关重要。

列管式固定床反应器通过多根反应器并联，在管内装填催化剂进行反应，冷却介质在管外流动进行移热，列管式固定床反应器相对于普通固定床反应器传热面积更大，更加适合放热量大的反应过程。然而，一些放热量大的化学反应在不适当工艺条件下，仍容易产生温度失控的现象，其后果往往是灾难性的。

在部分反应放热剧烈的情况下，热量的导出会受到反应管传热的限制，从而在反应管轴向和径向内形成较大的温度梯度，有可能使催化剂因局部过热结焦、副反应增多、催化剂利用率下降。例如采用固定床反应器的费托合成反应，因反应放热产生的反应管轴向和径向温差分别达到20°C和10°C以上，使部分催化剂处于高温、副反应严重的状态，而部分催化剂处于较低温度无法发挥正常性能的状态，从而导致催化剂部分反应不充分，部分副反应过多的现象发生，为此，我们提出一种床层温度均匀分布的固定床反应器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种保证床层各个层次温度均匀避免催化剂出现副反应的固定床反应器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种床层温度均匀分布的固定床反应器，包括反应器本体，所述反应器本体内安装与多个反应管，且反应器本体顶部和底部分别开有进料口和出料口，所述反应器本体内固定有两个挡板，且通过两个挡板将反应器本体分成三个反应腔室，所述反应腔室两侧分别安装有进液口和出液口，且反应腔室内安装有保证内部温度均匀的温度均匀调节装置，通过分成三个反应腔室，并独立排入与排出冷却液，能够有效的减少反应管轴向温差，同时利用温度均匀调节装置，能够有效的检测出反应腔室内不同区域温度，并有效的做出调节。

优选的，所述温度均匀调节装置设有两个，且对应安装在进液口和出液口位置处，所述温度均匀调节装置包括C型板，所述C型板顶部固定有轨道板，且轨道板外侧安装有移动组件，所述进液口或出液口内部连通有输液软管，且输液软管一端与移动组件连接，所述C型板内侧固定有升降件，通过升降件与移动组件的配合运动，使得移动组件能够在反应腔室内不同高度各个区域进行温度检测与调节。

优选的，所述移动组件包括L型卡板，所述轨道板顶部均匀分布固定有多个卡齿，且轨道板两侧均设有滑动槽，所述L型卡板设有两个，且分别与两个滑动槽滑动连接，两个所述L型卡板内安装有驱动件，且L型卡板外侧固定有用于反应腔室内温度检测用的温度传感器，所述L型卡板外侧固定有连接折板，且连接折板与输液软管一端固定，通过移动组件内的驱动电机转动，使得移动组件能够沿着轨道板顶部进行移动，从而均匀的对反应腔室内温度进行检测。

优选的，所述连接折板内侧与C型板底部内壁滑动连接，使得连接折板更加稳定的移动。

优选的，所述驱动件包括驱动电机、转轴和驱动齿轮，所述驱动齿轮通过转轴与两个L型卡板内壁转动连接，并与多个卡齿啮合，所述驱动电机输出端与转轴一端固定，且驱动电机外侧固定有支撑板，并通过支撑板与L型卡板外侧固定，通过驱动件使温度传感器能够有效沿着C型板运动。

优选的，所述升降件包括升降电机，所述升降电机安装在挡板或反应器本体底部内壁上，且升降电机输出端固定有螺纹杆，所述螺纹杆远离升降电机一端通过轴承与挡板或反应器本体顶部内壁上，且螺纹杆外侧螺纹连接有升降板，并通过升降板与C型板内侧固定，通过升降件带动C型板升降，从而有效的对反应腔室内温度进行检测与调节。

优选的，所述反应器本体内部两端均固定有工型板，所述C型板两端均固定有滑动板，且通过滑动板与工型板一侧滑动连接，通过工型板与两个滑动板滑动连接，使C型板升降更加稳定。

优选的，所述连接折板底部固定有支撑管，且输液软管与支撑管连通，通过支撑管使得输液软管尾端能准确对应温度较高区域进行准确排出或者吸取液体。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过两个挡板将反应器本体分成三个独立的反应腔室，有效的减少反应管轴向温度的温差，同时利用反应腔室内的两个温度均匀调节装置，有效的反应腔室内的不同区域温度进行检测，并通过改变冷却液的输入位置与排出位置实现对高温区域进行优先冷却处理，从而实现对反应腔室内不同区域温度的调节。

附图说明

图1为本发明整体局部剖视结构示意图；

图2为本发明温度均匀调节装置俯视剖视结构示意图；

图3为本发明温度均匀调节装置结构示意图；

图4为本发明升降件结构示意图；

图5为本发明移动组件侧视剖视结构示意图；

图6为图2中A处放大图；

图7为图3中B处放大图；

图8为图5中C处放大图。

图中：1-反应器本体；2-反应管；3-进料口；4-出料口；5-挡板；6-反应腔室；7-进液口；8-出液口；9-温度均匀调节装置；10-C型板；11-轨道板；12-移动组件；13-输液软管；14-升降件；15-L型卡板；16-卡齿；17-滑动槽；18-驱动件；19-温度传感器；20-连接折板；21-驱动电机；22-转轴；23-驱动齿轮；24-支撑板；25-升降电机；26-螺纹杆；27-升降板；28-工型板；29-滑动板；30-支撑管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-8，图示中的一种床层温度均匀分布的固定床反应器，包括反应器本体1，所述反应器本体1内安装与多个反应管2，且反应器本体1顶部和底部分别开有进料口3和出料口4，通过进料口3和将催化剂倒入反应管2内，并通过出料口4将催化剂排出；

所述反应器本体1内固定有两个挡板5，且通过两个挡板5将反应器本体1分成三个反应腔室6，三个反应腔室6独立降温，所述反应腔室6两侧分别安装有进液口7和出液口8，通过进液口7和出液口8将冷却液导入和排出进行降温，且反应腔室6内安装有保证内部温度均匀的温度均匀调节装置9。

其中，温度均匀调节装置9设有两个，且对应安装在进液口7和出液口8位置处，两个温度均匀调节装置9分别对应冷却水的导入和排出，所述温度均匀调节装置9包括C型板10，所述C型板10顶部固定有轨道板11，且轨道板11外侧安装有移动组件12，所述进液口7或出液口8内部连通有输液软管13，且输液软管13一端与移动组件12连接，所述C型板10内侧固定有升降件14。

移动组件12包括L型卡板15，所述轨道板11顶部均匀分布固定有多个卡齿16，且轨道板11两侧均设有滑动槽17，所述L型卡板15设有两个，且分别与两个滑动槽17滑动连接，两个所述L型卡板15内安装有驱动件18，且L型卡板15外侧固定有用于反应腔室6内温度检测用的温度传感器19，所述L型卡板15外侧固定有连接折板20，且连接折板20与输液软管13一端固定，通过驱动件18驱动带动两个L型卡板15在滑动槽17内移动，从而实现带动温度传感器19沿着C型板10进行移动，使得温度传感器19检测范围增大，连接折板20底部固定有支撑管30，且输液软管13与支撑管30连通，通过支撑管30使得输液软管13尾端能够直对高温区域进行排放和吸取；

其中，驱动件18包括驱动电机21、转轴22和驱动齿轮23，所述驱动齿轮23通过转轴22与两个L型卡板15内壁转动连接，并与多个卡齿16啮合，所述驱动电机21输出端与转轴22一端固定，且驱动电机21外侧固定有支撑板24，并通过支撑板24与L型卡板15外侧固定，通过驱动电机21转动，带动驱动齿轮23与多个卡齿16啮合，从而使温度传感器19沿着C型板10进行移动。

升降件14包括升降电机25，所述升降电机25安装在挡板5或反应器本体1底部内壁上，且升降电机25输出端固定有螺纹杆26，所述螺纹杆26远离升降电机25一端通过轴承与挡板5或反应器本体1顶部内壁上，且螺纹杆26外侧螺纹连接有升降板27，并通过升降板27与C型板10内侧固定，通过升降电机25转动，使得升降板27在螺纹杆26上进行移动，从而带动C型板10升降，并通过配合移动组件12，使得温度传感器19能够对反应腔室6内各区域温度进行检测， 同时针对高温区域进行有效的调节。

另外，反应器本体1内部两端均固定有工型板28，所述C型板10两端均固定有滑动板29，且通过滑动板29与工型板28一侧滑动连接，利用滑动板29与工型板28滑动连接，使C型板10的升降更为顺畅。

本方案中，在针对反应器本体1各床层进行温度均匀把控时，通过升降件14内的升降电机25正反转动，带动升降板27上下循环移动，使得C型板在10螺纹杆26上移动，同时，通过驱动件18内的驱动电机21转动，带动驱动齿轮23转动，让温度传感器19能够沿着C型板10进行移动，通过升降件14和驱动件18的配合使用，使得温度传感器19能够对反应腔室6内各床层不同区域温度的检测，在检测出高温区域时，此时驱动电机21和升降电机25停止转动，并通过进液口7排入冷却液，由于支撑管30对准高温区域，使得冷却液优先对高温区域进行降温，同理，也可以利用出液口8对高温区域的高温液体的有限排出，从而使得高温区域优先降温，降低反应管2轴向温差，使得反应器各床层实现温度把控。

本方案中，升降电机25优选Y80M1-2型号，驱动电机21优选Y80M2-2型号，温度传感器19优选EL-P202型号，电机运行电路为常规电机正反转控制程序，电路运行为现有常规电路，本发明中涉及的电路以及控制均为现有技术，在此不进行过多赘述。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种床层温度均匀分布的固定床反应器，包括反应器本体（1），所述反应器本体（1）内安装有多个反应管（2），且反应器本体（1）顶部和底部分别开有进料口（3）和出料口（4），其特征在于：所述反应器本体（1）内固定有两个挡板（5），且通过两个挡板（5）将反应器本体（1）分成三个反应腔室（6），所述反应腔室（6）两侧分别安装有进液口（7）和出液口（8），且反应腔室（6）内安装有保证内部温度均匀的温度均匀调节装置（9），所述温度均匀调节装置（9）设有两个，且对应安装在进液口（7）和出液口（8）位置处，所述温度均匀调节装置（9）包括C型板（10），所述C型板（10）顶部固定有轨道板（11），且轨道板（11）外侧安装有移动组件（12），所述进液口（7）或出液口（8）内部连通有输液软管（13），且输液软管（13）一端与移动组件（12）连接，所述C型板（10）内侧固定有升降件（14），所述移动组件（12）包括L型卡板（15），所述轨道板（11）顶部均匀分布固定有多个卡齿（16），且轨道板（11）两侧均设有滑动槽（17），所述L型卡板（15）设有两个，且分别与两个滑动槽（17）滑动连接，两个所述L型卡板（15）内安装有驱动件（18），且L型卡板（15）外侧固定有用于反应腔室（6）内温度检测用的温度传感器（19），所述L型卡板（15）外侧固定有连接折板（20），且连接折板（20）与输液软管（13）一端固定，所述驱动件（18）包括驱动电机（21）、转轴（22）和驱动齿轮（23），所述驱动齿轮（23）通过转轴（22）与两个L型卡板（15）内壁转动连接，并与多个卡齿（16）啮合，所述驱动电机（21）输出端与转轴（22）一端固定，且驱动电机（21）外侧固定有支撑板（24），并通过支撑板（24）与L型卡板（15）外侧固定。

2.根据权利要求1所述的一种床层温度均匀分布的固定床反应器，其特征在于：所述连接折板（20）内侧与C型板（10）底部内壁滑动连接。

3.根据权利要求1所述的一种床层温度均匀分布的固定床反应器，其特征在于：所述升降件（14）包括升降电机（25），所述升降电机（25）安装在挡板（5）或反应器本体（1）底部内壁上，且升降电机（25）输出端固定有螺纹杆（26），所述螺纹杆（26）远离升降电机（25）一端通过轴承设置于挡板（5）或反应器本体（1）顶部内壁上，且螺纹杆（26）外侧螺纹连接有升降板（27），并通过升降板（27）与C型板（10）内侧固定。

4.根据权利要求1所述的一种床层温度均匀分布的固定床反应器，其特征在于：所述反应器本体（1）内部两端均固定有工型板（28），所述C型板（10）两端均固定有滑动板（29），且通过滑动板（29）与工型板（28）一侧滑动连接。

5.根据权利要求1所述的一种床层温度均匀分布的固定床反应器，其特征在于：所述连接折板（20）底部固定有支撑管（30），且输液软管（13）与支撑管（30）连通。

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