一种设高效换热层的固定床加氢反应器的制作方法

本实用新型涉及一种设高效换热层的固定床加氢反应器，特别涉及一种用于蒽醌法制备双氧水的固定床加氢反应器。

背景技术：

加氢反应为放热反应，随着高效催化剂的投用，蒽醌加氢反应的氢化效率不断提高，单位体积内反应热增多，催化剂床层温升也逐渐提高，若反应热量不及时移出，易导致降解物增多。专利CN104843648 A公布了一种每段催化剂层下部设格栅形换热层的固定床加氢反应系统，实际应用中也有采用反应器下段加列管式换热段的方式，但均因加氢反应液相为滴流状态，换热管上液相不能充满，且液相难以在换热管上均匀分布，存在换热效果差，设备投资高的问题。并且随着装置规模的扩大，加氢反应器体积的不断增大，内置列管式换热器存在制造难度大，焊点多，易泄漏等问题。传统的加氢反应器是在设备下封头上方筒体部位做支撑板，支撑板上铺设支撑瓷球，支撑瓷球上再铺设催化剂层，封头部位的空间未得以充分利用。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种设高效换热层的固定床加氢反应器。设备利用率高，结构简单，且设备投资低。

本实用新型的技术方案：一种设高效换热层的固定床加氢反应器，包括加氢反应器壳体、液相进料管、气液分布器、催化剂层、换热层，气液分布器设置在加氢反应器壳体内液相进料管的下方；催化剂层为一段或多段，设置在加氢反应器壳体内气液分布器的下方；换热层设置在催化剂层下方的加氢反应器下封头部位；封头内设有换热盘管，再以瓷球填充封头，瓷球上铺设丝网层；丝网层以上为加氢催化剂层。

本实用新型工作时，气液相从反应器顶部进入，液相经过气液分布器分布均匀后以滴流形式与氢气并流通过催化剂层，经催化剂催化加氢反应放出大量反应热后再通过换热层换热，移出部分热量，气液混相从气液相出口管流入下一反应器。

本实用新型的催化剂层可设一段催化剂或多段催化剂，当采用多段催化剂时，段间设有液相收集盘及气液再分布器。

本实用新型的换热层可根据温度控制要求设在每层催化剂下游，若设置在中间段催化剂下部，可采用瓷球或催化剂覆盖盘管的方式；若设在下封头部位，封头内设换热盘管，再以瓷球填充封头，瓷球上铺设丝网层，丝网层以上为加氢催化剂层。

本实用新型的换热盘管可采用1～50组排列蛇形盘管或1～50列排列蛇形盘管或1～50组直立式蛇形盘管或多组U型管串联/并联的形式。

本实用新型所述的换热盘管的直径为DN25 ～DN50。

本实用新型的换热盘管可根据换热面积的要求从封头延伸至设备壳体部位。

本实用新型的盘管可设一组进出口（有集合管），也可根据换热盘管的组或列数分设多个进出口（无集合管）。

本实用新型的瓷球装填高度高出最上层盘管50～400mm。

本实用新型的填充瓷球的直径为φ10～φ50mm。

本实用新型可采用多台反应器串联，一起完成加氢反应。

本实用新型的优点是：换热盘管制造容易，不易泄露；换热盘管用瓷球或催化剂覆盖，气液两相流在瓷球或催化剂层中分布均匀，与换热盘管的接触面积大，换热效率高；换热盘管设在催化剂层内或下封头部位，省去了换热层的高度，充分有效的利用了封头的容积，封头内铺设瓷球作为下段催化剂层的支撑，减少了反应器内部的一层支撑板结构，缩短了反应器高度，降低制造成本。

附图说明

图1为设高效换热层固定床加氢反应器一种结构示意图。

图中：1-加氢反应器壳体；2-液相进料管；3-气液分布器；4-催化剂层；5-冷却水出口管；6-冷却水入口管；7-气液相出口管；8-换热层；9-丝网层；10-氢气进料管。

图2 为组排列蛇形盘管俯视图。

图3 为列排列蛇形盘管俯视图。

图4 为U形盘管府视图。

图5 为直立式蛇形盘管正视图。

图6 为多层催化剂的一种层间结构示意图。

图中：11-催化剂层；12-丝网层；13-换热层；14-集液盘；15-再分布器。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型所述的设高效换热层的固定床加氢反应器，包括壳体1，壳体内由上至下依次为气液分布器3、催化剂层4、丝网层9及换热层8。壳体上焊接与壳体1内腔相连通的氢气进料管10、液相进料管2、气液相出口管7；壳体上还焊接伸入壳体内部的冷却水入口管6和冷却水出口管5。换热层内盘管的选用形式及换热面积根据反应物料的量及所需温降确定；瓷球的直径根据催化剂的直径及所需控制的阻力降确定；瓷球的填充高度以将换热盘管覆盖住为宜。

实施例1

某双氧水装置氢化塔，设两节反应器，反应器直径为3m，第一节反应器底部设换热层，要求温降3℃。盘管规格选用DN25，换热层设10列蛇管；选用φ10~30mm瓷球装填至高出最上层蛇管200mm处。

实施例2

某双氧水装置氢化塔，设三节反应器，反应器直径为3.2m，前两节反应器底部设换热层，要求温降3℃。盘管规格选用DN32，换热层设15组蛇管；选用φ10~30mm瓷球装填至高出最上层蛇管250mm处。

实施例3

某双氧水装置氢化塔，设三节反应器，反应器直径为4m，前两节反应器底部设换热层，要求温降4℃。盘管规格选用DN32，换热层设20组直立式蛇管；选用φ10~30mm瓷球装填至高出最上层蛇管300mm处。

实施例4

某双氧水装置氢化塔，设三节反应器，反应器直径为4.2m，前两节反应器底部设换热层，要求温降5℃。换热层设30组蛇管；选用φ10~30mm瓷球装填至最上层蛇管的上方300mm处。