一种多管大功率裂解反应器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种多管大功率裂解反应器，壳体（1）内设有反应器列管，反应器列管由若干层横向的列管单元组成，每层的列管单元包括若干U型镍管（2），若干U型镍管（2）相互串接形成列管单元，每层列管单元的头部和尾部分别设有进气口（3）和出气口（4），每层列管单元的进气口（3）通过进气管（12）伸出壳体（1）外与壳体（1）外放置的进/出气总管（5）相连通，每层列管单元的出气口通过出气管（14）伸出壳体（1）外与壳体（1）外放置的进/出气总管（5）相连通，在U型镍管（2）套有的陶瓷加热圈（6）与电气控制装置连接，在壳体的顶部和侧面分别设有顶部测温热电阻（7）和侧面测温热电阻（13）。
【专利说明】一种多管大功率裂解反应器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种多管大功率裂解反应器。
【背景技术】
[0002]国内六氟丙烯和偏氟乙烯的生产主要采用空管裂解技术，厂家均采用管式反应器，经过预热的气体镍管内受热反应，反应镍管外套有耐高温合金管进行短路加热，采用低电压大电流控制电热元件的加热功率，一般通过磁性调压器来控制。裂解炉一般单台能力在500吨左右，各个厂家为增加单台裂解炉的规模，主要通过增大反应列管的通径或增加反应镍管的长度并辅以匹配的套管短路加热来实现。规模以上的装置一般采用DN40以上的镍管，反应列管的长度为10-30米。现有技术存在的缺陷1、:因反应镍管较长，整个反应器需立式布置，厂房相对较高；因镍管长期立着，整个列管的重量由全靠列管底部来支撑，在高温下镍管的强度变低，再受到热胀冷缩作用，镍管很容易损坏；单个反应镍管的长度受限，制约了单台反应器能力的提高；因反应镍管的通径较大，换热效果不好，反应镍管内温差较大，即壁温和中心温度差别较大，提高了反应温度，会使壁温偏高，发生积碳反应的几率大增；现有技术存在的缺陷2、:短路加热采用的磁性调压器尽管具有优良的无级调压特性，广泛应用于各种电加热系统，但磁性调压器本身就是个大的发热体，散热较多，同时加热套管上的铜夹 头也需通冷却水，这些都使得电加热系统的热效率显著下降；磁性调压器还占用一定的设备布置空间，按现在的设备布置安全规范，磁性调压器与主装置必须有一定的安全距离，这又增加了装置建设的成本。在中国专利CN 1010034560 A中，描述用R142b裂解制备偏氟乙烯裂解炉管采用Φ76*4较大口径金属管，突破了国内偏氟乙烯反应管直径不大于Φ40的局限，炉管采用U型新型串联结构，压降小，不易积碳，检修操作方便。这种反应器换热效果差，反应管内温差较大的缺陷无法克服，较大通径的反应管在传热方面是不适宜的。在中国专利CN 2813610 Y中，描述六氟丙烯生产用多管裂解炉，其特征是裂解炉内设置至少2根裂解管，每根裂解管既可带有加热套单独加热，也可以共用一个加热套管进行加热。该实用新型多管裂解炉采用统一保温可有效防止热量散失，使各炉管之间热量互相利用，达到稳定控制稳定、节能目的，使生产成本降低。该实用新型专利在国内原有技术上有所进步，但未克服原有技术的固有缺陷。将几个单独的反应管组合成一个反应器，反应器的能力是简单的叠加，各炉管之间热量互相利用避免单独的反应管散热较大，但反应器的长度仍然较长，反应列管容易损坏；其短路加热需要磁性变压器，磁性变压器和加热套管铜夹头的热损失无法避免。在中国专利CN 203209060 U中，描述一种制备偏氟乙烯的裂解炉，特别是裂解炉炉管中设置有气相静态螺旋混合器，以及炉管内侧带有翅片的制备偏氟乙烯的裂解炉，通过改变裂解炉炉管反应器的结构，可以在有效地改善和促进换热的同时，避免反应物料的局部过热，进而促进了制备偏氟乙烯裂解反应的转化率与选择性。该实用新型对现有单管裂解反应器的结构进行了改进，但结构较为复杂，很小的炉管内布置内件相对空管裂解较短的停留时间意义并不大，并未解决裂解反应器产能低，能耗高的缺陷。随着国内偏氟乙烯和六氟丙烯装置的规模越来越大，目前的各种裂解反应器无法做到产能随需要任意扩大，规模较大的装置其反应部分往往占地较多，显得非常庞大，需要的操作和控制人员也较多，增加了建设及运行成本，开发产能大又节能且布置紧凑的新型反应器成为国内含氟单体生产技术进步的必然需求。
【发明内容】
[0003]本发明提供了一种多管大功率裂解反应器，它不但产能大、温控精准、反应管内温差较小不易积碳，而且使用寿命长、热效率高达90%以上、保温层紧凑，便于布置安装。
[0004]本发明采用了以下技术方案:一种多管大功率裂解反应器，所述它包括壳体，在壳体内设有反应器列管，壳体与反应器列管构成反应器撬块，反应器列管由若干层横向的列管单元组成，每层的列管单元包括若干U型镍管，若干U型镍管相互串接形成列管单元，每层列管单元的头部和尾部分别设有进气口和出气口，每层列管单元的进气口通过进气管伸出壳体外与壳体外放置的进/出气总管相连通，每层列管单元的出气口通过出气管伸出壳体外与壳体外放置的进/出气总管相连通，在U型镍管套有陶瓷加热圈，陶瓷加热圈与电气控制装置连接，在壳体的顶部和侧面分别设有顶部测温热电阻和侧面测温热电阻，顶部测温热电阻和侧面测温热电阻插入壳体内。所述的壳体为碳钢，在壳体的底部设有撬块支腿。所述的电气控制装置包括电气控制柜，在电气控制柜内设有负反馈自动调温系统，负反馈自动调温系统由智能程控温控仪和可控硅调压系统构成，智能程控温控仪通过可控硅调压系统和壳体顶部设有电加热电气接线端与陶瓷加热圈连接，陶瓷加热圈通过负反馈自动调温系统的控制实现分段加热。所述的壳体内竖直固定有若干固定管板，干层列管单元的U型镍管穿过固定管板上的管孔固定在壳体内。所述的壳体的内壁上设有保温层，保温层由耐高温隔热的轻质保温浇注料和陶瓷纤维组成。所述的壳体设置为柱形或方箱型。
[0005]本发明具有以下有益效果:采用了以上技术方案后，本发明可以扩大产能，通过增加反应管的总长度及匹配的电加热即可放大产能；多段加热可精确调节各段的加热功率，使温控精准；使用通径较小的镍管，反应管内温差较小不易积碳；反应镍管受热均匀，处于自然伸展的状态，使用寿命延长；反应列管和电加热元件整体保温，采用常频短路加热，不使用磁性变压器，整体热效率高；反应管加工成U型管，保温层紧凑，便于布置安装。本发明反应器单台能力较大，其热效率达90%以上，温控精准，反应管内温差较小，可有效缓解裂解反应积碳现象。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1为本发明左侧剖视图。
[0007]图2为本发明俯视剖视图。
[0008]图3为本发明前侧立面图。
【具体实施方式】
[0009]实施例一，在图1、图2和图3中，本发明提供了一种多管大功率裂解反应器，所述它包括壳体1，壳体I为碳钢，在壳体I的底部设有撬块支腿8，在壳体I内设有反应器列管，壳体与反应器列管构成反应器撬块，反应器列管由七层横向的列管单元组成，每层的列管单元包括两个U型镍管2，两个U型镍管2相互串接形成列管单元，每个U型镍管2包括两个镍管，在两镍管通过U型接头连接成U型镍管2，壳体I内竖直固定有若干固定管板10，若干层列管单元的U型镍管2穿过固定管板10上的管孔固定在壳体I内，每层列管单元的头部和尾部分别设有进气口 3和出气口 4，每层列管单元的进气口 3通过进气管12伸出壳体I外与壳体I外放置的进/出气总管5相连通，每层列管单元的出气口通过出气管14伸出壳体I外与壳体I外放置的进/出气总管5相连通，反应器进气通过进/出气总管5分配到进气口 3，排气时通过出气口 4汇集到进/出气总管5，在U型镍管2套有陶瓷加热圈6，陶瓷加热圈6与电气控制装置连接，电气控制装置包括电气控制柜，在电气控制柜内设有负反馈自动调温系统，负反馈自动调温系统由智能程控温控仪和可控硅调压系统构成，智能程控温控仪通过可控硅调压系统和壳体顶部设有电加热电气接线端9与陶瓷加热圈6连接，陶瓷加热圈进行分段加热控制，陶瓷加热圈6采用8020镍铬电阻丝为发热材料，高密度耐高温陶瓷为绝缘及骨架，加热电阻大于100兆欧，陶瓷加热圈6通过负反馈自动调温系统的控制实现分段加热，电加热采用常频短路加热方式，加热电压为0-400V，电流为0-300A，加热电阻大于100兆欧，反应器设计温度为1000°C，反应列管和电加热元件整体进行保温，壳体I为碳钢，构成反应器撬块，在壳体I的顶部和侧面分别设有顶部测温热电阻7和侧面测温热电阻13，顶部测温热电阻7和侧面测温热电阻13插入壳体I内，壳体I的内壁上设有保温层11，保温层11由耐高温隔热的轻质保温浇注料和陶瓷纤维组成，壳体I设置为柱形或方箱型，本实施例设置为方箱型，方箱型的尺寸为6400*2000*2500厘米，本发明列管内产生裂解反应，裂解反应为二氟一氯乙烷HCFC-142b热裂解生产偏氟乙烯或四氟乙烯热裂解生产六氟丙烯。本发明反应器的能力可通过增加反应列管和电加热功率而扩大，单台反应器年产能最大5000吨。本发明U型镍管2通径小于40mm，由多根3飞米长的直管和加厚弯头组成，每组U型镍管2总长度最大为30米。本发明应用于2000吨/年偏氟乙烯裂解反应器，该反应器撬块为方箱型，外形为6400*2000*2500，反应器设计功率320KW，设计温度1000°C，反应器整体保温，电气控制柜只需供应380V电压即可。本发明运行产能为7吨/天，年产能超过2000吨，运行电压最大为380V，电流最大为220A，加热电阻超过200兆欧，运行功率为280KW，原装置500吨/年单管短路加热裂解炉运行功率为130KW，2000吨产能总功率为520KW，节能50%左右。
【权利要求】
1.一种多管大功率裂解反应器，其特征是所述它包括壳体(1)，在壳体(I)内设有反应器列管，壳体与反应器列管构成反应器撬块，反应器列管由若干层横向的列管单元组成，每层的列管单元包括若干U型镍管(2)，若干U型镍管(2)相互串接形成列管单元，每层列管单元的头部和尾部分别设有进气口(3)和出气口(4)，每层列管单元的进气口(3)通过进气管(12)伸出壳体(I)外与壳体(I)外放置的进/出气总管(5)相连通，每层列管单元的出气口通过出气管(14)伸出壳体(I)外与壳体(I)外放置的进/出气总管(5)相连通，在U型镍管(2)套有陶瓷加热圈(6)，陶瓷加热圈(6)与电气控制装置连接，在壳体的顶部和侧面分别设有顶部测温热电阻(7)和侧面测温热电阻(13)，顶部测温热电阻(7)和侧面测温热电阻(13)插入壳体(I)内。
2.根据权利要求1所述的多管大功率裂解反应器，其特征是所述的壳体(I)为碳钢，在壳体(I)的底部设有撬块支腿(8 )。
3.根据权利要求1所述的多管大功率裂解反应器，其特征是所述的电气控制装置包括电气控制柜，在电气控制柜内设有负反馈自动调温系统，负反馈自动调温系统由智能程控温控仪和可控硅调压系统构成，智能程控温控仪通过可控硅调压系统和壳体顶部设有电加热电气接线端(9)与陶瓷加热圈(6)连接，陶瓷加热圈(6)通过负反馈自动调温系统的控制实现分段加热。
4.根据权利要求1所述的多管大功率裂解反应器，其特征是所述的壳体(I)内竖直固定有若干固定管板(10)，干层列管单元的U型镍管(2)穿过固定管板(10)上的管孔固定在壳体(I)内。
5.根据权利要求1所述的多管大功率裂解反应器，其特征是的壳体(I)的内壁上设有保温层(11)，保温层(11)由耐高温隔热的轻质保温浇注料和陶瓷纤维组成。
6.根据权利要求1、4或5所述的多管大功率裂解反应器，其特征是所述的壳体(I)设置为柱形或方箱型。
【文档编号】B01J19/24GK103933924SQ201310679949
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2013年12月16日 优先权日:2013年12月16日
【发明者】朱剑华, 钱厚琴, 胡经宇, 吴玉勋 申请人:江苏梅兰化工有限公司, 扬州纽兰德新型电热电气有限公司