CN208810011U

CN208810011U - 一种单筒腔可控移热式径向等温反应器

Info

Publication number: CN208810011U
Application number: CN201821514837.8U
Authority: CN
Inventors: 张新堂; 张瑞宇
Original assignee: Qingdao Zhengda Kate New Material Technology Co Ltd
Current assignee: Qingdao Zhengda Kate New Material Technology Co Ltd
Priority date: 2018-09-17
Filing date: 2018-09-17
Publication date: 2019-05-03
Anticipated expiration: 2028-09-17

Abstract

本实用新型公开了一种单筒腔可控移热式径向等温反应器，涉及化工设备领域，技术方案为，包括竖直设置的壳体，壳体顶端设置工艺气进口，下端设置工艺气出口，壳体的内部上方设置有水汽缓冲筒，水汽缓冲筒内部水平设置隔板，隔板将水汽缓冲筒内部空间分隔为两个部分，下部为热水层，上部为蒸汽层。本实用新型的有益效果是：延长了此类变换炉工况下催化剂寿命，增加了变换装置运行稳定性。针对粉煤气化原料气CO变换反应的特点，使用脱氧水作为取热介质，通过换热管及时移出反应热而控制催化剂床层温度，利用变换反应自身的反应热产生饱和蒸汽。该取热流程不仅利用了大量的反应热、减少工程投资，而且还可以解决变换炉温度分布不均的问题。

Description

一种单筒腔可控移热式径向等温反应器

技术领域

本实用新型涉及化工设备领域，特别涉及一种单筒腔可控移热式径向等温反应器。

背景技术

粉煤气化有效气量（CO+H₂）比水煤浆气化多10-12%，氧耗量低15-25%，因此，国内众多厂家引进了粉煤气化技术。然而，粉煤气化合成气中一氧化碳含量较高（HT-L粗合成气中CO含量高达65%以上，而GE水煤浆气化炉粗合成气中CO含量为45%左右），如果采用与水煤浆气化CO变换单元相同的水气比，相同变换率条件下，因为一氧化碳含量高，反应推动力大，势必造成变换炉超温，影响CO耐硫变换催化剂的使用寿命和变换单元安全运行。

因此，国内很多厂家对CO变换反应器进行了多次的改造以解决其超温问题，包括反应器由全轴向改为全径向，催化剂分层装填，床层之间采取间接换热或用水冷激。但催化剂床层仍为绝热反应，所以这种间接换热回收***仍存在催化剂超温及变换伴有甲烷化等副反应等缺陷，变换炉超温会使耐硫变换催化剂失活，大大缩短其使用寿命。此外，这种变换炉在不卸催化剂的前提下难以实现对水路泄漏点进行检修。

实用新型内容

为了实现上述实用新型目的，针对上述技术问题，本实用新型提供一种单筒腔可控移热式径向等温反应器。

其技术方案为，一种单筒腔可控移热式径向等温反应器，包括竖直设置的壳体，壳体顶端设置工艺气进口，下端设置工艺气出口，所述壳体的内部上方设置有水汽缓冲筒，所述水汽缓冲筒内部水平设置隔板，隔板将所述水汽缓冲筒内部空间分隔为两个部分，下部为热水层，上部为蒸汽层；

所述热水层内部空间与热水管的一端连通，热水管的另一端延伸至所述壳体外部且预留热水进口；所述蒸汽层的内部空间与蒸汽管的一端连通，蒸汽管的另一端延伸至所述壳体外部且预留蒸汽出口；

所述水汽缓冲筒的周边设置若干换热管组，每个所述换热管组均包括一根出水管和一根进气管，所述出水管一端封闭、另一端与所述热水层内部连通，所述进气管一端封闭、另一端与所述蒸汽层内部连通；所述出水管和进气管之间跨接若干换热管。通过换热管连通出水管和进气管。

优选为，沿所述壳体的壳壁内侧设置内壳，所述内壳与壳体的内侧面之间留有空隙，内壳和壳体之间的空隙下端封闭，顶端开放，所述工艺气进口与所述内壳与壳体的内侧面之间空隙的空间连通；

所述内壳的壳壁上分布设置通气孔；

所述壳体的中轴处设置集气管，所述集气管顶部封闭，所述集气管的底部与工艺气出口与连通；集气管的管壁上分布设置进气孔。

优选为，所述集气管顶部延伸至所述水汽缓冲筒下部、与所述水汽缓冲筒下表面相抵。

优选为，所述换热管组成放射性的圆周分布在所述水汽缓冲筒周边。

优选为，所述换热管为U形管。

优选为，所述隔板上设置有连通所述热水层和蒸汽层的泄压阀。

优选为，所述壳体上预留有人孔及催化剂卸料口。

优选为，所述人孔设置有两个，分布位于所述壳体的上部和下部。

优选为，所述壳体上还设置有温度计口。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：延长了此类变换炉工况下催化剂寿命，增加了变换装置运行稳定性。针对粉煤气化原料气CO变换反应的特点，使用脱氧水作为取热介质，通过换热管及时移出反应热而控制催化剂床层温度，利用变换反应自身的反应热产生饱和蒸汽。该取热流程不仅利用了大量的反应热，减少工程投资，节省装置占地，而且解决现有绝热变换反应器易超温及催化剂难自卸的问题。

附图说明

图1为本实用新型实施例的整体结构示意图。

图2为图1的A局部放大图。

图3为图1的B-B剖面图。

其中，附图标记为：1、壳体；11、内壳；2、工艺气进口；3、工艺气出口；4、集气管；5、水汽缓冲筒；501、隔板；502、热水层；503、蒸汽层；504、热水管；505、蒸汽管；506、出水管；507、进气管；508、换热管；6、人孔；7、催化剂卸料口；8、温度计口。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。当然，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型创造中的具体含义。

实施例1

参见图1，本实用新型提供一种单筒腔可控移热式径向等温反应器，包括竖直设置的壳体1，壳体1顶端设置工艺气进口2，下端设置工艺气出口3，壳体1的内部设置换热***，换热***的管路延伸至壳体1内的催化剂床层中。

沿壳体1的壳壁内侧设置内壳11，内壳11与壳体1的内侧面之间留有空隙，内壳11和壳体1之间的空隙下端封闭，顶端开放。工艺气进口2与内壳11与壳体1的内侧面之间空隙的空间连通；

内壳11的壳壁上分布设置通气孔；

壳体1的中轴处设置集气管4，集气管4顶部封闭，集气管4的底部与工艺气出口3与连通；集气管4的管壁上分布设置进气孔。

集气管4顶部延伸至水汽缓冲筒5下部、与水汽缓冲筒5下表面相抵。

实施例2

参见图2与图3，在实施例1的基础上，壳体1内部上方设置有水汽缓冲筒5，水汽缓冲筒5内部水平设置隔板501，隔板501将圆筒5内部空间分隔为两个部分，下部为热水层502，上部为蒸汽层503；

热水层502内部空间与热水管504的一端连通，热水管504的另一端延伸至壳体1外部且预留热水进口；蒸汽层503的内部空间与蒸汽管505的一端连通，蒸汽管505的另一端延伸至壳体1外部且预留蒸汽出口；

水汽缓冲筒5的周边设置若干换热管组，每个换热管组均包括一根出水管506和一根进气管507，出水管506一端封闭、另一端与热水层502内部连通，进气管507一端封闭、另一端与蒸汽层503内部连通；出水管506和进气管507之间跨接若干换热管508。通过换热管508连通出水管506和进气管507。

换热管组成放射性的圆周分布在水汽缓冲筒5周边。

换热管508为U形管。

隔板501上设置有连通热水层502和蒸汽层503的泄压阀。

壳体1上预留有人孔6及催化剂卸料口7。

人孔6设置有两个，分布位于壳体1的上部和下部。

壳体1上还设置有温度计口8。

本实用新型通过在催化剂床层上方放置一个存储缓冲热水的水汽缓冲筒5，换热管508埋设在催化剂床层内，将热水通入水汽缓冲筒5的热水层502内，从而使热水进入换热管508内，控制热水的温度，使其在进入换热管508后、经工艺气换热可以有效迅速的转变为蒸汽。

工艺气由炉四周向炉中心径向反应，放出的反应热由换热管508中的热水吸收，从而控制催化剂床层的温度。换热管508中转化产生的蒸汽在蒸汽层503收集后由圆筒顶部出气管排出。自产蒸汽量和催化剂床层温度可以通过调节进水量和换热筒503中水位来调节。换热筒503中的水位可以通过液位计来监测，此处不是本方案的技术要点，在此不再赘述。

本技术方案具有如下优点：

1. 利用反应热产生饱和蒸汽，提高回收热能效率

2. 非绝热反应***，反应热能够及时移出，催化剂床层温度保持恒定。

3. 催化剂容易装填、自卸非常方便。

4. 利用分层圆筒分散热水和回收蒸汽，便于调节控制床层温度。

5. 换热管采用工艺成熟的U形管，可能出现漏水问题的仅仅是位于催化剂床层上的换热筒的连接部分，因此如果有漏水问题，无须卸出反应器内的催化剂。且U形管设计，解决了金属直管热胀冷缩引起的张力问题。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种单筒腔可控移热式径向等温反应器，包括竖直设置的壳体（1），壳体（1）顶端设置工艺气进口（2），下端设置工艺气出口（3），其特征在于，所述壳体（1）的内部上方设置有水汽缓冲筒（5），所述水汽缓冲筒（5）内部水平设置隔板（501），隔板（501）将所述水汽缓冲筒（5）内部空间分隔为两个部分，下部为热水层（502），上部为蒸汽层（503）；

所述热水层（502）内部空间与热水管（504）的一端连通，热水管（504）的另一端延伸至所述壳体（1）外部且预留热水进口；所述蒸汽层（503）的内部空间与蒸汽管（505）的一端连通，蒸汽管（505）的另一端延伸至所述壳体（1）外部且预留蒸汽出口；

所述水汽缓冲筒（5）的周边设置若干换热管组，每个所述换热管组均包括一根出水管（506）和一根进气管（507），所述出水管（506）一端封闭、另一端与所述热水层（502）内部连通，所述进气管（507）一端封闭、另一端与所述蒸汽层（503）内部连通；所述出水管（506）和进气管（507）之间跨接若干换热管（508）。

2.根据权利要求1所述的单筒腔可控移热式径向等温反应器，其特征在于，沿所述壳体（1）的壳壁内侧设置内壳（11），所述内壳（11）与壳体（1）的内侧面之间留有空隙，内壳（11）和壳体（1）之间的空隙下端封闭，顶端开放，所述工艺气进口（2）与所述内壳（11）与壳体（1）的内侧面之间空隙的空间连通；

所述内壳（11）的壳壁上分布设置通气孔；

所述壳体（1）的中轴处设置集气管（4），所述集气管（4）顶部封闭，所述集气管（4）的底部与工艺气出口（3）与连通；集气管（4）的管壁上分布设置进气孔。

3.根据权利要求2所述的单筒腔可控移热式径向等温反应器，其特征在于，所述集气管（4）顶部延伸至所述水汽缓冲筒（5）下部、与所述水汽缓冲筒（5）下表面相抵。

4.根据权利要求1所述的单筒腔可控移热式径向等温反应器，其特征在于，所述换热管组成放射性的圆周分布在所述水汽缓冲筒（5）周边。

5.根据权利要求1所述的单筒腔可控移热式径向等温反应器，其特征在于，所述换热管（508）为U形管。

6.根据权利要求1-5任一所述的单筒腔可控移热式径向等温反应器，其特征在于，所述隔板（501）上设置有连通所述热水层（502）和蒸汽层（503）的泄压阀。

7.根据权利要求1-5任一所述的单筒腔可控移热式径向等温反应器，其特征在于，所述壳体（1）上预留有人孔（6）及催化剂卸料口（7）。

8.根据权利要求7所述的单筒腔可控移热式径向等温反应器，其特征在于，所述人孔（6）设置有两个，分布位于所述壳体（1）的上部和下部。

9.根据权利要求1-5任一所述的单筒腔可控移热式径向等温反应器，其特征在于，所述壳体（1）上还设置有温度计口（8）。