CN208742509U - 一种水冷式蛇形换热管轴向反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水冷式蛇形换热管轴向反应器，所述上封头和下封头分别固定在筒体的顶部和底部，所述蛇形换热管沿筒体的轴向分布，所述上平管板联箱与蛇形换热管的出水端连通，所述下平管板联箱与蛇形换热管的进水端连通，所述上平管板联箱与所述集水箱连通，所述下平管板联箱与所述分水箱连通，所述上平管板联箱与下平管板联箱分别支承在筒体的上部和下部，所述中心固定筒的两端分别固定在上平管板联箱和下平管板联箱上，所述水夹套内板沿蛇形换热管外壁的包裹在蛇形换热管上，所述水夹套内板与筒体之间具有用于流水的水夹套空间。本实用新型采用水夹套和蛇形换热管配合的方案，可以确保整个催化剂床层都被均匀冷却，不会发生超温结焦。

Description

一种水冷式蛇形换热管轴向反应器

技术领域

本实用新型涉及一种化工反应器，尤其涉及的是一种水冷式蛇形换热管轴向反应器。

背景技术

现有的加氢反应器一般为列管式反应器或板式反应器，列管式反应器，管内装填催化剂、管外是水。加氢反应器的列管为φ45×4～φ70×4，目前在市场上已投运的最大产能为10万吨的乙二醇，加氢反应器规格做到φ6800H_催＝10000的规格，因热应力消除不彻底，床层阻力高，反应器泄漏，装置处于停产状态。在市场上很多地方投入运行的乙二醇装置，实际单系列为5万吨的乙二醇产能，20万吨乙二醇的加氢反应采用两个系列，四台φ4200、H_催＝6000 的加氢反应器并联运行，存在催化剂装填少、移热能力差、阻力大、能耗高、副反应物多、装置难以放大等缺陷；板式加氢反应器的板内走水、板外装填催化剂、气体为全径向流动，理论上可以满足装置大型化乙二醇装置，实际工程上不适合加氢反应使用。由于乙醇与乙二醇会发生增碳反应，如果床层出现超温容易形成结焦。

板式加氢反应器的换热元件时由若干个150～400(板宽)×H(板高)的长方体板围成圆周面，此圆周面实际是一个多边型的，催化剂会出现厚薄不均匀，容易发生催化剂床层局部过热，出现结焦现象，没有办法投入实际的运行。

现有的羰化反应器一般为列管式反应器或板式反应器，列管式反应器，管内装填催化剂、管外是水。羰化反应器的列管为φ25×2～φ32×2，目前在市场上已投运的最大产能为10万吨的乙二醇，羰化反应器规格做到φ6000H_催＝8000的规格，因热应力消除不彻底，床层阻力高，反应器泄漏，装置处于停产状态。在市场上很多地方投入运行的乙二醇装置，实际单系列为5万吨的乙二醇产能，20万吨乙二醇的羰化反应采用两个系列，四台φ4600、H_催＝6000 的羰化反应器并联运行，存在催化剂装填少、移热能力差、阻力大、能耗高、容易发生分解***、副反应物多、管板易烧穿、装置难以放大等缺陷；

板式羰化反应器的换热元件时由若干个150～400(板宽)×H(板高)的长方体板围成圆周面，此圆周面实际是一个多边型的，催化剂会出现厚薄不均匀，容易发生催化剂床层局部过热，实际工程上不适合羰化反应使用，由于亚硝酸甲酯在140℃就开始发生热分解反应， 155～160℃时亚硝酸甲酯就会发生完全热分解，而且发生热分解反应放出热量大(3216j/g CH₃ONO)，同时是一个体积增大反应(2CH₃ONO→CH₃OH+CH₂O+2NO)，导致温度和压力快速升高，势必造成事故发生。

现有的甲醇反应器一般为列管式反应器、板式反应器或小管板联箱管束式反应器，列管式反应器，管内装填催化剂、管外是水。甲醇合成反应器的列管为φ38×2～φ44×2，目前在市场上已投运的最大产能为40万吨的甲醇，甲醇合成反应器规格做到φ4200H_催＝7000的规格，因热应力消除不彻底，床层阻力高，反应器泄漏，列管式甲醇合成反应器满足不了大型化甲醇合成装置。国内在运行的大型化甲醇装置，单系列产能为60或90万吨，反应器为卡萨利板式甲醇合成反应器或戴维的小管板联箱管束式甲醇合成反应器，大型化甲醇反应器市场已被国外技术商垄断。但国内引进卡萨利板式甲醇合成反应器九套，有六套泄漏(如内蒙古久泰能源、安徽华谊、内蒙新新能源等)，检修板式换热器元件漏点时必须将催化卸出，检修时间均在一个月以上。戴维的小管板联箱管束式甲醇合成反应器国内引进十套以上，布管难度大，换热面积小副反应物多，催化剂床层超温(如神华包头甲醇制烯烃项目的甲醇合成反应器)，大型化装置采用两台以上并联运行，单台甲醇合成反应器难以实现大型化。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于：现有蛇形换热器的边缘容易温度过高，提供了一种水冷式蛇形换热管轴向反应器。

本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本实用新型包括筒体、上封头、下封头、水夹套内板、蛇形换热管、上平管板联箱、集水箱、下平管板联箱、分水箱、中心固定筒；所述上封头和下封头分别固定在筒体的顶部和底部，所述蛇形换热管沿筒体的轴向分布，所述上平管板联箱与蛇形换热管的出水端连通，所述下平管板联箱与蛇形换热管的进水端连通，所述上平管板联箱与所述集水箱连通，所述下平管板联箱与所述分水箱连通，所述上平管板联箱与下平管板联箱分别支承在筒体的上部和下部，所述中心固定筒的两端分别固定在上平管板联箱和下平管板联箱上，所述水夹套内板沿蛇形换热管外壁的包裹在蛇形换热管上，所述水夹套内板与筒体之间具有用于流水的水夹套空间，所述水夹套空间的顶部连通集水箱，底部连通分水箱。

所述上封头上设置有用于维修人员进出的维修人孔。能够方便的进入维修，不用打开上封头，降低维修复杂度。

所述上封头上设置有气体进口，所述下封头上设置有集气帽和气体出口，所述集气帽连通气体出口。

所述集水箱上设置有出水口，所述分水箱上设置有进水口。实现水路循环。

所述水夹套内板、蛇形换热管、上平管板联箱和下平管板联箱之间装填有催化剂。

所述催化剂为钯系催化剂。可用于乙二醇羰化反应。

所述催化剂为铜系催化剂。可用于甲醇反应。

所述催化剂为镍系催化剂。可用于甲烷化反应。

所述下封头上设置有催化剂自卸口。用于催化剂的装卸。

本实用新型采用蛇形换热管为主要换热管束，蛇形换热管在轴向和径向上彻底消除热应力；采用蛇管为主要换热管束，管内走水管外走气，气体流动方向与水流动方向为垂直状态；采用蛇管为主要换热管束，气体为自上而下轴向流动，管内走水管外装填催化剂，催化剂装填量多、移热能力强；检修人员可以通过维修人孔进入反应器进行维修。由于蛇形换热管在靠近筒体的边缘是没有冷却水进行冷却，容易形成高温，而采用本实用新型的水夹套内板与筒体形成一个水夹套空间，能够保证有水流动冷却，避免因局部高温导致靠近筒体的催化剂温度过高。

整个反应过程中，水路通道为：进水口-分水箱-下平管板联箱-蛇形换热管-上平管板联箱-集水箱-出水口。

水夹套内板与筒体之间形成水夹套空间，内部有水流通，水夹套内板内部边缘的催化剂可以在循环水作用下冷却，不会发生局部过热。

本实用新型相比现有技术具有以下优点：本实用新型采用水夹套和蛇形换热管配合的方案，可以确保整个催化剂床层都被均匀冷却，不会发生结焦。水路循环为自然循环，有效杜绝现有强制循环羰化反应装置在突然停电时发生羰化反应器及羰化******的事故发生，同时杜绝现有强制循环甲醇反应或甲烷化反应装置在突然停电时发生加氢反应器超温结焦等事故。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型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，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例包括筒体1、上封头2、下封头3、水夹套内板4、蛇形换热管5、上平管板联箱6、集水箱7、下平管板联箱8、分水箱9、中心固定筒10；所述上封头2和下封头3分别固定在筒体1的顶部和底部，所述蛇形换热管5沿筒体1的轴向分布，所述上平管板联箱6与蛇形换热管5的出水端连通，所述下平管板联箱8与蛇形换热管5的进水端连通，所述上平管板联箱6与所述集水箱7连通，所述下平管板联箱8与所述分水箱9连通，所述上平管板联箱6与下平管板联箱8分别支承在筒体1的上部和下部，所述中心固定筒10 的两端分别固定在上平管板联箱6和下平管板联箱8上，所述水夹套内板4沿蛇形换热管5 外壁的包裹在蛇形换热管5上，所述水夹套内板4与筒体1之间具有用于流水的水夹套空间11，所述水夹套空间11的顶部连通集水箱7，底部连通分水箱9。所述上封头2上设置有用于维修人员进出的维修人孔12。能够方便的进入维修，不用打开上封头2，降低维修复杂度。所述上封头2上设置有气体进口13，所述下封头3上设置有集气帽14和气体出口15，所述集气帽14连通气体出口15。所述集水箱7上设置有出水口16，所述分水箱9上设置有进水口19。实现水路循环。所述水夹套内板4、蛇形换热管5、上平管板联箱6和下平管板联箱8 之间装填有催化剂17。所述催化剂17为钯系催化剂。可用于乙二醇羰化反应。所述催化剂 17为铜系催化剂。可用于甲醇反应。所述催化剂17为镍系催化剂。可用于甲烷化反应。所述下封头3上设置有催化剂自卸口18。用于催化剂17的装卸。

采用蛇形换热管5为主要换热管束，蛇形换热管5在轴向和径向上彻底消除热应力；采用蛇管为主要换热管束，管内走水管外走气，气体流动方向与水流动方向为垂直状态；采用蛇管为主要换热管束，管内走水管外装填催化剂，催化剂17装填量多、移热能力强；检修人员可以通过维修人孔12进入反应器进行维修，在不卸出催化剂17的前提下完成蛇管焊缝检修。由于蛇形换热管5在靠近筒体1的边缘是没有冷却水进行冷却，容易形成高温，而采用本实用新型的水夹套内板4与筒体1形成一个水夹套空间11，能够保证有水流动冷却，避免因局部高温导致靠近筒体1的催化剂17温度过高。

整个反应过程中，水路通道为：进水口19-分水箱9-下平管板联箱8-蛇形换热管5-上平管板联箱6-集水箱7-出水口16。

水夹套内板4与筒体1之间形成水夹套空间11，内部有水流通，水夹套内板4内部边缘的催化剂17可以在循环水作用下冷却，不会发生局部过热。中心固定筒10起到固定支承的作用，能够有效的将蛇形换热管5整体支承起来。

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

Claims (9)

1.一种水冷式蛇形换热管轴向反应器，其特征在于，包括筒体、上封头、下封头、水夹套内板、蛇形换热管、上平管板联箱、集水箱、下平管板联箱、分水箱、中心固定筒；所述上封头和下封头分别固定在筒体的顶部和底部，所述蛇形换热管沿筒体的轴向分布，所述上平管板联箱与蛇形换热管的出水端连通，所述下平管板联箱与蛇形换热管的进水端连通，所述上平管板联箱与所述集水箱连通，所述下平管板联箱与所述分水箱连通，所述上平管板联箱与下平管板联箱分别支承在筒体的上部和下部，所述中心固定筒的两端分别固定在上平管板联箱和下平管板联箱上，所述水夹套内板沿蛇形换热管外壁的包裹在蛇形换热管上，所述水夹套内板与筒体之间具有用于流水的水夹套空间，所述水夹套空间的顶部连通集水箱，底部连通分水箱。

2.根据权利要求1所述的一种水冷式蛇形换热管轴向反应器，其特征在于，所述上封头上设置有用于维修人员进出的维修人孔。

3.根据权利要求1所述的一种水冷式蛇形换热管轴向反应器，其特征在于，所述上封头上设置有气体进口，所述下封头上设置有集气帽和气体出口，所述集气帽连通气体出口。

4.根据权利要求1所述的一种水冷式蛇形换热管轴向反应器，其特征在于，所述集水箱上设置有出水口，所述分水箱上设置有进水口。

5.根据权利要求1所述的一种水冷式蛇形换热管轴向反应器，其特征在于，所述水夹套内板、蛇形换热管、上平管板联箱和下平管板联箱之间装填有催化剂。

6.根据权利要求5所述的一种水冷式蛇形换热管轴向反应器，其特征在于，所述催化剂为钯系催化剂。

7.根据权利要求5所述的一种水冷式蛇形换热管轴向反应器，其特征在于，所述催化剂为铜系催化剂。

8.根据权利要求5所述的一种水冷式蛇形换热管轴向反应器，其特征在于，所述催化剂为镍系催化剂。

9.根据权利要求5所述的一种水冷式蛇形换热管轴向反应器，其特征在于，所述下封头上设置有催化剂自卸口。