轴向控温反应器的制作方法

本实用新型涉及一种反应器,具体的说是一种轴向控温反应器。

背景技术：

净化装置中变换炉内变换气在催化剂作用下反应会产生大量热量，运行控制系统不到位，如果变换炉采用列管式变换炉，催化剂床层阻力降较大，多时控制不好会有超温现象，对变换炉壳体造成伤害。甲醇合成装置甲醇反应器系统，甲醇反应器与汽包间控制系统设置不到位，甲醇反应器同样使用了轴向反应器，其反应床层温度不宜控制，经常超温，减少了催化剂和甲醇反应器的使用寿命，对甲醇反应器安全运行存在影响。合成气制乙二醇技术在工艺包开发、催化剂研发、工程实施、工艺操作方面已逐渐趋于成熟，但乙二醇装置中对控温反应器运行保护、防止反应器产生链式反应导致高温等防护措施还存在改进的地方。同时现有轴式控温反应器难以大型化，床层阻力降大，反应温度难以控制等缺陷。

现有的控温反应器系统主要存在以下问题：

(1)国内已开车运行的和正在建设的等温变换炉、甲醇反应器、加氢反应器、合成反应器等都是传统列管式轴式反应器，即催化剂装在列管内，气体经换热管内催化反应，气体流向与设备轴向一致。该结构换热管虽布管多，但管径小，装填催化剂量少，若增加换热管长度，就会使床层阻力进一步加大，造成催化反应无法运行。因此项目规模无法大型化，都是几个系列多台反应器组合，导致项目投资较大。

(2)反应器合成气入口由于尺寸限制，普通气体分布器无法使合成气分布不均匀，极易导致列管中局部反应过大，催化剂烧结，部分催化剂局部发生链式反应，移热不及时甚至发生爆炸危险。且反应对温度极其敏感，即使很小的温度偏差都会对原料转化率及产物组成产生巨大的影响。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种气体分布均匀、拆装方便、易大型化、控温效果好、使用寿命长的轴式控温反应器。

技术方案包括壳体,所述壳体顶部设气体进口,底部设气体出口,侧壁设冷却水进口和蒸汽出口,所述壳体分为上段、中段和下段，上段与所述气体进口连通，下段与所述气体出口连通，所述中段设有同一轴心的内筒和外筒，所述内筒为密封筒，外筒的上、下两端设有上、下催化剂支撑网；所述外筒与壳体之间设密封板，所述内筒与外筒之间设有多根同心盘管圆筒，其间隙填充催化剂层；所述盘管圆筒的上端穿过上催化剂支撑网与蒸汽出口连通，下端穿过下催化剂支撑网与冷却水入口连通。

所述上段设具有内流道的刚性支撑件，所述盘管圆筒的上端固定在所述刚性支撑件上，并经刚性支撑件的内流道与所述蒸汽出口连通；所述内筒和外筒的上端也悬挂在所述刚性支撑件上。

所述所气体进口设有一级气体分布器，所述一级气体气布器下方设二级气体分布器。

所述一级气体分布器为涡流板结构的气体分布器，所述二级气体分布器为多孔板结构的气体分布器。

所述密封板为扰性密封板。

所述刚性支撑件为“十字形”刚性锻件。

有益效果：

1)合成气分布均匀。反应器中合成气入口气体分布器采用多级分布器结构，一级采用涡流板结构，二级采用多孔板式，保证合成气进入外筒前分布均匀，减小偏流现象，避免局部反应过大而导致移热不均、催化剂烧结等现象。

2)控温反应器可以大型化。将催化剂填装在外筒和内筒之间，

换热管内通入换热介质，单位体积内可以填装更多的催化剂；换热管采用多层同心盘管圆筒结构，所需换热面积较大时，换热管长度可以不受限制，为控温反应器大型化提供了保证。

3)采用刚性支撑件取代传统固定管板，采取浮动支撑结构，解决了因固定管板带来的反应器大型化难题，如膨胀节、管板尺寸等制约因素。

4)提高设备使用寿命。采用盘管圆筒结构，该结构在各个方向可以自由伸缩，有效消除了热应力，保证了换热管及设备的使用寿命。

5)催化剂装卸简便。由于催化剂直接填装在内、外筒之间，因此可以从壳体顶部人孔直接装入各同心盘管圆筒环隙之间，卸催化剂只要卸下催化剂支撑网，催化剂就可从下部卸料口卸出即可，易于维护。

6)控温反应器下部无积液。由于冷却介质走管程，因此壳体底部气体出口温度较高，确保了下段气相到达的区域温度高于露点，不会形成积液。

附图说明

图1为本实用新型用于控制反应系统的系统图。

图2为本实用新型结构示意图。

图3为图2的A-A截面示意图。

其中，R1-轴向控温反应器、D2-汽包、P3-输送水泵、PC-压力阀、LC-自控液位计、1-一级分布器、2-二级分布器、3-刚性支撑件、3.1-内流道、4-支撑筋板、5-内筒、6-外筒、7-催化剂层、8-上催化剂支撑网、9-盘管圆筒、10-下催化剂支撑网、11-扰性密封板、12-壳体、12.1-上段、12.2-中段、12.3-下段、13-气体进口、14-气体出口、15-冷却水进口、16-蒸汽出口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步解释说明：

参见图2及图3，所述壳体12顶部设气体进口13,底部设气体出口14,侧壁设冷却水进口15和蒸汽出口16,所述壳体12分为上段12.1、中段12.2和下段12.3，上段12.1与所述气体进口13连通，下段12.3与所述气体出口14连通，所述中段12.2设有同一轴心的内筒5和外筒6，所述内筒5为密封筒，外筒6的上、下两端设有上、下催化剂支撑网8、10；所述外筒6与壳体12之间设扰性密封板11以保证上段12.1内的气体合部进入外筒6内，而不会经由外筒6和壳体12中段12.2的间隙流入下段12.3；所述内筒5与外筒6之间盘管圆筒9，其间隙填充催化剂层7；“十字形”的刚性支撑件3经支撑筋板4安装在壳体上段12.1内，所述盘管圆筒9的上端穿过上催化剂支撑网8与所述刚性支撑件3焊接，并经刚性支撑件3的内流道3.1与所述蒸汽出口16连通，所述盘管圆筒9的下端穿过下催化剂支撑网10与冷却水进口15连通；所述内筒5和外筒6的上端也悬挂在所述刚性支撑件3上。所述气体进口13设有涡流板结构的一级气体分布器1，所述一级气体气布器1下方设有多孔板结构的二级气体分布器2。所述盘管圆筒9为多根换热管绕制成的多层同心盘管圆筒结构。

合成气体从壳体12顶部气体进口13进入，经一级分布器1、二级分布器2两次均匀布气后穿过刚性支撑件3、上催化剂支撑网8向下垂直(轴向)进入外筒6内，沿管圆筒9环隙间进入催化剂层7，与催化剂反应的同时还与盘管圆筒9进行换热，合成反应的热量由盘管圆筒9内的水气化为蒸汽带走，反应后的合成气穿过下催化剂支撑网10从壳体12底部的气体出口14排出。外筒6与壳体12之间设置的扰性密封板11挡住气体直接沿外筒6的外部向下移动，外筒6防止合成气沿径向进入其外部的壳体12中段12.2空间。

冷却水从冷却水进口15进入与催化剂层7的合成气间接换热后，蒸汽从盘管圆筒9上端经由刚性支撑件3的内流道3.1送至蒸汽出口16排出。盘管圆筒9之间的催化剂由上、下催化剂支撑网8、10支撑，内、外筒5、6和盘管圆筒9由刚性支撑件3悬挂支撑。

作为本实用新型的应用实施，与高位汽包D2配合使用时，可以进行如下操作：

在正常操作工况下，高位汽包D2布置在控温反应器R1的上部，存在高度液位差，高位汽包D2内的水靠重力循环进入控温反应器R1内，轴向控温反应器R1内的水在反应热的作用下产生汽水混合物进入高位汽包D2，高位汽包D2的蒸汽再进入蒸汽管网，始终进行如此循环，无需其他动力输送，保证该系统正常运行。

在特殊工况下，轴向控温反应器R1内设置有温度检测器热电偶，一旦检测到温度波动过大时，DCS控制系统就会启动输送水泵P3，增大输入水量，此种强制循环可以稳定轴向控温反应器R1的反应床层温度，确保轴向控温反应器R1安全运行，保护控温反应器。输送水泵P3是三台进行并联，设置为两开一备。在泵的电机系统还配有应急储备电源装置，外部一旦断电，该装置配有的应急电源能给输送水泵P3提供动力源，使输送水泵P3正常运行不被影响，进一步保护了轴向控温反应器R1安全运行。