[实用新型]用于气固液三相高放热反应的列管式反应系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及三相高放热反应装备的结构设计技术领域，尤指一种用于气固液三相高放热反应的列管式反应系统。

背景技术

气固液三相催化加氢反应，尤其是反应放热量大，且催化剂不耐高温或高温易失活(贵金属催化剂)的固定床式三相反应，这类反应的工业化实现一直是行业的技术难点。传统的固定床反应器由于移热速率慢，床层温升超过催化剂的承受范围而无法采用；列管式反应系统又无法解决气液均匀混合雾化后在各列管间的均布问题。不仅会影响气液间的传质和传热，也会引起反应物在催化剂床层间的不均匀分布，导致不同床层间不同的气体和液体空速分布，部分物料过度反应，部分物料不完全反应，反应收率降低，且经常存在床层催化剂局部过热结焦失活或烧毁。

专利CN2430213Y描述一种列管式反应系统的液体分布器，用于向反应器的各个列管均匀分配液体，但该分布器无法实现气液的雾化均匀混合，气液的不均匀混合仍然无法避免催化剂结焦失活。

因此，本申请人致力于提供一种新型的用于气固液三相高放热反应的列管式反应系统。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于气固液三相高放热反应的列管式反应系统，其可以使气体和液体混合均匀，提高反应速率，避免催化剂层内部局部高温，导致催化剂被烧坏。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于气固液三相高放热反应的列管式反应系统，包括：反应器，所述反应器从上到下依次分为第一腔体、第二腔体和第三腔体；多个流体分配器，设置在所述第二腔体中，其入口与所述第一腔体连通，所述流体分配器包括连通的直管和分配管，所述分配管包括依次连通的缩口段、喉口端和扩口段，所述缩口段与所述直管连接；多个催化列管，设置在所述第二腔体中，且位于所述流体分配器的下方，且所述催化列管与所述流体分配器一一对应，所述催化列管的出口与所述第三腔体连通；液体输送管道，与所述反应器的第一腔体连通，用于向所述第一腔体中输送液体；气体输送管道，与所述反应器的第一腔体连通，用于向所述第一腔体中输送气体；预热器，设置在所述液体输送管道上，用于对液体进行预热；导热介质，设置在所述反应器的第二腔体中，且位于所述催化列管的外部；折流板，设置在所述反应器的第二腔体中，且位于所述催化列管外部，用于导流所述导热介质；循环换热器，设置在所述反应器外部，其进出口分别于所述第二腔体连通，用于对所述第二腔体中的换热介质进行冷却降温；冷却器，与所述反应器的第三腔体的出口连接，用于对所述反应器的出口处的物料进行冷却处理；气液分离罐，与所述冷却器连通，用于分离冷却后的物料中的气体和液体。

优选地，所述液体输送管道与所述反应器的第一腔体的顶部连通，用于使液体自上而下进入到所述第一腔体中；所述气体输送管道与所述反应器的第一腔体的下部连通，用于使气体自下而上进入到所述第一腔体中。

优选地，所述直管的管径是所述催化列管的管径的1/5～1/3；所述分配管的喉管的管径为所述直管的管径的1/5～1/3；所述分配管的扩口段的扩张角度为6～15°；所述分配管的扩口段的最大管径为所述催化列管的管径的1/3～3/5。

优选地，所述催化列管的长度为6～15m，管径为20～30mm；任意相邻的三个所述催化列管呈正三角形排列，且相邻所述催化列管的外管壁之间的距离为8～16mm；所述催化列管内从上到下依次设有第一填料层、催化层和第二填料层，所述第一填料层的高度为20～100mm，所述第一填料层的上端距所述催化列管的出口的距离为200～400mm，所述第一填料层的上端距所述流体分配器的出口的距离为100～200mm。

优选地，所述折流板包括多个子折流板，多个子折流板依次连接形成螺旋状结构，所述子折流板与水平面的夹角为25°～45°，相邻所述子折流板之间的最大间距为300～600mm。

优选地，所述气液分离罐上设有第一气体出口和第二气体出口，所述第一气体出口与所述气体输送管道连通，所述第二气体出口与外部环境连通。

优选地，在所述催化列管中，液体的体积空速范围为1～5h^-1，气体的体积空速范围为200～800h^-1。

优选地，所述换热介质的流速为0.7～1.5m/s。

本实用新型的用于气固液三相高放热反应的列管式反应系统可以实现以下至少一种有益效果。