CN213995813U - 一种适用于立式径向流反应器的环形管箱以及反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于立式径向流反应器的环形管箱及反应器，所述环形管箱设置在反应器的壳体内部，且位于壳体内的管束两端，所述管束两端连接于环形管箱的环形管板上，并与环形管箱的内腔连通，所述环形管箱与若干接管一端连通，所述接管的另一端穿过反应器的壳体封头并引出。本实用新型的管束中部直管段和两端管箱均为环形布管，减少了换热管两端交错排列的概率，环形管板上的布管方式与管束中部的布管方式相同，从而确保了每根换热管弯曲角度方向大致相同，这大大降低了设计难度及制造难度，另一方面，在管束弯曲段，各个换热管间间距相等，触媒装填更均匀，反应气在此区域反应较均匀，可作为有效反应区，从而可增加反应产量。

Description

一种适用于立式径向流反应器的环形管箱以及反应器

技术领域

本实用新型属于立式类管壳结构反应器技术领域，特别涉及一种适用于立式径向流反应器的环形管箱及反应器。

背景技术

大型蒸汽上升式径向流反应器，如甲醇合成塔，是一种立式类管壳式结构的反应器，包括壳体，壳体内部的内件，从设备中心沿径向由内至外依次包括中心分布管、触媒框、与壳体内壁连接的圆筒形的气体收集器、以及位于触媒区域的管束等；其中，气体收集器的上下端分别与壳体连接，从而在气体收集器与壳体之间形成环形的气体收集区域。反应气体通过上下进口管进入到中心气体分布管，通过中心气体分布管均匀分布后反应气体改为径向流动进入触媒床进行反应，反应后的气体经外部收集器收集后汇集于气体收集区域，随后通过与收集区域连通的出口管流出。

通过沿轴向的管束来带走沿径向反应的反应热。其中，管束为反应器的核心部件。反应管沿反应器的壳体轴线布置，反应管中部通过支撑板进行定位支撑。反应管在反应器中部采用三角形布置，两端通过圆形管板集成四束管束，并通过对应的四个出口管引出，其中，在圆形管板上采用呈正方形布管。反应管中段为呈环形分布的直管，两端分别向四个圆管板集合弯曲形成为端部过渡段，每根换热管的端部过渡段的弯曲角度和方向均不相同，使得管束设计及制造难度很大，并且，由于换热管中部为环形布置，两端延伸到四个圆管板后为沿圆形布置，这导致端部过渡段出现换热管交错排列的现象，进一步加大了换热管的布管、制造和安装的难度，实际生产中需对每根换热管单独进行设计、制造和安装，需要消耗大量人力和时间。另外，由于端部过渡段存在换热管交错的现象，这些交错的区域不能填充催化剂而成为反应的无效区，降低了设备的性能，另外，这些区域也容易导致杂质聚集且不便于清洗和检修。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的技术问题，提供一种能够减少换热管交错布置的概率，增加催化剂的可填充空间，解决空间无规律弯曲管束设计及制造问题的适用于立式径向流反应器的环形管箱及反应器。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种适用于立式径向流反应器的环形管箱，其特征在于：所述环形管箱设置在反应器的壳体内部，且位于壳体内的管束两端，所述管束两端连接于环形管箱的环形管板上，并与环形管箱的内腔连通，所述环形管与若干接管一端连通，所述接管的另一端穿过反应器的壳体封头并引出。

本实用新型所述的适用于立式径向流反应器的环形管箱，其所述管束包括若干换热管，所述换热管中部的直管段布置在环形范围内以形成换热管管束，在所述换热管管束的横截面中心形成安装空间，所述换热管的两端向管束中心靠近，并与环形管板连接，流体介质由换热管流入环形管箱的内腔中。

本实用新型所述的适用于立式径向流反应器的环形管箱，其所述环形管箱由靠近管束中心的内圆筒、远离管束中心的外圆筒、环形管板以及管箱封头围成，所述管箱封头上开孔并与接管的一端连接。

本实用新型所述的适用于立式径向流反应器的环形管箱，其所述内圆筒分别与管箱封头和环形管板的内侧连接，所述外圆筒分别与管箱封头和环形管板的外侧连接，通过环形管板、内圆筒、管箱封头以及外圆筒形成环形管箱的内部空间。

本实用新型所述的适用于立式径向流反应器的环形管箱，其所述管箱封头为环形平盖封头或环形半管封头。

本实用新型所述的适用于立式径向流反应器的环形管箱，其所述环形管箱与反应器的壳体间隔设置，所述管束和环形管箱能在热膨胀的作用下相对于反应器的壳体运动。

本实用新型所述的适用于立式径向流反应器的环形管箱，其所述换热管中部的直管段在环形方向分为四组管束，且沿圆周方向均匀分布，所述环形管箱通过垂直于环形管板端面的隔板将环形管箱内部空间分成与四组管束对应的四个区域，每个区域对应的环形管箱上分别连接有接管。

本实用新型所述的适用于立式径向流反应器的环形管箱，其所述环形管板上换热管的布置方式与管束的直管段布管方式一致，所述环形管板上的布管间距小于中部的布管间距。

一种反应器，包括壳体以及在壳体内部从其中心沿径向由内至外依次设置的中心气体分布管、内触媒框、触媒床层、与壳体内壁连接的圆筒形气体收集器以及位于触媒区域的管束，所述中心气体分布管两端分别与气体进口管相连，其特征在于：所述管束的两端分别与上述的环形管箱连接。

本实用新型的环形管箱主要适用于立式径向流反应器，其通过在反应器内设置环形管箱，管束中部直管段和两端管箱均为环形布管，减少了换热管由中部向两端延伸的过程中的换热管交错排列的概率，环形管板上的布管方式与管束中部的布管方式相同，只是缩小环形管板的布管间距，从而确保了每根换热管弯曲角度方向大致相同，这大大降低了设计难度及制造难度。另一方面，在管束弯曲段，各个换热管间间距相等，触媒装填更均匀，反应气在此区域反应较均匀，可作为有效反应区，从而可增加反应产量。

本实用新型减少了换热管交错布置的概率，增加了催化剂的可填充空间，有效解决了空间无规律弯曲管束的设计及制造问题，而且在不改变原有工艺参数等情况下，便于反应器的制造、安装、操作及检修。

附图说明

图1是本实用新型中反应器的总体示意图。

图2是反应器中部B-B截面的布管示意图。

图3是本实用新型中环形管板的结构示意图。

图4是本实用新型中管箱的另一种结构示意图。

图中标记：1为反应器，2为壳体，3为管束，4为环形管箱，5为换热管，7为直管段，8为安装空间，9为管束中心，10为环形管板，11为内腔，14为接管，15为壳体封头，16为内圆筒，17为外圆筒，18为管箱封头，21为隔板，22为区域，23为中心气体分布管，24为气体进口管，25为内触媒框，26为触媒床层，27为气体收集器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义；实施例中的附图用以对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

实施例1：

如图1、2和3所示，一种适用于立式径向流反应器的环形管箱，所述环形管箱4设置在反应器1的壳体2内部，且位于壳体2内的管束3两端，所述环形管箱4与反应器1的壳体2间隔设置，即环形管箱不与反应器壳体固定连接，通过将环形管箱与反应器壳体隔开，使得所述管束3和环形管箱4能在热膨胀的作用下相对于反应器1的壳体2运动。优选地，所述环形管箱采用整块板或锻件加工而成。

具体地，所述环形管箱4采用整块板或锻件加工而成，具体由靠近管束中心9的内圆筒16、远离管束中心9的外圆筒17、环形管板10以及管箱封头18围成，所述管束3包括若干换热管5，所述换热管5中部的直管段7布置在环形范围内以形成换热管管束，在所述换热管管束的横截面中心形成安装空间8，所述换热管5的两端向管束中心9靠近，并连接于环形管箱4的环形管板10上，所述换热管与环形管箱4的内腔11连通，流体介质由换热管5流入环形管箱4的内腔11中，所述管箱封头18上开孔并与接管14的一端连接，所述接管14的另一端穿过反应器1的壳体封头15并引出。

具体地，所述内圆筒16分别与管箱封头18和环形管板10的内侧连接，所述外圆筒17分别与管箱封头18和环形管板10的外侧连接，通过环形管板10、内圆筒16、管箱封头18以及外圆筒17形成环形管箱4的内部空间，在本实施例中，所述管箱封头18为环形平盖封头。

其中，所述换热管5中部的直管段7在环形方向分为四组管束，且沿圆周方向均匀分布，所述环形管箱4通过垂直于环形管板10端面的隔板21将环形管箱4内部空间分成与四组管束对应的四个区域22，每个区域对应的环形管箱4上分别连接有接管14，所述环形管板10上换热管5的布置方式与管束3的直管段7布管方式一致，具体可采用三角形布置、正方形布置等方式，所述环形管板10上的布管间距小于中部的布管间距。

本实用新型在满足工艺操作的条件下，环形管板上的布管间距小于中部布管间距，这样可以减小环形管板的尺寸，为安装填料及内件保证足够的空间要求；环形管箱可以采用整体环形管箱，每组管束之间可采用隔板将整体环形管箱分隔成四组管箱，也可以采用四组独立的环形管箱，为了将四组管束引出壳体外，可在环形管箱上开设圆孔并与接管连接，且接管从壳体封头上引出，该环形管箱、开孔强度可采用有限元分析的方法进行强度计算，确保其连接强度及承压性能，保证整个反应的稳定运行。

实施例2：

实施例2与实施例1基本相同，其不同之处在于：如图4所示，所述管箱封头18为环形半管封头。

实施例3：

如图1所示，一种反应器，包括壳体2以及在壳体2内部从其中心沿径向由内至外依次设置的中心气体分布管23、内触媒框25、触媒床层26、与壳体2内壁连接的圆筒形气体收集器27以及位于触媒区域的管束3，所述中心气体分布管23两端分别与气体进口管24相连，所述管束3的两端分别与实施例1或实施例2或实施例3中的环形管箱4连接。

优选地，所述立式径向流反应器为立式径向流甲醇合成塔。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种适用于立式径向流反应器的环形管箱，其特征在于：所述环形管箱(4)设置在反应器(1)的壳体(2)内部，且位于壳体(2)内的管束(3)两端，所述管束(3)两端连接于环形管箱(4)的环形管板(10)上，并与环形管箱(4)的内腔(11)连通，所述环形管箱(4)与若干接管(14)一端连通，所述接管(14)的另一端穿过反应器(1)的壳体封头(15)并引出。

2.根据权利要求1所述的适用于立式径向流反应器的环形管箱，其特征在于：所述管束(3)包括若干换热管(5)，所述换热管(5)中部的直管段(7)布置在环形范围内以形成换热管管束，在所述换热管管束的横截面中心形成安装空间(8)，所述换热管(5)的两端向管束中心(9)靠近，并与环形管板(10)连接，流体介质由换热管(5)流入环形管箱(4)的内腔(11)中。

3.根据权利要求2所述的适用于立式径向流反应器的环形管箱，其特征在于：所述环形管箱(4)由靠近管束中心(9)的内圆筒(16)、远离管束中心(9)的外圆筒(17)、环形管板(10)以及管箱封头(18)围成，所述管箱封头(18)上开孔并与接管(14)的一端连接。

4.根据权利要求3所述的适用于立式径向流反应器的环形管箱，其特征在于：所述内圆筒(16)分别与管箱封头(18)和环形管板(10)的内侧连接，所述外圆筒(17)分别与管箱封头(18)和环形管板(10)的外侧连接，通过环形管板(10)、内圆筒(16)、管箱封头(18)以及外圆筒(17)形成环形管箱(4)的内部空间。

5.根据权利要求4所述的适用于立式径向流反应器的环形管箱，其特征在于：所述管箱封头(18)为环形平盖封头或环形半管封头。

6.根据权利要求1所述的适用于立式径向流反应器的环形管箱，其特征在于：所述环形管箱(4)与反应器(1)的壳体(2)间隔设置，所述管束(3) 和环形管箱(4)能在热膨胀的作用下相对于反应器(1)的壳体(2)运动。

7.根据权利要求2至5中任意一项所述的适用于立式径向流反应器的环形管箱，其特征在于：所述换热管(5)中部的直管段(7)在环形方向分为四组管束，且沿圆周方向均匀分布，所述环形管箱(4)通过垂直于环形管板(10)端面的隔板(21)将环形管箱(4)内部空间分成与四组管束对应的四个区域(22)，每个区域对应的环形管箱(4)上分别连接有接管(14)。

8.根据权利要求7所述的适用于立式径向流反应器的环形管箱，其特征在于：所述环形管板(10)上换热管(5)的布置方式与管束(3)的直管段(7)布管方式一致，所述环形管板(10)上的布管间距小于中部的布管间距。

9.一种反应器，包括壳体(2)以及在壳体(2)内部从其中心沿径向由内至外依次设置的中心气体分布管(23)、内触媒框(25)、触媒床层(26)、与壳体(2)内壁连接的圆筒形气体收集器(27)以及位于触媒区域的管束(3)，所述中心气体分布管(23)两端分别与气体进口管(24)相连，其特征在于：所述管束(3)的两端分别与权利要求1至8中任意一项所述的环形管箱(4)连接。

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