专利名称：径向副产蒸汽固定床催化反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种固定床催化反应器。
固定床催化反应器是化工与石化工业中常用的一种反应器，在氨的合成、甲醇的合成、一氧化碳变换过程、有机化合物的加氢过程以及其他可逆放热反应过程中得到广泛的应用。为此，许多科技工作者设计了众多的各种类型的固定床催化反应器，目前，工业上使用的反应器从流动形式上可以分为二类径向流动和轴向流动，从换热形式上亦可分为二类外冷式和自冷式。德国专利(DE2123950)和日本专利(J63123433)分别公开了一种轴向流动副产蒸汽的合成塔，该合成塔能副产蒸汽，能量利用较为合理，但床层阻力大，难以提高空速，生产能力不高，丹麦专利(WO9009234)公开了一种径向合成塔，这种类型的合成塔，克服了轴向流动反应器床层阻力大的缺点，生产能力大幅度提高，但未能合理回收能量，不能副产蒸汽，造成有效能的损失。为此，人们期开发研究一种新的固定床反应器，以满足工业生产的需要。
本实用新型的目的在于克服上述二种固定床催化反应器的缺点，综合二种反应器的优点，设计一种径向副产蒸汽固定床催化反应器，达到生产能力大，合理利用能量，副产蒸汽的目的。
本发明的构思是这样的通常，固定床催化反应器由承受高压的外筒和只承受压差的内件——触媒筐所构成。本实用新型在径向固定床反应器的触媒筐内设置一组水冷管，当反应气体径向流过床层时所产生的高温反应热由水冷管内的水冷却，水加热后汽化，产生蒸汽，回收高温反应热，达到合理利用能量的目的。所说的反应器综合了径向反应器及轴向副产蒸汽反应器的优点，将是一种十分有前途的固定床催化反应器。
依据上述构思，本实用新型设计了一种径向副产蒸汽固定床催化反应器，下面将结合附图来进一步阐述本实用新型的结构特征。
图1径向副产蒸汽固定床催化反应器结构图图2分流筒局部示图图3分流筒横截面局部示图图4合流中心管横截面图图5水冷管结构图其中1——外筒2——分流筒3——分流流道4——短条5——合流中心管6——内层7——外层8——花格9——水冷管10——集气箱11——蒸汽总管12——气体入口13——蒸汽出口14——人孔15——分流小孔16——内层小孔17——外层小孔18——分水管19——下托板20——水口21——气体出口22——卸触媒口23——档板在反应器的外筒(1)内设置一个分流筒(2)，分流筒(2)上密冲2～3mm的分流小孔(15)，开孔率15～20％，分流筒(2)下端固定于筒体(1)的内壁，上端可自由膨胀，分流筒(2)与筒体(1)之间形成一个3-20mm宽的分流流道(3)，分流流道(3)的截面积与反应器气体入口(12)的截面积相同，分流筒(2)的外侧焊有不锈钢短条(4)，以保持分流流道(3)的宽度，反应器的中部为一个合流中心管(5)，由内层(6)和外层(7)构成，两层之间焊衬不锈钢短条(4)，用于保持两层之间一定的间隙，外层(7)上密冲2～3mm的外层小孔(17)，开孔率为15～20％，内层(6)上密冲3～5mm的内层小孔(16)，孔间距为40～100mm，中心管(5)的顶部密封，下端与置于筒体(1)上的气体出口(21)相连接；在分流筒(2)与中心管(5)之间设置一组水冷管(9)，一般采用18～40mm的不锈钢管几十至数千根，比冷面——单位体积的冷管面积为20～120m2/m3，水冷管(9)下部汇总于分水管(18)，分水管(18)与入水口(20)相连接，水冷管(9)的上部为一集气箱(10)，通过蒸汽总管(11)与蒸汽出口(13)相连接，下托板(19)焊接于筒体(1)的底部，用于固定分水管(18)和水冷管(9)，挡板(23)设置于筒体(1)的上部，用于防止触媒进入分流流道(3)，花格(8)用于固定水冷管(9)和合流中心管(5)，触媒则由人孔(14)装填于分流筒(1)、水冷管(9)和中心管(5)之间的空间部分，检修时可由卸出触媒口(22)卸出筒体(1)。原料气由气体入口(12)进入反应器后，进入分流流道(3)，然后通过分流小孔(15)进入触媒层，反应热由水冷管(9)中的冷却水带走，反应后的气体通过合流中心管(5)流出反应器。
上述结构的固定床催化反应器的优点是十分明显的，既保持了径向反应器高空速、大生产能力的优点，同时又能副产蒸汽，合理回收能量，装卸触媒十分便利，与轴向流动反应器相比，达到同样产量，催化剂用量可减少20-30％，有效能利用率提高15～20％，可用于甲醇合成、氨合成、一氧化碳变换、有机化合物加氢及其他可逆放热反应过程。
权利要求1.一种径向副产蒸汽固定床催化反应器，在筒体(1)内设置了一个密冲分流小孔(15)的分流筒(2)，筒体(1)与分流筒(2)之间形成一个宽度为3-20mm的分流流道(3)，分流筒(2)下端固定于筒体(1)的内壁，挡板(23)固定于筒体(1)的上部，复盖于分流筒(1)的上方，筒体(1)的中心为一个由内层(6)和外层(7)构成的合流中心管(5)，内层(6)上密冲内层小孔(16)，外层(7)上密冲外层小孔(17)，其特征在于在分流筒(2)与合流中心管(5)之间设置一组水冷管(9)，水冷管(9)的上部为一集气箱(10)，集气箱(10)通过蒸汽总管(11)与蒸汽出口(13)相连接，水冷管(9)的下部汇总于分水管(18)，并与入水口(20)连接。
2.据权利要求1所述的反应器，其特征是水冷管(9)的比冷面为20-120m2/m3。
3.据权利要求1-2所述的反应器，其特征是水冷管(9)为18～40mm的不锈钢管，几十至数千根。
专利摘要本实用新型设计了一种径向副产蒸汽固定床催化反应器,在径向反应器内设置了一组水冷管,使反应所产生的高温反应热通过加热冷却水并使之汽化,副产蒸汽,达到回收能量的目的,该反应器床层阻力小,空速高,生产能力大,能量利用合理,是一种较有前途的固定床催化反应器,可广泛用于氨的合成、甲醇合成、一氧化碳变换过程、有机化合物加氢过程以及其他强放热反应过程。
文档编号B01J8/02GK2291201SQ97234399
公开日1998年9月16日 申请日期1997年4月28日 优先权日1997年4月28日
发明者房鼎业, 卢正滔, 应卫勇, 唐宕青, 张成芳, 蒋德军, 朱子彬, 郭文元 申请人:华东理工大学, 中国石化兰州设计院