径向气冷反应器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及化工技术领域，特别是涉及一种应用于氨合成、甲醇合成生产中的径向气冷反应器。
【背景技术】
[0002]甲醇合成反应为强放热可逆反应，主要反应式
[0003]C0+2H2 = CH 30Η+ Δ Hr1
[0004]C02+3H2 = CH 30Η+Η20+ Δ HR2
[0005]ΔΗΚ1= -76519.5-49.2909T----------P132
[0006]Δ HR2= -37858.2-22.666T-------P132
[0007]反应是在装有催化剂的反应器中进行的，现代甲醇催化剂为低压低温铜锌铝系，其压力为4.0MPa?8.5MPa，210°C?280°C。由上可知，未反应气必需先预热至210°C，反应过程中放热量大，温度上升大，例如每反应1 % C0温升32 °C，温升不能过高，应控制在280 °C以内。
[0008]甲醇合成工艺技术的核心是甲醇合成反应器的设计。⑶与仏生成甲醇的反应是强放热反应，与H2、队气体合成氨比较，生成lmol甲醇比生成lmol氨放出的热量几乎要多一倍，而合成甲醇的铜系催化剂的使用温度范围只有50°C左右，合成氨的铁系催化剂使用温度范围有120°C?150°C，因此一方面需要对待反应气预热至一定温度，另一方面又需要快速移走反应热，现有技术中需要采用不同的设备分别进行预热和冷却，需要耗费大量能源。
【发明内容】
[0009]基于此，有必要提供一种能源利用率高、节能效果明显的径向气冷反应器。
[0010]—种径向气冷反应器，包括外筒、气冷系统、径向反应筐和第一集气管，所述径向反应筐设于所述外筒内，并于所述外筒和所述径向反应筐之间形成间隙，所述气冷系统包括进气管、气冷管和第二集气管，所述进气管和所述第二集气管穿过所述外筒和所述径向反应筐，所述气冷管位于所述径向反应筐内并连通于所述进气管和所述第二集气管之间，所述第一集气管部分设置于所述径向反应筐内，且一端伸出所述径向反应筐和所述外筒外；所述外筒上开设有气口，且所述径向反应筐和所述第一集气管侧壁上均开设有通气孔，以将气体依次沿着基本垂直于所述外筒高度的方向在所述气口、所述间隙、所述径向反应筐和所述第一集气管的方向或相反方向流动。
[0011]在本径向气冷反应器中，由于采用径向反应筐，气体从外筒和径向反应筐之间的间隙从径向反应筐侧壁或从第一集气管进入径向反应筐，气体阻力小；且反应过程中产生的热量可被气冷系统的未反应冷气吸收，一方面对径向反应筐内的温度冷却，同时对未反应冷气进行加热，能源利用率高，节能效果明显。
[0012]在其中一个实施例中，所述外筒包括顶部和底部，所述第一集气管和所述进气管穿过所述外筒的所述底部，所述第二集气管穿过所述外筒的所述顶部。
[0013]在其中一个实施例中，所述气冷系统包括依次连通的所述进气管、分气管、第一连通管、所述气冷管、第二连通管和所述第二集气管，所述气冷管为回形结构，且所述气冷管包括进口和出口，所述进口和出口均位于所述气冷管的中部，且相互间隔设置。
[0014]在其中一个实施例中，所述气冷管包括上管和下管，所述上管和所述下管分别包括进口和出口，所述上管的进口和所述下管的进口连通，所述上管的出口和所述下管的出口连通。
[0015]在其中一个实施例中，所述上管和所述下管均为U形管，所述上管和所述下管对接形成所述回形结构。
[0016]在其中一个实施例中，所述上管和所述下管为对称结构，所述上管和所述下管的所述进口和所述出口均位于所述气冷管的中点处。
[0017]在其中一个实施例中，所述气冷系统还包括连通于所述第一连通管和所述气冷管的所述进口之间的第一环管，多个所述气冷管连接所述第一环管。
[0018]在其中一个实施例中，所述气冷系统还包括连通于所述第二连通管和所述气冷管的所述出口之间的第二环管，多个所述气冷管连接所述第二环管。
[0019]在其中一个实施例中，所述径向反应筐中部设置有容纳腔，所述第一环管和所述第二环管容纳于所述容纳腔内。
[0020]在其中一个实施例中，所述气冷系统包括多个第一环管、多个分别与所述多个第一环管连通的第一连通管、多个第二环管及多个分别与所述多个第二环管连通的第二连通管，多个所述第一环管和多个所述第二环管同心设置于容纳腔内。
[0021]在其中一个实施例中，所述径向反应筐和/或所述第一集气管包括筒体和透气板，所述通气孔包括贯通所述筒体的第一通气孔和贯通所述透气板的第二通气孔，所述第二通气孔与所述第一通气孔相互连通，且所述第二通气孔的总截面积大于所述第一通气孔的总截面。
[0022]在其中一个实施例中，所述筒体的所述第一通气孔包括敞开孔和收拢孔，所述敞开孔大于所述收拢孔，所述收拢孔较所述敞开孔靠近所述透气板；所述透气板的所述第二通气孔包括上孔和下孔，所述上孔较所述下孔靠近所述筒体，且所述上孔的尺寸小于所述下孔。
[0023]在其中一个实施例中，所述筒体和所述透气板间隔设置从而在其间形成缝隙，所述缝隙连通所述第一通气孔和所述第二通气孔；所述径向反应筐和/或所述第一集气管还可以包括间隔环，所述间隔环密封地设于所述筒体和所述透气板之间，将所述筒体和所述透气板之间的所述缝隙间隔成多个区间，所述径向反应筐和/或所述第一集气管还可以包括所述筛网，所述筛网设置在所述透气板远离所述筒体的一侧。
【附图说明】
[0024]图1为一实施方式的气冷反应器的结构不意图；
[0025]图2为图1所示气冷反应器的气冷系统的气冷管的结构示意图；
[0026]图3为图1所不气冷反应器的外筒和径向反应筐的局部结构不意图；
[0027]图4为图1所示气冷反应器的第一集气管的局部结构示意图；
[0028]图5为另一实施例的第一集气管的第一通气孔的结构示意图。
【具体实施方式】
[0029]为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
[0030]需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
[0031]请参阅图1，本发明一实施例的气冷反应器包括外筒10、气冷系统50、径向反应筐70和第一集气管80。
[0032]在本具体实施例中，外筒10为中空筒状，其包括顶部101和底部103。更具体地，外筒10中部为圆筒状，顶部101和底部103均为半球状或椭圆状。外筒10的顶部101设有装料孔，外筒10的底部103设有卸料孔。外筒10上还开设有气口 104，以将已预热的待反应气输入外筒10。
[0033]气冷系统50包括进气管51、分气管52、分气环53、第一连通管54、第一环管55、第二环管56、气冷管57、第二连通管58和第二集气管59。
[0034]进气管51设于外筒10的底部103，并穿过外筒10和径向反应筐70内，通过进气管51与其他设备连通以输入未反应冷气。
[0035]分气管52位于径向反应筐70内，且连通于进气管51和分气环53之间，以将从进气管51输入的未反应冷气输入分气环53。具体地，分气管52可为多个，多个分气管52分别与进气管51连通以将未反应冷气均匀分散。
[0036]分气环53位于径向反应筐70内，且连通于分气管52和第一连通管54之间，且分气环53为环状，这样，即使分气管52的数量为一个，由于分气环53为环状，分气环53可与多个第一连通管54连通，将未反应冷气输送至多个第一连通管54。可以理解，分气环53也可省略，使分气管52和第一连通管54直接连通。
[0037]第一