高效熱交換反應器制造技術

本實用新型專利技術公開了一種高效熱交換反應器，包括反應器主體，反應器主體為設有上封頭及下封頭的圓柱體，反應器主體上設有進料口、出料口、導熱介質進料口、導熱介質出料口、氣體進料口及氣體出料口，其特征在于，反應器主體內設有至少一根套管，每根套管由相互嵌套的內管及外管組成，內管的兩端從外管的兩端露出；外管的兩端封閉且分別與導熱介質進料口、導熱介質出料口連通；氣體進料口與內管或排氣管連通；當氣體進料口與內管連通時，內管的底部封閉；當氣體進料口與排氣管連通時，從排氣管中釋放的氣體將每根套管周圍的漿液包圍。漿液在反應器內不斷循環流動，增強了熱、質傳遞效率，換熱效果良好，適用于強放熱漿態床反應，及時移走反應熱。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種漿態床反應器，適用于強放熱漿態床反應。
技術介紹
漿態床反應器主要應用于生物化工、污水處理、醫藥化工、農副產品加工、精細化工、石油化工、煤化工、化工冶金等領域。有的漿態床在常溫常壓下操作，有的在常溫高壓下操作，有的在常壓加溫下操作，有的在加溫加壓下操作。申請號為01118470.1的中國專利公開了一種漿態床合成反應裝置。該裝置用于合成氣制取甲醇和二甲醚。原料氣體從反應器底部氣體分布器進入床層，漿液和固體催化劑則通過器外循環增強熱、質傳遞作用。申請號為200410012366.7公開了一種高效漿態床反應器，其主要用途也是以合成氣制取甲醇和二甲醚。申請號為03151109.0的中國專利公開了一種連續操作的氣液固三相漿態床工業反應器，用于費-托合成制取燃料油。合成氣從反應器底部經分布器進入床層，床層設置多段換熱器移取反應過程產生的熱量。申請號為200620024844.0的中國專利公開了一種煤液化合成油反應器，也用于費-托合成制取燃料油。申請號為200720155903的中國專利公開一種新型內循環漿態床反應器，用于合成氣制取烴類、醇類、醚類、脂類等有機物。該反應器中心設置一上大下小的提升管，氣體和漿液從中向上流動。提升管管壁纏繞盤管，用于移取反應釋放熱量。這種反應器用于煤直接液化或油煤漿臨氫轉化時首先會遇到漿液短路問題，即入口漿液直接從底部出口流出，而不進入提升管；其次在工業化生產時，采用一個所謂提升管，由于直徑大，很難保證氣體分布均勻；第三，氣泡在一個提升管內向上流動，如果床層較高，由于氣泡的聚散作用，會形成太多的大氣泡，大氣泡破裂時造成床層不穩定；第四，反應器底部設計沒有考慮固體顆粒沉降問題，如果用于煤液化反應操作，容易形成死角，引發結焦。申請號為200710037008.5的中國專利專利公開了一種帶內循環和外部換熱的漿態床反應裝置及其應用。所謂的內循環是指反應器底部存在的的氣體內循環，這種反應器主要用于合成氣生產液體燃料。對于強放熱反應來說，及時移走反應器非常重要。單純使用換熱器來移取熱量可以解決一部分漿態床強放熱問題。而有些漿態床反應器內漿液流動速率較低，僅靠換熱器效果并不理想。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種換熱效果較好，能及時將反應熱移走的熱交換反應器。為了達到上述目的，本技術提供了一種高效熱交換反應器，包括反應器主體，反應器主體為設有上封頭及下封頭的圓柱體，反應器主體上設有進料口、出料口、導熱介質進料口、導熱介質出料口、氣體進料口及氣體出料口，其特征在于，反應器主體內設有至少一根套管，每根套管由相互嵌套的內管及外管組成，內管的兩端從外管的兩端露出；外管的兩端封閉且分別與導熱介質進料口、導熱介質出料口連通；氣體進料口與內管或排氣管連通；當氣體進料口與內管連通時，內管的底部封閉；當氣體進料口與排氣管連通時，從排氣管中釋放的氣體將每根套管周圍的漿液包圍。優選地，所述內管的內徑為0.01 1.0米，內管與所述外管之間的距離為0.01 0.3 米。進一步地，所述內管的內徑為0.01 0.2米，內管與所述外管之間的距離為0.01 0.1 米。進一步地，所述內管的內徑為0.1 0.5米，內管與所述外管之間的距離為0.05 0.2 米。優選地，所述套管的高度為反應器高度的1/2 4/5。優選地，所述內管的頂端低于反應器內液面0.5 5.0米。進一步地，所述內管的頂端低于反應器內液面0.6 3.0米。反應器主體內徑一般在0.05 10米之間，小型或中型試實驗規模裝置內徑較小。反應器高度一般在0.5米 50米之間，具體高度由反應過程要求確定。下封頭可以是部分圓球形或橢圓形，也可以是圓錐形。上封頭是部分圓球或橢圓形。上封頭與筒體的接合方式為可拆卸式，便于套管安裝與檢修。套管均布于反應器內，由內構件固定，套管數量在I 200根之間，均為可拆卸形式。每只套管由兩根直徑不同的管材焊接而成，套管管程走氣體與漿液的混合流體，在反應器內形成內循環；殼程流經導熱介質，可及時移走反應熱。套管殼程之間導熱介質管線并聯連接，可上進下出，也可下進上出，視反應熱效應而定。套管底部設置的出氣管采用氣體分布器，內徑較小時可設置氣體噴管或噴嘴。套管底部邊緣可根據反應器下部封頭的幾何形狀進行高度調整，以避免反應器底部漿液流動“死區”。液相出口可以在反應器下部，也可以在反應器上部液面處。其位置的確定主要依據反應體系的需求，如費托合成反應可將液相出口設在反應器底部，油煤臨氫共煉反應可將液相出口設在反應器上部。氣相出口設在反應器頂部。本技術的優點是:漿液在反應器內不斷循環流動，增強了熱、質傳遞效率，換熱效果良好，適用于強放熱漿態床反應，及時移走反應熱。附圖說明圖1為氣體進料口與內管連接的熱交換反應器的結構示意圖；圖2為氣體進料口與排氣管連接的熱交換反應器的結構示意圖。圖中:1、反應器主體；2、進料口；3、出料口；4、導熱介質進料口 ；5、導熱介質出料口 ； 6、氣體進料口 ；7、氣體出料口；8、內管；9、外管；10、排氣管；11、上封頭；12、下封頭；13、氣、液界面。具體實施方式為使本技術更明顯易懂，茲以優選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。實施例1如圖1所示，為本技術提供的高效熱交換反應器的結構示意圖，包括包括反應器主體1，反應器主體I為設有上封頭11及下封頭12的圓柱體。反應器主體I的頂部設有進料口 2、氣體出料口 7，底部設有出料口 3、導熱介質進料口 4、氣體進料口 6，側面上部設有導熱介質出料口 5。反應器主體I內設有4根套管，每根套管由相互嵌套的內管8及外管9組成，內管8的兩端從外管9的兩端露出。外管9的兩端封閉，底端與導熱介質進料口 4連通，頂端與導熱介質出料口 5連通。內管8的底端封閉，該端部與氣體進料口 6連通。當用于費托合成反應時，反應器操作壓力2.9MPa，操作溫度250°C，漿液從進料口2進入反應器主體I內，從上至下均勻分布在反應器主體I及內管8內；以0)與!12為主的合成氣從氣體進料口 6進入反應器主體I,通過氣體分配管從內管8的底端進入內管8內，并向上運動。與內管8內的漿液(含一定量催化劑)混合后一起在內管8內向上流動(如圖1中內管8內箭頭所示)，內管8內氣相空床速率在0.05 0.4m/s之間，反應釋放的熱量被從導熱介質進料口4進入外管9與內管8之間的導熱介質吸收。反應器主體I內的漿液向下流動參與內循環(如圖1中反應器主體I內箭頭所示)，氣體則繼續向上運動，在氣、液界面13處與液相分離，氣體從氣體出料口 7流出反應器主體I，經過處理可與新鮮氣體一起循環使用。反應器主體I內，套管外的漿液向下流動，內管8內的漿液9向上流動，形成內循環，使漿液的流動速率較大，也增強了換熱效果。導熱介質溫度在150 230°C之間，從導熱介質進料口 4進入反應器主體1，再從內管8的頂端的導熱介質出料口 5中流出，吸收的熱量即從導熱介質出料口 5流出反應器主體1，經過換熱后循環使用。導熱介質采用烴油，也可以采用性質穩定的硅油。實施例2如圖2所示，為本技術提供的另一種高效熱交換反應器，與實施例1不同之處在于，內管8的底部為開放端，在反應器主體I內設置一根與套管垂直的排氣管10，排氣本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高效熱交換反應器，包括反應器主體(1)，反應器主體(1)為設有上封頭(11)及下封頭(12)的圓柱體，反應器主體(1)上設有進料口(2)、出料口(3)、導熱介質進料口(4)、導熱介質出料口(5)、氣體進料口(6)及氣體出料口(7)，其特征在于，反應器主體(1)內設有至少一根套管，每根套管由相互嵌套的內管(8)及外管(9)組成，內管(8)的兩端從外管(9)的兩端露出；外管(9)的兩端封閉且分別與導熱介質進料口(4)、導熱介質出料口(5)連通；氣體進料口(6)與內管(8)或排氣管(10)連通；當氣體進料口(6)與內管(8)連通時，內管(8)的底部封閉；當氣體進料口(6)與排氣管(10)連通時，從排氣管(10)中釋放的氣體將每根套管周圍的漿液包圍。

【技術特征摘要】
1.種高效熱交換反應器，包括反應器主體(I)，反應器主體(I)為設有上封頭(11)及下封頭(12)的圓柱體，反應器主體(I)上設有進料口(2)、出料口(3)、導熱介質進料口(4)、導熱介質出料口(5)、氣體進料口(6)及氣體出料口(7)，其特征在于，反應器主體(I)內設有至少一根套管，每根套管由相互嵌套的內管(8)及外管(9)組成，內管(8)的兩端從外管(9)的兩端露出；外管(9)的兩端封閉且分別與導熱介質進料口(4)、導熱介質出料口(5)連通；氣體進料口(6)與內管⑶或排氣管(10)連通；當氣體進料口(6)與內管(8)連通時，內管⑶的底部封閉；當氣體進料口(6)與排氣管(10)連通時，從排氣管(10)中釋放的氣體將每根套管周圍的漿液包圍。2.據權利要求1所述的一種高效熱交換反應器，其特征在于，所述內...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄧國輝，
申請(專利權)人：邁瑞爾實驗設備上海有限公司，
類型：實用新型
國別省市：