[实用新型]高效热交换反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种浆态床反应器，适用于强放热浆态床反应。

背景技术

浆态床反应器主要应用于生物化工、污水处理、医药化工、农副产品加工、精细化工、石油化工、煤化工、化工冶金等领域。有的浆态床在常温常压下操作，有的在常温高压下操作，有的在常压加温下操作，有的在加温加压下操作。

申请号为01118470.1的中国专利公开了一种浆态床合成反应装置。该装置用于合成气制取甲醇和二甲醚。原料气体从反应器底部气体分布器进入床层，浆液和固体催化剂则通过器外循环增强热、质传递作用。申请号为200410012366.7公开了一种高效浆态床反应器，其主要用途也是以合成气制取甲醇和二甲醚。

申请号为03151109.0的中国专利公开了一种连续操作的气液固三相浆态床工业反应器，用于费-托合成制取燃料油。合成气从反应器底部经分布器进入床层，床层设置多段换热器移取反应过程产生的热量。申请号为200620024844.0的中国专利公开了一种煤液化合成油反应器，也用于费-托合成制取燃料油。

申请号为200720155903的中国专利公开一种新型内循环浆态床反应器，用于合成气制取烃类、醇类、醚类、脂类等有机物。该反应器中心设置一上大下小的提升管，气体和浆液从中向上流动。提升管管壁缠绕盘管，用于移取反应释放热量。这种反应器用于煤直接液化或油煤浆临氢转化时首先会遇到浆液短路问题，即入口浆液直接从底部出口流出，而不进入提升管；其次在工业化生产时，采用一个所谓提升管，由于直径大，很难保证气体分布均匀；第三，气泡在一个提升管内向上流动，如果床层较高，由于气泡的聚散作用，会形成太多的大气泡，大气泡破裂时造成床层不稳定；第四，反应器底部设计没有考虑固体颗粒沉降问题，如果用于煤液化反应操作，容易形成死角，引发结焦。

申请号为200710037008.5的中国专利专利公开了一种带内循环和外部换热的浆态床反应装置及其应用。所谓的内循环是指反应器底部存在的的气体内循环，这种反应器主要用于合成气生产液体燃料。

对于强放热反应来说，及时移走反应器非常重要。单纯使用换热器来移取热量可以解决一部分浆态床强放热问题。而有些浆态床反应器内浆液流动速率较低，仅靠换热器效果并不理想。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种换热效果较好，能及时将反应热移走的热交换反应器。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种高效热交换反应器，包括反应器主体，反应器主体为设有上封头及下封头的圆柱体，反应器主体上设有进料口、出料口、导热介质进料口、导热介质出料口、气体进料口及气体出料口，其特征在于，反应器主体内设有至少一根套管，每根套管由相互嵌套的内管及外管组成，内管的两端从外管的两端露出；外管的两端封闭且分别与导热介质进料口、导热介质出料口连通；气体进料口与内管或排气管连通；当气体进料口与内管连通时，内管的底部封闭；当气体进料口与排气管连通时，从排气管中释放的气体将每根套管周围的浆液包围。

优选地，所述内管的内径为0.01～1.0米，内管与所述外管之间的距离为0.01～0.3米。

进一步地，所述内管的内径为0.01～0.2米，内管与所述外管之间的距离为0.01～0.1米。

进一步地，所述内管的内径为0.1～0.5米，内管与所述外管之间的距离为0.05～0.2米。

优选地，所述套管的高度为反应器高度的1/2～4/5。

优选地，所述内管的顶端低于反应器内液面0.5～5.0米。

进一步地，所述内管的顶端低于反应器内液面0.6～3.0米。

反应器主体内径一般在0.05～10米之间，小型或中型试实验规模装置内径较小。反应器高度一般在0.5米～50米之间，具体高度由反应过程要求确定。下封头可以是部分圆球形或椭圆形，也可以是圆锥形。上封头是部分圆球或椭圆形。上封头与筒体的接合方式为可拆卸式，便于套管安装与检修。

套管均布于反应器内，由内构件固定，套管数量在1～200根之间，均为可拆卸形式。每只套管由两根直径不同的管材焊接而成，套管管程走气体与浆液的混合流体，在反应器内形成内循环；壳程流经导热介质，可及时移走反应热。套管壳程之间导热介质管线并联连接，可上进下出，也可下进上出，视反应热效应而定。套管底部设置的出气管采用气体分布器，内径较小时可设置气体喷管或喷嘴。套管底部边缘可根据反应器下部封头的几何形状进行高度调整，以避免反应器底部浆液流动“死区”。