[发明专利]带冷却水管的高温反应器及化工系统

说明书

技术领域

本发明涉及化工技术，尤其涉及一种带冷却水管的高温反应器及化工系统。

背景技术

在化工领域中，很多化学反应是需要在高温环境下进行的强放热反应(强放热反应通常是指焓值大于200kJ/mol的反应)，例如：甲烷化反应。由于这些强放热反应通常具有反应剧烈、放热量大、反应温度高等特点，因此现有技术中这些强放热反应大多在具有耐火衬里的高温反应器中进行。但是，现有技术中的高温反应器至少存在如下缺点：

(1)为了避免强放热反应损伤高温反应器，现有高温反应器的耐火衬里通常具有相当大的厚度，这就使得现有高温反应器的整体体积很大，不利于安装、拆卸。

(2)在经受设备震动和/或温度剧烈变动后，现有高温反应器的耐火衬里容易出现龟裂、脱落等损伤；一旦耐火衬里出现损伤，强放热反应将会直接损坏高温反应器的外壳，进而可能引发安全事故。

(3)由于高温反应器在进行强放热反应时的温度过高，因此配合高温反应器使用的后续加工流程中的生产设备(例如：高温反应器的出口管道、用于回收热量的废热锅炉等)也需要具有相当强的耐高温性能，这就给后续加工流程中生产设备的选型和加工制造带来很多困难，同时也增加了投资和运行成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、安全可靠、成本低的带冷却水管的高温反应器及化工系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的带冷却水管的高温反应器，包括外壳，所述外壳的内部设有内筒，所述内筒的外壁与外壳的内壁之间设有间隙气流通道及水冷管；

所述内筒的内部由上至下设有催化剂床层和换热管，所述内筒的壁上设有与内筒的内部连通的内筒进气口和内筒出气口，所述内筒进气口的所在高度高于所述催化剂床层的底部的所在高度，所述内筒出气口的所在高度低于所述换热管的底部的所在高度；

所述外壳的底部设有外壳进气口和外壳出气口，所述外壳进气口通过所述间隙气流通道与所述内筒进气口连通，所述外壳出气口与所述内筒出气口连通。

本发明的化工系统，包括上述的带冷却水管的高温反应器、汽包和循环泵；

所述带冷却水管的高温反应器的换热管进水口分别与所述循环泵的出水口和汽包的出水口连通，该带冷却水管的高温反应器的换热管出水口与汽包的进水口连通，所述循环泵的进水口与汽包的出水口连通；

所述换热管进水口与所述汽包的出水口之间设有补水用入水口和/或所述循环泵的进水口与汽包的出水口之间设有补水用入水口。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的带冷却水管的高温反应器及化工系统，由于高温反应器设有间隙气流通道和水冷管，通过采用气冷壁和水冷管换热相结合的复合换热技术可有效降低反应器内筒外壁的温度，使反应器内筒无需使用耐火材料，外壳不承受高温，缩小了高温反应器的体积，避免了传统反应器因耐火材料脱落或损伤而对反应器造成的损坏及可能引起的安全事故。同时，通过复合换热能有效保证进入催化剂床层原料气温度的恒定，使反应温度更易控制，操作简单易行，安全可靠。另外，该高温反应器将催化剂床层和换热管均设置在了内筒的内部，从反应器内部进行移热，可使该高温反应器排出物料的温度大幅降低(正常可控制在100～300℃之间)。从而为后续流程中生产设备的选型和加工制造创造了有利条件，并能有效减少设备投资。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的带冷却水管的高温反应器的结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的带冷却水管的高温反应器的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的化工系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

首先需要说明的是，本申请文件中所述的“上”、“下”、“顶”、“底”等表示方位的词语，仅是为了清楚描述出本发明实施例的各部件之间的相对位置关系，是基于本发明实施例在采用附图1和附图2中所示的放置方位时的一种表述形式，并不是本发明所有实施例的绝对位置关系，因此这并不构成对本发明的限制，本领域普通技术人员可以理解的，当本发明实施例的放置方位发生改变时，相应的绝对位置关系也将发生变化，但这仍属于本发明的保护范围。本申请文件中所述的术语“和/或”是指包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。本发明所提供的高温反应器主要用于气体之间进行强放热反应，例如：可以用于温度高达750℃的甲烷化反应。

本发明的带冷却水管的高温反应器，其较佳的具体实施方式如图1、图2所示：