一种多段径向绝热段间设有蒸汽过热器的反应器的制作方法

1.本发明涉及多段径向绝热段间设有蒸汽过热器的反应器。


背景技术：

2.化学工业中涉及很多可逆、放热反应，此类反应普遍采用绝热反应器，这类反应器受催化剂使用温度和反应平衡温度的限制，一般设置多段，每段之间需降温处理。如现代合成氨工业的变换反应是将含有co的合成气变换成氢气作为原料气，此反应是可逆、放热以及反应前后体积不变的化学反应。目前一般是采用多段轴向绝热反应器，且段间采用在反应器外降温，但是轴向绝热反应器床层阻力大，反应器出口温度高，出口管道需要配备的管材要求强度高、耐高温、抗氢性能优异，配管占用场地大，设备造价高；而且高温管道运行中产生很大的温差应力，应力消除难度大，成本高，本质安全性较差。


技术实现要素：

3.本发明提供一种多段径向绝热段间设有蒸汽过热器的反应器，以克服现有反应器缺陷。
4.为实现本发明目的，这种多段径向绝热段间设有蒸汽过热器的反应器，它包括反应器筒体，其特征在于所述反应器筒体内轴向至少分布有两段反应床层，即上段反应床层和下段反应床层，两段反应床层间装设有隔板，所述隔板与反应器筒体固连，隔板上设有上段反应床层催化剂卸出管，对应上段反应床层的反应器筒体内装设有由第一外筒和第一内筒构成的第一环形筒，所述第一外筒和第一内筒下端分别与隔板固连，所述第一外筒筒壁和第一内筒筒壁分别开设有效数量的气孔，第一内筒内装设第一中心管，第一中心管与隔板固连，第一中心管内装设上段蒸汽过热器，上段蒸汽过热器的管程过热蒸器出口依次经上段蒸汽过热器上管箱封头和上管箱封头连接管接反应器顶部封头出口；对应下段反应床层的反应器筒体上装设有由第二外筒和第二内筒构成的第二环形筒，所述第二外筒下端与反应器筒体固连，所述第二外筒筒壁和第二内筒筒壁分别开设有效数量的气孔，第二内筒内装设第二中心管，第二中心管与第二环形筒固连，第二中心管内装设下段蒸汽过热器，管程饱和蒸汽进口分为两路，一路穿经反应器筒体底部封头后与下段蒸汽过热器下管箱封头相接，另一路与下段蒸汽过热器上管箱封头出口汇合后经管路接上段蒸汽过热器下管箱封头蒸汽进口，顶部封头上分别开设与上段反应床层相通的第一人孔、蒸汽过热器检修孔和进气口，反应器筒体筒壁上开设与下段反应床层相通的第二人孔，反应器筒体底部封头上分别开设与下段反应床层相通的第三人孔和出气口。
5.管程饱和蒸汽进口分为两路，一路经下段蒸汽过热器上管箱封头出口经管路接反应器筒体筒壁出口，另一路经反应器筒体筒壁饱和蒸汽进口通过管路与上段蒸汽过热器下管箱封头相接。
6.本发明取得的技术进步：
7.1、由于合成气在每段床层反应后分别经每段床层内装设的蒸汽过热器降温，反应
器出口温度较低，因而出口管道需要配备的管材相比内部不设降温部件的绝热反应器材质要求较低，用量少，造价低。
8.2、由于反应器内多个蒸汽过热器为串联或并联连接，过热饱和蒸汽可最大限度回收各段床层的反应热，余热回收品味高。
9.3、由于反应介质采用径向流动的结构，与现有轴向流动结构的反应器比较，可有效降低床层阻力，催化剂卸出更加方便，根据需要各段催化剂可分别卸出或装填。
10.4、本实用新型多段绝热、段间降温的反应器还可使单反应器实现高co转化率，简化了变换反应流程。
11.5、由于蒸汽过热器装设于径向催化剂床层中心内筒内，充分利用了反应器空间，蒸汽与合成气逆流换热，具有较大的传热温差，因而需要的换热面积小，用材少，投资低。
附图说明
12.以下结合附图对本发明作进一步描述。
13.图1为本发明整体结构示意图。
14.图2为本发明另一种实现方式结构示意图。
具体实施方式
15.实施例1：如图1所示，这种多段径向绝热段间设有蒸汽过热器的反应器，它包括反应器筒体5，在反应器筒体5内轴向分布两段反应床层，即上段反应床层和下段反应床层，在两段反应床层间装设隔板25，隔板25与反应器筒体5固连，在隔板25上设置上段反应床层催化剂卸出管26，对应上段反应床层的反应器筒体5内装设有由第一外筒14和第一内筒15构成的第一环形筒，第一外筒14和第一内筒15下端分别与隔板25固连，第一外筒14筒壁和第一内筒15筒壁上分别开设有效数量的气孔8，第一内筒15内装设第一中心管16，第一中心管16的底端与隔板25固连，在第一中心管16内装设上段蒸汽过热器17，上段蒸汽过热器17的管程过热蒸器出口依次经上段蒸汽过热器上管箱封头18和上管箱封头连接管19接反应器顶部封头23出口；
16.对应下段反应床层的反应器筒体5内装设有由第二外筒6和第二内筒7构成的第二环形筒，第二环形筒的第二外筒6的下端与反应器筒体5固连，在第二外筒6筒壁和第二内筒7筒壁上分别开设有效数量的气孔8，第二内筒7内装设第二中心管9，第二中心管9底端与第二环形筒固连，第二中心管9内装设下段蒸汽过热器4，管程饱和蒸汽进口1分为两路，一路穿经反应器筒体底部封头3后与下段蒸汽过热器下管箱封头27相接，另一路与下段蒸汽过热器上管箱封头10出口汇合后经管路11接上段蒸汽过热器下管箱封头13蒸汽进口，顶部封头23上分别开设有与上段反应床层相通的人孔22、蒸汽过热器检修孔21和进气口20，反应器筒体5筒壁上开设有与下段反应床层相通的人孔12，反应器底部封头3上分别开设有与下段反应床层相通的人孔兼下段反应床层催化剂卸出口28和出气口2。
17.待反应的气体从进气口20进入反应器筒体5与第一外筒14之间的环隙后，经第一外筒14筒壁的气孔8径向流经上段催化剂层24，反应后气体经第一内筒15筒壁的气孔8进入第一内筒15与第一中心管16间的环隙，接着经第一中心管16上部流入下部与上段蒸汽过热器17的管内蒸汽换热降温后，进入反应器筒体5与第二外筒6之间的环隙经第二外筒6筒壁
的气孔8径向流经下段催化剂层24，反应后气体经第二内筒7筒壁上的气孔8进入第二内筒7与第二中心管9间的环隙，接着经第二中心管9上部流入下部与下段蒸汽过热器4的管内蒸汽换热降温后流出反应器底部封头3上的出气管2。
18.外供的饱和蒸汽经蒸汽进口1进入下段蒸汽过热器下管箱封头27，经下段蒸汽过热器4的换热管吸收下段反应床层反应热升温后接下段蒸汽过热器上管箱封头10，下段蒸汽过热器上管箱封头10出口处升温的饱和蒸汽再与管程饱和蒸汽进口1的另一路饱和蒸汽汇合后经管路11接上段蒸汽过热器下管箱封头13，经上段蒸汽过热器17换热管吸收上段反应床层反应热升温后接上段蒸汽过热器上管箱封头18，再经连接管19流出反应器顶部封头23。
19.本实施例按两段径向绝热段间设有蒸汽过热器的反应器叙述，根据实际需要可以设多段绝热段间设置蒸汽过热器。
20.实施例2：如图2所示，本实施例与实施例1不同之处是管程饱和蒸汽进口1还可分为以下两路，一路经下段蒸汽过热器4的管程过热蒸器出口经下段蒸汽过热器上管箱封头10后经管路流出反应器筒体5筒壁出口30，另一路经反应器筒体5筒壁饱和蒸汽进口29通过管路与上段蒸汽过热器下管箱封头13相接。
21.外供的饱和蒸汽一路经蒸汽进口1进入下段蒸汽过热器下管箱封头27，经下段蒸汽过热器4的换热管吸收下段反应床层反应热升温后经管路流出反应器筒体5筒壁出口30去界外，同时另一路外供的饱和蒸汽从进口29经管路进入上段蒸汽过热器下管箱封头13，经上段蒸汽过热器17的换热管吸收上段反应床层反应热升温后接上段蒸汽过热器上管箱封头18，再经连接管19流出顶部封头23。