專利名稱：一種抗溫差應(yīng)力的換熱反應(yīng)器及其組合裝置和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)工程領(lǐng)域的催化反應(yīng)設(shè)備，用于流體催化反應(yīng)和傳熱過程，尤其涉及一種適用于合成甲醇、二甲醚、甲烷化、F-T反應(yīng)、H2S氧化、氨合成等強(qiáng)放熱或吸熱反應(yīng)過程的換熱反應(yīng)器及其組合裝置和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
近年來(lái)我國(guó)煤化工迅速發(fā)展，國(guó)家已把新建甲醇裝置的規(guī)模提高到單套年產(chǎn)一百萬(wàn)噸以上，合成甲醇的原料氣也大多不是以前國(guó)外采用的天然氣轉(zhuǎn)化氣，而是煤制合成氣，合成原料氣中碳?xì)浔却蠓岣撸瑢?dǎo)致每單位產(chǎn)品的反應(yīng)熱高達(dá)2倍多，這給甲醇裝置的大型化提出巨大挑戰(zhàn)。對(duì)于如甲醇合成等一些強(qiáng)放熱反應(yīng)，為了提高反應(yīng)效率，需要在反應(yīng)同時(shí)移出反應(yīng)熱，目前國(guó)內(nèi)外一些大甲醇裝置中用例如Lurgi管殼式甲醇塔用殼程水移走反應(yīng)管中的反應(yīng)熱，因?yàn)檫@種管內(nèi)裝催化劑的副產(chǎn)蒸汽塔冷卻面積大，管殼式比冷面即一立方米催化劑換熱面積已高達(dá)100多平方米,難以再提高(見Terry Fitzpatrich, methanolsynthesis options as feedstocaschange, Finds number3 2007)。因此米用提高進(jìn)塔氣量和氣體線速度，以便及時(shí)把反應(yīng)熱帶出塔外防止反應(yīng)“超溫”和“飛溫”，為此需采用高達(dá)5 10倍多于原料氣的循環(huán)氣(即循環(huán)比)來(lái)降低進(jìn)合成塔氣體中CO等有效氣，否則快速反應(yīng)產(chǎn)生的強(qiáng)反應(yīng)熱會(huì)使催化劑過熱失活，但高的循環(huán)比需要增加相應(yīng)的甲醇合成圈的設(shè)備和管道投資，并增加動(dòng)力和能耗。計(jì)算表明用煤為原料使用Shell粉煤氣化或Texaco水煤漿氣化制得的合成氣，采用低循環(huán)比時(shí)出合成塔的甲醇含量可達(dá)30%多，而現(xiàn)有典型的甲醇合成出塔氣中甲醇含量只有5%左右，高循環(huán)比增加了工業(yè)裝置大型化的難度和投資。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是克·服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，通過反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，提供一種具有高移熱能力、實(shí)現(xiàn)低循環(huán)比、高碳比原料氣、高合成率高凈值下的高效節(jié)能設(shè)備。本發(fā)明通過下列技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)目的:一種抗溫差應(yīng)力的換熱反應(yīng)器，包括殼體和換熱件，所述的換熱件包括若干換熱管，所述的換熱管間裝有催化劑，所述殼體上設(shè)有進(jìn)氣口、出氣口、人孔和催化劑卸出口，所述的換熱件還包括設(shè)有帶管板的一對(duì)或多對(duì)聯(lián)箱，所述的聯(lián)箱包括進(jìn)口聯(lián)箱和出口聯(lián)箱；內(nèi)外圈或同圈徑相鄰兩根所述的換熱管的底部由U形彎頭連接，構(gòu)成內(nèi)通換熱介質(zhì)的上行換熱管和下行換熱管布置，所述的上行換熱管與出口聯(lián)箱連接，所述的下行換熱管與進(jìn)口聯(lián)箱連接；或者是:內(nèi)外圈或同圈徑的換熱管的頂部由倒U形彎頭連接，倒U形彎頭連接的上行換熱管與進(jìn)口聯(lián)箱連接、下行換熱管與出口聯(lián)箱連接。所述的換熱介質(zhì)可以是水或?qū)嵊汀Ｋ龅某隹诼?lián)箱可以分成多個(gè)，或者進(jìn)口聯(lián)箱和出口聯(lián)箱都可成對(duì)稱布置，例如2個(gè)或4個(gè)或6個(gè)等。作為一種優(yōu)選，殼體上所述的進(jìn)氣口和出氣口分別連接有氣體分布器。所述的進(jìn)氣口和出氣口的位置可以有兩種布置方案，當(dāng)所述的進(jìn)氣口位于殼體頂部、所述的出氣口位于殼體底部時(shí)，氣體經(jīng)進(jìn)氣口氣體分布器在管外催化劑床成軸向自上而下流動(dòng)；或者在殼體中部雙側(cè)設(shè)置對(duì)稱的進(jìn)氣口和出氣口，氣體經(jīng)兩側(cè)筒體內(nèi)的氣體分布板和多孔集氣板，在管外催化劑床成徑向橫過催化劑床層流動(dòng)。作為一種優(yōu)選方案，所述的殼體內(nèi)設(shè)有繞管軸芯，同一 U形彎頭或倒U形彎頭連接的上行換熱管和下行換熱管沿繞管軸芯分別各自按向左和向右成反向螺旋形軸向布置。所述的換熱管以與水平面夾角小于60度纏繞，最優(yōu)為小于35度，相鄰兩層換熱管組的纏繞方向相反。作為一種優(yōu)選方案，所述的殼體外還設(shè)有帶法蘭連接封頭的外殼，所述的外殼與殼體間構(gòu)成換熱介質(zhì)夾套，所述的進(jìn)口聯(lián)箱通過換熱介質(zhì)夾套與換熱介質(zhì)進(jìn)口連通，出口聯(lián)箱與換熱介質(zhì)夾套不連通，其上部與穿過外殼和殼體的換熱介質(zhì)出口連通。內(nèi)外不同圈徑換熱管的管間的外壁間距優(yōu)選為使用催化劑粒徑的2 8倍，最優(yōu)為3 5倍。本發(fā)明的換熱反應(yīng)器中，進(jìn)出口聯(lián)箱不限于殼體側(cè)面，也可在封頭上或封頭內(nèi)，連接換熱管的管板可以是平板、環(huán)弧形、內(nèi)凹形或外凸形。本發(fā)明的的換熱反應(yīng)器可以多臺(tái)串聯(lián)或并聯(lián)組合使用，也可以與氣冷反應(yīng)器或繞管氣冷反應(yīng)器或臥式水管反應(yīng)器組成聯(lián)合反應(yīng)器以滿足大型反應(yīng)裝置需要。所述的換熱反應(yīng)器與氣冷反應(yīng)器前后串連組合成大型反應(yīng)器聯(lián)合裝置時(shí)，所述的換熱反應(yīng)器的殼程出氣口和氣冷反應(yīng)器的殼程進(jìn)氣口連結(jié)，所述氣冷反應(yīng)器管程出氣口與水冷繞管反應(yīng)器的殼程進(jìn)氣口連結(jié)。所述的換熱反應(yīng)器與繞管氣冷反應(yīng)器前后串連組合成大型反應(yīng)器聯(lián)合裝置時(shí)，所述的換熱反應(yīng)器的殼程出氣口和繞管氣冷反應(yīng)器的殼程進(jìn)氣口連結(jié)，所述繞管氣冷反應(yīng)器的管程出氣口與所述的換熱反應(yīng)器的殼程進(jìn)氣口連結(jié)。所述的換熱反應(yīng)器與臥式水冷反應(yīng)器前后串聯(lián)組合成大型反應(yīng)器聯(lián)合裝置時(shí)，換熱反應(yīng)器的殼程出氣口和臥式水冷反應(yīng)器的殼程進(jìn)氣口連接。本發(fā)明的換熱反應(yīng)器可廣泛`應(yīng)用于于甲醇合成、甲烷合成費(fèi)托合成等氣液烴合成、氨合成、H2S氧化制硫磺等強(qiáng)放熱反應(yīng)或天然氣或甲烷轉(zhuǎn)化成H2、C0、C02的合成氣、甲醇分解制H2、重油催化裂化等吸熱反應(yīng)。本發(fā)明比已有技術(shù)具有以下明顯優(yōu)點(diǎn):1.用U形彎頭連結(jié)相鄰上下行管，比現(xiàn)有技術(shù)上下都設(shè)有聯(lián)箱降低一半接頭泄漏可能性，并降低制造費(fèi)用。2.因催化劑裝在冷管間，故增加了裝填系數(shù)，達(dá)到60 %多，而德國(guó)Lurgi管殼式甲醇反應(yīng)器催化劑裝在管內(nèi)，裝填系數(shù)只達(dá)30 %。3.可采用IOmm直徑壁厚Imm的薄壁小管傳熱系數(shù)大,可同時(shí)達(dá)到比冷面大、傳熱強(qiáng)和容積利用率高的良好效果。因此同樣產(chǎn)量的反應(yīng)器體積大為縮小，投資大大節(jié)省，同時(shí)可用增加長(zhǎng)度、擴(kuò)大催化劑裝量和能力，尤其適用于大型、超大型年產(chǎn)百萬(wàn)噸裝置。4.氣體流動(dòng)一方面由于催化劑裝在管間增加流通截面，并且是由于高傳熱系數(shù)和換熱面積移熱能力強(qiáng)，可降合成循環(huán)比，提高單程合成效率。反應(yīng)器阻力大幅降低，節(jié)約動(dòng)力消耗。5.催化劑床層中氣體橫向流過換熱管，錯(cuò)流提高傳熱系數(shù)和效率，減小溫差。
6.管外裝催化劑成為一體，裝填易均勻。7.由于采用繞管作換熱管，可自由伸縮，抗溫差應(yīng)力效果好，結(jié)構(gòu)可靠。8.可采用帶法蘭封頭，將內(nèi)封頭的冷管組抽出殼體外，清理冷管和裝卸催化劑方便。


:圖1是本發(fā)明中有U形彎頭、殼體上部設(shè)置一對(duì)聯(lián)箱的換熱反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。圖1a是圖1所示的換熱反應(yīng)器的工藝流程簡(jiǎn)圖。圖2是本發(fā)明中有倒U形彎頭、殼體下部設(shè)置一對(duì)聯(lián)箱的換熱反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。圖2a是圖2所示的換熱反應(yīng)器的工藝流程簡(jiǎn)圖。圖3是本發(fā)明中氣體橫向流動(dòng)的換熱反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明中有外殼的換熱反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明的換熱反應(yīng)器水冷并聯(lián)裝置示意圖

圖6是氣冷反應(yīng)器A和本發(fā)明換熱反應(yīng)器串聯(lián)裝置示意圖。圖6a是繞管氣冷反應(yīng)器和本發(fā)明換熱反應(yīng)器串聯(lián)裝置示意圖。圖7是本發(fā)明換熱反應(yīng)器和橫向臥式水冷串聯(lián)裝置示意圖。圖8是本發(fā)明換熱反應(yīng)器中U形彎頭與繞管連接部分的示意圖。圖9本發(fā)明換熱反應(yīng)器中倒U形彎頭與繞管連接部分的示意圖。附圖標(biāo)記說明:1-殼體2-換熱管2a_上行換熱管2b_下行換熱管3-進(jìn)氣口4-人孔5-出氣口6-催化劑卸出口7-繞管軸芯81-氣體分布板82-多孔集氣板9a_進(jìn)口聯(lián)箱9b_出口聯(lián)箱10-換熱介質(zhì)夾套 11-外殼12-汽包13-循環(huán)泵14-蒸汽出口管 15-出水管16-換熱介質(zhì)循環(huán)管17-換熱介質(zhì)補(bǔ)充管 ISa-U形彎頭18b-倒U形彎頭 19-縱向定位板20-上封頭21-換熱介質(zhì)進(jìn)口 22-換熱介質(zhì)出口 23-支承件
具體實(shí)施方式
:實(shí)施例1如圖1所示的抗溫差應(yīng)力的換熱反應(yīng)器，包括殼體I和換熱件，所述殼體I頂部設(shè)有進(jìn)氣口 3和人孔4，進(jìn)氣口 3配有氣體分布板81，殼體上部設(shè)有一對(duì)帶管板的聯(lián)箱:進(jìn)口聯(lián)箱9a和出口聯(lián)箱％。所述的換熱件包括若干換熱管2，內(nèi)外圈或同圈徑相鄰兩根所述的換熱管的底部由U形彎頭18a連接(如圖8所示)，構(gòu)成內(nèi)通換熱介質(zhì)的上行換熱管2a和下行換熱管2b布置,下行換熱管2b與進(jìn)口聯(lián)箱9a連通、上行換熱管2a與出口聯(lián)箱9b連通。各層換熱管由縱向定位板19定位。殼體I內(nèi)部中心還設(shè)有繞管軸芯7，同一 U形彎頭連接的上行換熱管和下行換熱管沿繞管軸芯7分別各自按逆時(shí)針方向或順時(shí)針方向成螺旋形布置，繞管軸芯7下部通過支承件23支承在筒底，繞管軸芯7的上部可自由伸縮。同一U形彎頭連接的上行換熱管和下行換熱管的纏繞方向相反。殼體底部設(shè)有出氣口 5和催化劑卸出口 6，出氣口 5配有多孔集氣板82。換熱介質(zhì)采用水。上述換熱反應(yīng)器使用時(shí)，催化劑裝填在管間，如圖1a所示，出口聯(lián)箱9b通過蒸汽出口管14連接汽包12，汽包12通過出水管15連接循環(huán)泵13，循環(huán)泵13還連接補(bǔ)充水管17，進(jìn)口聯(lián)箱9a通過換熱介質(zhì)循環(huán)管16連接循環(huán)泵13。反應(yīng)氣從進(jìn)氣口 3進(jìn)入，換熱介質(zhì)從進(jìn)口聯(lián)箱9a進(jìn)入到各換熱管2中，沿下行的換熱管以螺旋形下行，再經(jīng)U形彎頭轉(zhuǎn)入上行的換熱管，以與下行方向相反的螺旋形方向上行，期間與軸向穿過催化劑層的反應(yīng)氣換熱，管中部分水汽化為蒸汽，經(jīng)出口聯(lián)箱％去帶調(diào)節(jié)閥的汽包12分離蒸汽，其余水與來(lái)自補(bǔ)充水管17的補(bǔ)充水匯合后經(jīng)循環(huán)泵13升壓再次進(jìn)入進(jìn)口聯(lián)箱9a循環(huán)利用。實(shí)施例2如圖2所示的抗溫差應(yīng)力的換熱反應(yīng)器，結(jié)構(gòu)組成與實(shí)施例1相同，區(qū)別在于:進(jìn)口聯(lián)箱9a和出口聯(lián)箱9b位于殼體下部，內(nèi)外圈或同圈徑相鄰兩根換熱管2的頂部由倒U形彎頭18b連接(如圖9所示)，構(gòu)成內(nèi)通換熱介質(zhì)的上行換熱管2a和下行換熱管2b布置，即上行換熱管2a與進(jìn)口聯(lián)箱9a連接、下行換熱管2b與出口聯(lián)箱9b連接。上述換熱反應(yīng)器使用時(shí)的工藝流程如圖2a所示，換熱介質(zhì)循環(huán)過程與實(shí)施例1相同。實(shí)施例3
如圖3所示的抗溫差應(yīng)力的換熱反應(yīng)器，換熱內(nèi)件的結(jié)構(gòu)組成與實(shí)施例1相同，進(jìn)口聯(lián)箱9a和出口聯(lián)箱9b的位置也同實(shí)施例1，區(qū)別在于:進(jìn)氣口 3和出氣口 5位于殼體中部對(duì)稱布置，進(jìn)氣口 3連通殼體I和氣體分布板81，出氣口 5連通多孔集氣板82和殼體I，反應(yīng)氣從進(jìn)氣口 3經(jīng)氣體分布板81均勻分布進(jìn)入催化劑層，反應(yīng)氣橫向流動(dòng)穿過催化劑層到另一側(cè)的多孔集氣板82，再?gòu)某鰵饪?5出去。上述換熱反應(yīng)器使用時(shí)，其換熱介質(zhì)循環(huán)過程與實(shí)施例1相同。上述圖1到圖3不帶外殼的本發(fā)明換熱反應(yīng)器的聯(lián)箱可采用螺栓將可拆蓋板和聯(lián)箱箱體活動(dòng)緊固密封，以便檢修時(shí)只需拆下蓋板即可。實(shí)施例4如圖4所示的抗溫差應(yīng)力的換熱反應(yīng)器，換熱件與實(shí)施例1相同，區(qū)別點(diǎn)是:所述的殼體外還設(shè)有帶上封頭20的外殼11，所述的上封頭20與外殼11用法蘭固定連接。所述的外殼11與殼體I間構(gòu)成換熱介質(zhì)夾套10，換熱介質(zhì)夾套中流動(dòng)的換熱介質(zhì)同樣起移除內(nèi)件中反應(yīng)熱，并使殼體保持較低溫度。進(jìn)口聯(lián)箱9a和出口聯(lián)箱9b位于殼體上部，其中進(jìn)口聯(lián)箱9a通過換熱介質(zhì)夾套10與換熱介質(zhì)進(jìn)口 21連通，出口聯(lián)箱9b與換熱介質(zhì)夾套10不連通，其上部與穿過外殼11、殼體I的換熱介質(zhì)出口 22連通。上封頭20上設(shè)有進(jìn)氣口 3，殼體I底部有出氣口 5和催化劑卸出口 6，換熱介質(zhì)從換熱介質(zhì)進(jìn)口 21進(jìn)入，經(jīng)換熱介質(zhì)夾套10到進(jìn)口聯(lián)箱9a，分布進(jìn)入各換熱管2。出口聯(lián)箱9b出來(lái)的含汽的換熱介質(zhì)去汽包。換熱管2沿繞管軸芯7并與水平成夾角α以螺旋形纏繞布置，下行的換熱管到底部后經(jīng)U形彎頭轉(zhuǎn)向上行,上行換熱管纏繞方向與下行換熱管相反。各層換熱管由縱向定位板19定位，內(nèi)外層繞管之間裝有催化劑，也可以再在換熱管上部裝200mm左右適當(dāng)高度催化劑，催化劑還原后會(huì)下沉，降低催化劑層高度。上封頭20上的進(jìn)氣口 3兼作人孔，檢修時(shí)拆開法蘭，可用于裝催化劑或供工人進(jìn)入塔內(nèi)維修，進(jìn)氣口3和出氣口 5都配有氣體分布器。外殼11與殼體I之間設(shè)有支承件23。進(jìn)口聯(lián)箱9a和出口聯(lián)箱9b可設(shè)置多組，例如2 8組，為裝卸繞管間催化劑提供了方便，使制造繞管數(shù)目多、直徑大的反應(yīng)器成為可行，殼體側(cè)面布管箱也方便了檢修。圖4中有法蘭連結(jié)殼體和上封頭，但也可以不用法蘭，而將封頭與外殼筒體直接焊接。本實(shí)施例所示結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器特別適用于氨合成項(xiàng)目和已有外殼改造成本發(fā)明結(jié)構(gòu)的改建項(xiàng)目。實(shí)施例5圖5是二臺(tái)本發(fā)明的換熱反應(yīng)器并聯(lián)組成的聯(lián)合反應(yīng)器簡(jiǎn)圖，圖中左右二臺(tái)反應(yīng)器各自帶有可調(diào)節(jié)汽化壓力的汽包和循環(huán)泵，例如用于甲醇合成，每臺(tái)反應(yīng)器各裝有IOOm3催化劑，以水為換熱介質(zhì)，由總管L來(lái)的壓力約8MPa，溫度約200°C多進(jìn)塔氣平分為二路分別進(jìn)入左右二塔進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)熱被繞管內(nèi)的水吸收產(chǎn)生蒸汽，反應(yīng)氣中甲醇摩爾含量達(dá)到10%由底部出口再匯合到總管去換熱、冷卻分離甲醇產(chǎn)品。本實(shí)施例中的二臺(tái)反應(yīng)器也可以用串聯(lián)組合，即來(lái)自總管的進(jìn)口氣全部進(jìn)入左塔或右塔，反應(yīng)后底部出口反應(yīng)氣再送右塔或左塔反應(yīng)，然后反應(yīng)器出口去換熱冷分離。采用前者二塔并聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)是合成塔阻力低能耗省，但二塔催化劑裝置高度需相等，否則氣體分配不均，一塔大一塔小，影響合成效率。采用后者兩塔串聯(lián)時(shí)塔壓降大，但可避免二塔氣體分配不均勻，且后者二塔各有單獨(dú)調(diào)節(jié)溫度的汽包，可根據(jù)二塔催化劑的活性，獨(dú)立調(diào)節(jié)反應(yīng)過程前后段溫度以求實(shí)現(xiàn)最佳反應(yīng)下反應(yīng)。實(shí)施例6
如圖6所示，氣冷換熱反應(yīng)器B與本發(fā)明的繞管式水冷換熱反應(yīng)器A的組合裝置圖，氣冷換熱反應(yīng)器B的詳細(xì)結(jié)構(gòu)可見本申請(qǐng)人的已授權(quán)發(fā)明專利“內(nèi)部換熱催化反應(yīng)方法和設(shè)備(ZL200310121904.1) ”中圖2或圖3，約100°C反應(yīng)氣從氣冷換熱反應(yīng)器B底部進(jìn)入換熱管束吸入反應(yīng)熱加熱到200°C多，再?gòu)谋景l(fā)明的繞管式水冷換熱反應(yīng)器A進(jìn)口進(jìn)入發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)熱被繞管內(nèi)水吸收產(chǎn)生蒸汽，反應(yīng)氣(例如進(jìn)行合成甲醇反應(yīng)，甲醇摩爾含量達(dá)約10%，溫度230°C多)再出繞管式水冷換熱反應(yīng)器A進(jìn)氣冷換熱反應(yīng)器B殼程進(jìn)氣口，在氣冷換熱反應(yīng)器B的催化劑層進(jìn)一步反應(yīng)后，甲醇摩爾含量約達(dá)13%，反應(yīng)氣再出氣冷換熱反應(yīng)器B。以強(qiáng)放熱反應(yīng)的甲醇合成反應(yīng)為例，采用水作為換熱介質(zhì)，年產(chǎn)160萬(wàn)噸大甲醇裝置采用上述組合裝置，合成壓力8.2MPa，氣冷換熱反應(yīng)器B內(nèi)徑4米，裝國(guó)產(chǎn)催化劑IlOm3,繞管式水冷換熱反應(yīng)器A內(nèi)徑4米，裝國(guó)產(chǎn)催化劑100m3，原料氣量476000Nm3/h，與循環(huán)氣724000Nm3/h匯合后1200000Nm3/h氣量，溫度約100°C進(jìn)氣冷換熱反應(yīng)器B冷管內(nèi)吸收反應(yīng)熱升溫約220°C出塔，進(jìn)繞管式水冷換熱反應(yīng)器A反應(yīng)，繞管式水冷換熱反應(yīng)器A催化劑熱點(diǎn)溫度升到249°C，反應(yīng)熱加熱繞管內(nèi)水產(chǎn)生蒸汽，反應(yīng)氣到繞管式水冷換熱反應(yīng)器A底部溫度235°C，反應(yīng)氣中甲醇摩爾含量11.5%，出繞管式水冷換熱反應(yīng)器A進(jìn)入氣冷換熱反應(yīng)器B上部進(jìn)塔進(jìn)一步合成甲醇，反應(yīng)熱加熱冷管內(nèi)逆流入塔氣使冷管內(nèi)氣溫達(dá)約220°C出口去繞管式水冷換熱反應(yīng)器A，氣冷換熱反應(yīng)器B管外反應(yīng)氣溫度降到205°C，反應(yīng)氣中甲醇升到16.16%，氣量905564Nm3/h，出氣冷換熱反應(yīng)器B送去冷卻分離甲醇，產(chǎn)品中精醇210產(chǎn)量噸/時(shí)，物料平衡見下表。
權(quán)利要求
1.一種抗溫差應(yīng)力的換熱反應(yīng)器，包括殼體和換熱件，所述的換熱件包括若干換熱管，所述的換熱管間裝有催化劑，所述殼體上設(shè)有進(jìn)氣口、出氣口、人孔和催化劑卸出口，其特征在于:所述的換熱件還包括設(shè)有帶管板的一對(duì)或多對(duì)聯(lián)箱，所述的聯(lián)箱包括進(jìn)口聯(lián)箱和出口聯(lián)箱；內(nèi)外圈或同圈徑相鄰兩根所述的換熱管的底部由U形彎頭連接，構(gòu)成內(nèi)通換熱介質(zhì)的上行換熱管和下行換熱管布置，所述的上行換熱管與出口聯(lián)箱連接，所述的下行換熱管與進(jìn)口聯(lián)箱連接；或內(nèi)外圈或同圈徑相鄰兩根所述的換熱管的頂部由倒U形彎頭連接，倒U形彎頭連接的上行換熱管與進(jìn)口聯(lián)箱連接、下行換熱管與出口聯(lián)箱連接。
2.如權(quán)利要求1所述的抗溫差應(yīng)力的換熱反應(yīng)器，其特征在于:所述的進(jìn)氣口和出氣口連接有氣體分布器，所述的進(jìn)氣口位于殼體頂部，所述的出氣口位于殼體底部。
3.如權(quán)利要求1所述的抗溫差應(yīng)力的換熱反應(yīng)器，其特征在于:所述的進(jìn)氣口和出氣口位于殼體中部雙側(cè)對(duì)稱設(shè)置，所述的進(jìn)氣口和出氣口連接有氣體分布器。
4.如權(quán)利要求1所述的抗溫差應(yīng)力的換熱反應(yīng)器，其特征在于:所述的殼體內(nèi)設(shè)有繞管軸芯，同一U形彎頭連接的上行換熱管和下行換熱管沿繞管軸芯分別各自按向左或向右成反向螺旋形軸向布置。
5.如權(quán)利要求1-4任一所述的抗溫差應(yīng)力的換熱反應(yīng)器,其特征在于:所述的殼體外還設(shè)有帶封頭的外殼，所述的外殼與殼體間構(gòu)成換熱介質(zhì)夾套，所述的進(jìn)口聯(lián)箱與換熱介質(zhì)夾套連通，所述的出口聯(lián)箱與換熱介質(zhì)出口連通。
6.一種利用如權(quán)利要求1所述的抗溫差應(yīng)力的換熱反應(yīng)器的組合裝置，其特征在于:由各自帶有汽包的多臺(tái)所述的換熱反應(yīng)器前后串聯(lián)或并聯(lián)組成。
7.一種利用如權(quán)利要求1所述的抗溫差應(yīng)力的換熱反應(yīng)器的組合裝置，其特征在于:由所述的換熱反應(yīng)器與氣冷反應(yīng)器或繞管氣冷反應(yīng)器或臥式水冷反應(yīng)器串聯(lián)組成；所述的換熱反應(yīng)器與繞管氣冷反應(yīng)器前后串連組合成大型反應(yīng)器聯(lián)合裝置時(shí)，所述的換熱反應(yīng)器的殼程出氣口和繞管 氣冷反應(yīng)器的殼程進(jìn)氣口連結(jié)，所述繞管氣冷反應(yīng)器的管程出氣口與所述的換熱反應(yīng)器的殼程進(jìn)氣口連結(jié)；所述的換熱反應(yīng)器與臥式水冷反應(yīng)器前后串聯(lián)組合成大型反應(yīng)器聯(lián)合裝置時(shí)，換熱反應(yīng)器的殼程出氣口和臥式水冷反應(yīng)器的殼程進(jìn)氣口連接。
8.—種如權(quán)利要求1所述的抗溫差應(yīng)力的換熱反應(yīng)器在強(qiáng)放熱反應(yīng)或吸熱反應(yīng)中的應(yīng)用。
9.如權(quán)利要求8所述的抗溫差應(yīng)力的換熱反應(yīng)器在強(qiáng)放熱反應(yīng)或吸熱反應(yīng)中的應(yīng)用，其特征在于:所述的強(qiáng)放熱反應(yīng)為甲醇合成、甲烷合成、費(fèi)托合成或H2S氧化制硫磺反應(yīng)，所述的吸熱反應(yīng)為天然氣或甲烷轉(zhuǎn)化成H2、CO、CO2的合成氣、甲醇分解制H2或重油催化裂化反應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種抗溫差應(yīng)力的換熱反應(yīng)器，包括殼體和換熱件，所述殼體上設(shè)有進(jìn)氣口、出氣口、人孔和催化劑卸出口，所述的換熱件包括若干換熱管和一對(duì)或多對(duì)帶管板的聯(lián)箱，所述的換熱管沿繞管軸芯呈螺旋形軸向纏繞設(shè)置，內(nèi)外圈或同圈徑相鄰兩根換熱管由U形彎頭或倒U型彎頭連接。本發(fā)明的換熱反應(yīng)器可以多臺(tái)串聯(lián)或并聯(lián)組合使用，也可以與氣冷反應(yīng)器或繞管氣冷反應(yīng)器或臥式水管反應(yīng)器組成聯(lián)合反應(yīng)器以滿足大型反應(yīng)裝置需要。本發(fā)明的換熱反應(yīng)器可廣泛應(yīng)用于各種強(qiáng)放熱反應(yīng)或吸熱反應(yīng)。本發(fā)明的換熱反應(yīng)器采用U形彎頭連接的繞管式換熱管，可自由伸縮，結(jié)構(gòu)可靠，降低接頭泄漏可能性，催化劑裝填系數(shù)高，使設(shè)備投資大大節(jié)省，尤其適用于大型、超大型年產(chǎn)百萬(wàn)噸裝置。
文檔編號(hào)C10G11/00GK103240036SQ20121003380
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2012年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月14日
發(fā)明者樓韌, 樓壽林 申請(qǐng)人:杭州林達(dá)化工技術(shù)工程有限公司