制靠对管内流体的温压参 数及流量控制实现；该简化例保留了原方案的高可靠性特征，并大大简化了炉内工艺流程。
[0029] 本发明的一种内置管束等温变换反应器，其采用轴向环形管束和整体中心管束结 构，方便换热管的排布，方便管束的安装和运输；其换热管的直管与端部折弯管与上环形 管板、下环形管板形成紧凑连接结构；其上、下环形管箱采用半管结构并与管板直接相连， 管箱均分为几段，可用环向法兰连接，以方便检修；其下环形管板与催化剂床层间铺设耐 火料，换热管在整个床层高温区无焊点，可靠性高；其轴向环形管束在内、外侧均留有缺口 (不布管区域），以方便检修人员进出装卸催化剂；其设置位于中心管内的中心管束（气气 换热器），及较省空间的原料气走管程下进上出，变换气经集气环腔走壳程上进下出，通过 折流杆折流实现逆流换热的中心管束布置方式。
[0030] 本发明的一种内置管束等温变换反应器，提供了创新设计的反应器结构和内部 布置方式，采用新的流程和换热结构，克服了以前反应器的缺点和不足，提高了反应效率， 提高了内部的空间利用率，降低了流程阻力，降低了设备投资和运行成本，具有很大的技术 突破性。
[0031] 本发明的一种内置管束等温变换反应器，能够解决现有技术中所存在的上述技 术问题，从而缩短工艺流程，节省生产投资，降低制造成本且提高生产可靠性，满足实际 化工生产作业的需要。
【附图说明】
[0032] 下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明：
[0033] 图1是本发明的带有轴向环形管束和中心管束的内置管束等温变换反应器的结 构示意图；
[0034] 图2是图1的本发明的带有轴向环形管束和中心管束的内置管束等温变换反应器 的结构示意图的俯视图；
[0035] 图3是本发明的带轴向环形管束的内置管束等温变换反应器的结构示意图；
[0036] 图4是图3的本发明的带轴向环形管束的内置管束等温变换反应器的结构示意图 的俯视图；
[0037] 图5是本发明的内置管束等温变换反应器的轴向环形管束的结构示意图。
[0038] 图中，1为锅炉水入口，2为催化剂卸料口，3为耐火料，4为承压壳体，5为催化剂 筐，6为轴向环形管束，7为中心管，8为催化剂床层，9为膨胀节，10为锅炉水出口，11为原 料气入口，12为变换气出口，13为中心管束，14为环腔筒体；6-1为下锅炉水接管，6-2为下 环形管箱，6-3为下环形管板，6-4为直管，6-5为支持板，6-6为端部折弯管，6-7上环形管 板，6-8上环形管箱,6-9为上锅炉水接管。
【具体实施方式】
[0039] 为了更好地理解本发明，下面结合具体实施例对本发明作了详细说明。但是，显然 可对本发明进行不同的变型和改型而不超出后附权利要求限定的本发明更宽的精神和范 围。因此，以下实施例具有例示性的而没有限制的含义。
[0040] 实施例1 :
[0041] 如图1和图2所示，一种内置管束等温变换反应器，包括承压壳体（4)，设置在承 压壳体（4)上的原料气入口（11)、变换气出口（12)、锅炉水入口（1)、锅炉水出口（10)和 催化剂卸料口（2)，以及设置在承压壳体（4)内的催化剂筐（5)，轴向环形管束(6)，中心 管（7)，环腔筒体（14)，及中心管束（13)。轴向环形管束（6)与锅炉水出口（10)之间由 膨胀节（9)联接，以吸收管束与壳体之间的热膨胀变形差。催化剂（8)装在催化剂筐（5) 以内，中心管（7)以外及轴向环形管束的空隙中。如图5所示的轴向环形管束(6)由下环 形管箱(6-2)和下环形管板(6-3)组成的锅炉水分布器，上环形管箱(6-8)和上环形管板 (6-7)组成的锅炉水收集器，以及与上、下环形管板相连接的换热管：直管(6-4)和端部折 弯管（6-6)组成；还包括与锅炉水进口相连的下锅炉水接管（6-1)，与锅炉水出口相连的上 锅炉水接管(6-9)，以及支持及固定换热管的支持板(6-5);上环形管板(6-7)和下环形管 板（6-3)组成环形管板。
[0042] 原料气由原料气入口（11)进入，通过中心管束（13)的管程进入反应器上部，分 布到承压壳体（4)与催化剂筐（5)之间的环腔，经催化剂筐（5)上的孔阵进入催化剂床层 (8)，在催化剂作用下发生变换反应，放出热量，反应热大部分被均匀分布在床层中的轴向 环形管束（6)中的锅炉水带走，反应后且有一定温升的变换气由中心管（7)的孔阵，汇入由 中心管（7)和环腔筒体（14)之间的环腔，向上流动从环腔筒体（14)的上部进入中心管束 (13)的壳程，和管程的低温原料气逆流换热，变换气温度降低，原料气温度升高，换热降温 后的变换气从中心管（7)和中心管束（13)下管箱之间的环隙流出，经由变换气出口（12) 离开反应器。轴向环形管束换热装置内的冷却介质理论上可以是任何冷却流体，优选为锅 炉水。
[0043] 实施例2 :
[0044] 如图3和图4所示，一种内置管束等温变换反应器，其将中心管（7)内的中心管 束（13)换热器移出反应器；原料气改由反应器上部原料气入口（11)进入，分布到承压壳体 (4)与催化剂筐（5)之间的环腔，经催化剂筐（5)上的孔阵进入催化剂床层（8)，在催化剂 作用下发生反应，放出热量，反应热大部分被均匀分布在床层中的轴向环形管束(6)中的 锅炉水带走，反应后的变换气由中心管（7)收集，经由下部的变换气出口（12)离开反应器。
[0045] 该另一实施例的内置管束等温变换反应器，将位于中心管（7)内的气气换热 器--中心管束（13)移出变换炉，去掉环腔筒体，保留中心管（7)，轴向环形管束（6)布满 整个床层空间（除预留检修空间除外），反应热完全由换热管内冷却流体带走，温度的控制 靠对管内流体的温压参数及流量控制实现；该简化例保留了原方案的高可靠性特征，简化 了炉内工艺流程。
[0046] 应该理解，上述描述仅仅是为了阐述本发明。本领域的技术人员在不脱离本发明 的情况下能够作出多种替换和修改。因此，本发明意在所有这些替换形式、修改和变形都包 含在所附权利要求书的保护范围内。
【主权项】
1. 一种内置管束等温变换反应器，包括承压壳体（4)，其特征在于：还包括设置在承 压壳体（4)上的原料气入口（11)、变换气出口（12)、锅炉水入口（1)、锅炉水出口（10)和催 化剂卸料口（2); 还包括设置在承压壳体（4)内的催化剂筐（5)、轴向环形管束(6)、中心管（7)、环腔筒 体（14)和中心管束（13);轴向环形管束（6)与锅炉水出口（10)之间通过膨胀节（9)联接， 以吸收管束与承压壳体（4)之间的热膨胀变形差；催化剂（8)装在催化剂筐（5)以内、中心 管（7)以外，以及轴向环形管束所形成的空隙中；轴向环形管束(6)由锅炉水分布器、锅 炉水收集器，以及与上环形管板(6-7)、下环形管板(6-3)相连接的换热管组成；所述锅炉 水分布器由下环形管箱(6-2)和下环形管板(6-3)组成，所述锅炉水收集器由上环形管箱 (6-8)和上环形管板(6-7)组成，所述换热管由直管(6-4)和端部折弯管(6-6)组成； 还包括与锅炉水进口相连的下锅炉水接管（6-1)、与锅炉水出口相连的上锅炉水接管 (6-9)，以及支持及固定换热管的支持板（6-5)。2. 如权利要求1所述的内置管束等温变换反应器，其特征在于：其采用经轴向环形管 束（6)的气液换热和经中心管束的气气换热的组合结构；原料气通过中心管束（13)进入反 应器顶部，再分布到催化剂筐（5)的环隙，再通过催化剂筐（5)的孔阵沿径向进入催化剂床 层的径向流结构和承压壳体（4)不接触反应后的高温变换气的冷壁结构。3. 如权利要求1所述的内置管束等温变换反应器，其特征在于：其采用仅经轴向环形 管束（6)的气液换热的单一结构；原料气通过顶部的原料气入口（11)进入反应器顶部，再 分布到催化剂筐（5)的环隙，再通过催化剂筐（5)的孔阵沿径向进入催化剂床层的径向流 结构和承压壳体（4)不接触反应后的高温变换气的冷壁结构。4. 如权利要求1所述的等温变换反应器，其特征在于：换热管的直管(6-4)、端部折弯 管（6-6)与上环形管板（6-7)、下环形管板（6-3)形成直接连接结构；上环形管箱（6-8)和 下环形管箱（6-2)采用半管结构并与管板直接相连。5. 如权利要求4所述的内置管束等温变换反应器，其特征在于：上环形管箱(6-8)和 下环形管箱（6-2)管箱平均分为至少两段的结构。6. 如权利要求5所述的内置管束等温变换反应器，其特征在于：上环形管箱(6-8)和 下环形管箱（6-2)管箱平均分为三段的结构。7. 如权利要求5所述的内置管束等温变换反应器，其特征在于：下环形管板(6-3)与 催化剂床层之间铺设耐火料（3)。8. 如权利要求7所述的内置管束等温变换反应器，其特征在于：轴向环形管束（6)在 内侧和外侧均留有缺口，即留有不布管区域。9. 如权利要求8所述的内置管束等温变换反应器，其特征在于：中心管束（13)设置 在中心管（7)内，采用原料气走管程下进上出、变换气经集气环腔走壳程上进下出，以及通 过折流杆的折流来实现逆流换热的中心管束（13)布置方式。10. 如权利要求9所述的内置管束等温变换反应器，其特征在于：其床层高温区整体 无焊接接点。
【专利摘要】本发明涉及一种内置管束等温变换反应器,采用内置且沿周向均匀分布于催化剂床层的轴向环形管束移出反应热，实现等温变换；采用内置于中心管内的中心管束预热进入反应器的原料气，实现气气换热器的内置；该等温变换反应器包括承压壳体，催化剂筐，轴向环形管束，中心管及中心管束；轴向环形管束由上下环形管箱和上下环形管板、以及换热管组成；该发明采用管束内置有效的降低设备制造成本，采用换热管端部折弯结构有效地缩小了管板尺寸，管板与高温催化剂床层之间铺设的隔热层有效地隔离了管端焊点与床层高温区的接触，减少了泄漏概率，提高了设备的可靠性；本发明结构紧凑，造价低廉，较易维护，可靠性高，功能完备，适用性广。
【IPC分类】B01J8/02, C01B3/16
【公开号】CN105457563
【申请号】CN201410455211
【发明人】王守杰, 刘军, 霍耿磊, 李锡华, 甘晓雁, 刘春雷
【申请人】航天长征化学工程股份有限公司
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2014年9月9日