CN108636300A - 卧式列管式反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种卧式列管式反应器，解决了现有管式反应器易发生局部过热、需要单独的汽包，操作复杂、不易维护的问题。技术方案包括卧式的壳体，所述壳体的两端分别设有原料气入口和反应气出口，所述壳体内水平布置有由多根反应管组成的反应管束，所述反应管束的两端经管板分别连通原料气入口和反应气出口，所述壳体的顶部设饱和蒸汽出口，所述壳体内反应管束的两侧对应设有搅拌浆。本发明结构简单、能均匀换热、可直接产生饱和蒸汽、设备投资和运行成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种反应器，具体的说是一种卧式列管式反应器。
背景技术
列管式固定床反应器是一种常用的化工反应器设备，列管内侧或外侧装填催化剂，通过另一侧的热载体将反应产生的热量及时、有效的移走，避免发生催化剂烧结事故，所以反应器的传热效果好坏是衡量反应器性能的重要指标之一。因此，在现有技术中，有关反应器的改进主要是针对反应器的传热问题，通过增加隔板、改善通道、改变换热介质等方法解决反应器的传热效果。
现有的液相移热列管式固定床反应器通常为立式结构，在列管上段存在结构“死角”空间，难以充满液体，极易造成气液混合体在此分离，形成气相区，而造成气相区过热，即局部过热，另外，在应用于强放热反应时，如合成气制甲醇、乙醇、乙二醇、甲烷等装置，列管内外的传热过程从上到下均为对流传热过程，随反应的进行床层热点温度会逐渐向下移动。列管外中上部一般容易成为沸腾传热过程，反应放出的热量通过水沸腾将热量带走，此处是反应和传热最激烈的部位，沸腾水气化率分布较为明显；管外下部为对流传热过程，管内气体温度略有降低，并将管外水温度逐渐升高至饱和温度。在反应初期，床层热点温度在上部，在此处水容易沸腾产生气相区，气相区的存在易造成移热不畅，引起催化剂过热烧结失活。此外，传统的立式列管式反应器需设置单独汽包，用于气液分离产生蒸汽，操作较为复杂。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构简单、能均匀换热、可直接产生饱和蒸汽、设备投资和运行成本低的卧式列管式反应器。
技术方案包括卧式的壳体，所述壳体的两端分别设有原料气入口和反应气出口，所述壳体内水平布置有由多根反应管组成的反应管束，所述反应管束的两端经管板分别连通原料气入口和反应气出口，所述壳体的顶部设饱和蒸汽出口，所述壳体内反应管束的两侧对应设有搅拌浆。
所述饱和蒸汽出口处设有除沫器。
所述反应管束位于壳体内液面以下60-100cm。
所述壳体的垂直高度应保证顶部距离液面不小于200-500cm。
所述反应管内装填固体催化剂，其两端填充惰性填料。
所述反应管的管径为40-100mm。
有益效果：
1.与现有液相传热的立式反应器相比，本新型采用卧式结构，反应气沿反应管水平穿过卧式反应器内的催化剂床层，列管完全与换热介质接触，避免立式结构“死区”造成局部气相区，有利于保护催化剂，延长使用寿命；
2.反应管束两侧设置螺搅拌浆，强化锅炉水流动，减小垂直方向的温度梯度，即内循环强化传热；
3.卧式列管式反应器内壳体内空间足够大，并设有除沫器起到汽包作用，可直接产生饱和蒸汽，可省略汽包，系统和布置简单，易于操作，设备数量少，设备投资和运行成本低，适用于需相变换热的反应器系统，比如可用于合成气制甲醇、乙醇、乙二醇、甲烷等领域，具有广阔的市场应用前景。
附图说明
图1为本发明卧式列管式反应器的结构示意图。
图2为C-C视图。
附图标记说明：
1-原料气入口；2-反应气出口；3-锅炉给水入口；4-饱和蒸汽出口；5-壳体；6-反应管；7-管板；8-固体催化剂；9-惰性填料；10-除沫器；11-搅拌桨。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步解释说明：
参见图1，壳体5为卧式，所述壳体5的两端分别设有原料气入口1和反应气出口2，所述壳体5内水平布置有由多根反应管6组成的反应管束，所述反应管6内装填固体催化剂8，其两端填充惰性填料9。所述反应管束的两端经管板7分别连通原料气入口1和反应气出口2作为管程；所述壳体5的顶部设饱和蒸汽出口4，底部设锅炉给水进口3，所述饱和蒸汽出口4处设有除沫器10，锅炉给水进口3经壳体蒸汽出口连通作为壳程，所述壳体5内反应管束的两侧对应设有搅拌浆11。所述反应管束位于壳体内液面以下60-100cm。所述壳体的垂直高度h应保证顶部距离液面200-500cm。所述反应管的管径为40-100mm。
原料气从原料气入口1进入反应管6，经惰性填料9、催化剂床层8反应后，从反应气出口2流出，形成管程；冷却介质锅炉水从锅炉给水入口3进入，在壳体5内与反应管6换热气化为水蒸汽将反应管6内的热量带走，副产的蒸汽在壳体5位于液面以上的气相区收集，再经除沫器10除沫后再由蒸汽出口4流出得到饱和蒸汽，形成壳程。壳体5内反应管束两侧设置的多个搅拌桨11也且置于液面以下，搅拌液体强化锅炉水流动，减少垂直方向的温度梯度，即内循环强化传热。
Claims (6)
1.一种卧式列管式反应器，包括卧式的壳体，所述壳体的两端分别设有原料气入口和反应气出口，所述壳体内水平布置有由多根反应管组成的反应管束，所述反应管束的两端经管板分别连通原料气入口和反应气出口，其特征在于，所述壳体的顶部设饱和蒸汽出口，所述壳体内反应管束的两侧对应设有搅拌浆。
2.如权利要求1所述的卧式列管式反应器，其特征在于，所述饱和蒸汽出口处设有除沫器。
3.如权利要求1所述的卧式列管式反应器，其特征在于，所述反应管束位于壳体内液面以下60-100cm。
4.如权利要求1-3任一项所述的卧式列管式反应器，其特征在于，所述壳体的垂直高度应保证顶部距离液面200-500cm。
5.如权利要求1所述的卧式列管式反应器，其特征在于，所述反应管内装填固体催化剂，其两端填充惰性填料。
6.如权利要求1或5所述的卧式列管式反应器，其特征在于，所述反应管的管径为40-100mm。
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