[发明专利]一种适用于强放热体积减小的催化反应器

权利要求书

1.一种适用于强放热体积减小的催化反应器，包括外气筒、气体分布筒、催化剂床层、进气口、内气筒、换热管，其特征在于，所述反应器轴心呈U形结构，U形轴心为内气筒（7），内气筒（7）四周，从内向外对称的设置有催化剂床层Ⅰ（6）、催化剂床层Ⅱ（5）、催化剂床层Ⅲ（3）、气体分布筒（2）、外气筒（1）；与外气筒（1）相通的外部设有进气口（4）；催化剂床层Ⅲ（3）中设有换热管束（8）；

所述催化反应器的流程如下：

反应原料气沿反应器四周进入催化剂床层、从反应器中心排出；

反应原料气体沿反应器四周进入催化剂床层，从反应器中心排出，沿径向匹配气体流通面积逐渐变小与流通气体体积逐渐变小的特点；

在反应器径向方向上梯度装填催化剂，随偏离中心床层的距离增大、催化剂装填量增大、气体流通面积增大，催化剂床层径向上由内至外划分为多个区域装填不同的催化剂或催化剂与惰性载体混合物，以控制不同径向位置的催化剂床层发生反应的量及其释放的反应热；

匹配催化剂的梯度装填，设置催化剂床层内的换热管束的数量及密度；即，对应催化剂装填量大及装填高活性催化剂的径向位置床层排布更多换热管束，及时移走生成的大量反应热，避免催化剂床层的飞温和催化剂烧结；

所述流程中催化剂床层四周设置反应气均匀进入不同高度催化剂床层的分布器，分布器对反应气进入催化剂床层的阻力大于反应气在反应器四周通道内流向不同高度处的流动阻力，即，5倍以上；催化剂床层中心通道四周设置气体流通阻力尽可能小的产品气均匀流出催化剂床层的分布器；

所述匹配催化剂梯度装填的反应床层内移热管束换热面梯度设置不同的管束排列密度或使用不同的管束直径，以平衡所指反应床层内的反应热释放与移出为依据而设置换热管束的总表面积。

2.根据权利要求1所述的一种适用于强放热体积减小的催化反应器，其特征在于，所述流程中强放热体积减小的反应为合成加氢反应。