专利名称：横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学工业中常见的一种设备，在氨的合成、甲醇的合成、一氧化碳变换以及有机化合物的加氢反应过程中得广泛的应用。目前，工业上使用的固定床催化反应器种类繁多，常见的有轴向冷管式，这类反应器床层阻力大，单塔生产能力不高，能量不能有效地回收，我国大部分小化肥厂均采用这种类型的氨合成塔进行氨的合成；另一种为径向流动式，丹麦专利(W09009234)公开了这种反应器的设计方案，这种反应器具有低阻力，高空速的优点，但能量依然未能回收；中国专利申请号(97234399.7)公开了一种径向副产蒸汽固定床催化反应器，该反应器有着显著的优点床层阻力小，可以采用小颗粒触媒，单塔生产能力大，且能回收高温反应热，副产蒸汽，能量回收较为合理。但是该反应器由于气体为径向流动，其流程为反应器的半径，流程短，因此对于气体的均布要求相当高，气体在床层中容易偏流或短路，以致不能达到采用小颗粒催化剂以提高宏观反应速率的目的，尤其对于塔径较小，如直径小于0.5米的反应器，气体流量较低的反应过程，情况就更为突出，为此，有必要研究开发一种适应性更强的固定床催化反应器。
本实用新型的目的在于设计一种横向副产蒸汽固定床催化反应器，使反应器除了具有径向流动反应器的各项优点外，还具有更大的适应性，满足不同场合下工业生产的需要。
本实用新型的构思是这样的在反应器的筒体内，一侧设置一块具有分流孔的分流板，而另一侧设置一个合流装置，反应器中部为一组水冷管，用以回收热量副产蒸汽，而空间部分装填触媒，反应气体进入反应器后通过分流板流入触媒床，在触媒床中径向流动，然后通过另一侧的合流装置流出反应器，气体的流程为反应器的直径。这种结构的反应器，气体流程远小于轴向反应器，因此可以采用小颗粒触媒和高空速生产，而要比径向反应器的流程大一倍，因此气体易于均布，尤其适用于小塔径低流量下的反应过程，适应性较强。
根据上述构思，本实用新型设计了一种横向副产蒸汽固定床催化反应器，整个反应器主要由筒体、分流装置、合流装置和水冷管组成，下面将结合附图来进一步说明本实用新型的结构特征。
图1横向副产蒸汽固定床催化反应器结构图图2
图1中A-A向截面图图3合流装置局部示图其中1——筒体2——分流板3——分流流道4——分流小孔5——水冷管6——气体入口7——档板8——集气箱9——蒸汽总管10——蒸汽出口11——人孔12——合流流道13——内层14——外层15——内层小孔16——外层小孔17——气体出口18——分水管19——入水口20——卸触媒口21——支撑板
22——短条在筒体(1)的一侧设有一个分流装置，分流装置为一块密冲2-3mm分流小孔(4)的分流板(2)，分流板(2)下端密封固定于筒体(1)的内壁，上端可自由膨胀，开孔率为15％～20％，分流板(2)与筒体(1)之间形成一个分流流道(3)，分流流道的截面积应与气体入口(6)的截面积相当，挡板(7)复盖于分流板(2)的上方，用于防止触媒进入分流流道(3)，分流板(2)与筒体(1)之间焊衬不锈钢短条(22)，用以保持分流流道(3)的宽度；筒体(1)的另一侧设置一个合流装置，所说的合流装置由内层(13)和外层(14)组成，内层(13)上密冲2-3mm的内层小孔(15)，开孔率为15％～20％，外层(14)上密冲3-5mm的外层小孔(16)，孔间距为40-100mm，二层之间用不锈钢短条(22)焊衬，以保持二层之间一定的宽度，其宽度一般为2～5mm，两端均密封固定于筒体(1)的内壁，与筒体(1)形成一个合流流道(12)，合流流道的截面积应与气体出口(17)的截面积相当，合流流道(12)的下部与气体出口(17)相连接，外层(14)与筒体(1)之间也焊衬不锈钢短条(22)，以保持合流流道(12)的宽度。反应器中部为一组水冷管(5)，一般采用18-40mm的不锈钢管几十至数千根，水冷管(5)下端汇总于分水管(18)，并与入水口(19)相连接，上部为一集气箱(8)，通过蒸汽总管(9)与蒸汽出口(10)相连接，支撑板(21)用于支撑和固定水冷管(5)，触媒可由人孔(11)装入反应器中的空间部分，检修时可由卸触媒口(20)卸出筒体。原料气由气体入口(6)进入反应器的分流流道(3)，通过分流小孔(4)进入床层，在床层中横向流动，反应热则由水冷管(5)中的冷却水吸收，并汽化产生蒸汽，反应后的气体则通过合流装置进入合流流道(12)，然后由气体出口(17)离开反应器。
这种结构的反应器，其优点是十分明显的，由于其流程大于径向反应器，因此对于气体的均布要求较易满足，适应性强，同时又保持了径向反应器高空速、大生产能力的优点，又能副产蒸汽，回收高温反应热，因此，是一种较为理想的、具有工业应用价值的固定床催化反应器，可用于氨的合成，甲醇的合成以及其他可逆放热反应过程。
权利要求1.一种横向副产蒸汽固定床催化反应器，主要由筒体(1)、分流装置、合流装置和水冷管(5)组成，水冷管(5)设置于反应器中部，下端通过分水管(18)与入水口(19)相连接，上部通过集气箱(8)与蒸汽出口(10)连接，触媒装填于反应器中的空间部分，其特征在于(1)分流装置为一块密冲分流小孔(4)的分流板(2)，设置于筒体(1)的一侧，与筒体(1)形成一个分流流道(3)，下端固定于筒体(1)的内壁，挡板(7)固定于筒体(1)的内壁，复盖于分流板(2)的上方；(2)合流装置由内、外两层密冲小孔的平板组成，设置于筒体(1)的另一侧，两层之间用不锈钢短条(22)焊衬，以保持两层之间一定的间隙，所说的合流装置两端密封固定于筒体(1)的内壁，并与筒体(1)之间形成一个合流流道(12)，合流流道(12)的下部与气体出口(17)相连接。
2.据权利要求1所述的反应器其特征在于分流流道的截面积与总体入口(6)的截面积相当，合流流道(12)的截面积与总体出口(17)相当。
3.据权利要求1-2所述的反应器，其特征在于分流小孔(4)的直径为2-3mm，开孔率为15％-20％，内层小孔(15)的直径为2-3mm，开孔率为15％-20％，外层小孔(16)的直径为3-5mm，孔间距为40-100mm。
专利摘要本实用新型设计了一种横向副产蒸汽固定床催化反应器,在该反应器的筒体中,一侧设有一个分流装置,而另一侧设有一个合流装置,使反应气体在床层作横向流动,其流程为反应器的直径,既保持了径向副产蒸汽固定床催化反应器的各种优点,又降低了对气体的均布要求,使该反应器具有更强的适应性,能满足不同场合下生产的要求,可用于氨的合成、甲醇的合成、一氧化碳变换过程及其他可逆放热反应过程。
文档编号B01J8/02GK2298060SQ9723452
公开日1998年11月25日 申请日期1997年5月13日 优先权日1997年5月13日
发明者房鼎业, 卢正滔, 应卫勇, 唐宏青, 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