CN216260661U - 一种双螺旋换热反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型一种双螺旋换热反应器，包括反应筒体，反应筒体上端设有反应物料入口及上管板，底端设有下管板及反应物料出口；反应筒体内位于上管板及下管板之间垂向设置有反应管，反应管内装填有催化剂；反应筒体内还设有双螺旋换热隔板，所述双螺旋换热隔板的顶端连接上管板，底端连接下管板，四周与反应筒体内壁连接，反应管穿过双螺旋换热隔板；每一个螺旋换热隔板的两端分别设有换热介质进口及换热介质出口，且两个换热介质进口不同时设于上管板/下管板上。本实用新型利用双螺旋结构的换热隔板将常规的固定列管式反应器的换热区分为两部分，实现两股换热介质的逆向流动，提高换热效果的同时降低反应管进出口温差，保证催化反应器的温度均一。
Description
技术领域
本实用新型属于一种换热器，主要通过双螺旋结构来实现高效换热。
背景技术
催化反应器在化学工业中有着重要应用。目前，催化反应器的形式主要包括固定床反应器、流化床反应器、浆态床反应器等等，其中固定床较为常见。在此基础上，按照换热方式来分，固定床催化反应器又可以分为固定列管式催化反应器、绕管式催化反应器、绝热式催化反应器等等。按此分类的主要原因是催化反应过程往往伴随一定的吸热和放热过程。对于一些反应过程热效应不是很强烈的反应，可以采用绝热式催化反应器；对于热效应比较强的反应，必须通过换热介质补充或移除热量，以达到控制催化剂床层温度的目的。
其中，固定列管式催化反应器的结构和列管式换热器的结构类似，催化剂装填在列管内，壳程走换热介质，从而实现高效的换热。但是该类反应器通常只有一个换热介质进口和一个换热介质出口，这就比较容易导致沿反应管长度出现温度梯度，不能很好的实现反应温度的均匀控制。例如，当反应为吸热反应时，提供热量的换热介质随着在反应器的流动，在换热介质出口处温度有所降低，这就导致靠近换热介质进口处的催化剂床层温度较高，而靠近换热介质出口处的催化剂床层温度较低。对于某些需要精准控制反应温度的反应过程，该温度梯度是越小越好。
为了实现反应温度的精准控制，发展了多进口和多出口的绕管换热器，其中换热介质在不同的换热管内流动，从而保证整个反应器的温度相对比较均一。但是绕管换热器的加工难度较大，而且催化剂的装填方式和固定列管式有很大的不同，这对一些反应是不适用的。
在此基础上，本方案开发了一种双螺旋结构的固定列管式换热反应器，其中换热介质流动区域被双螺栓结构分为两部分，从而实现换热介质的逆向流动，进而使得反应器列管内的催化剂温度更加均一。
发明内容
本实用新型旨在针对上述问题，提出一种高效换热的催化反应器，其中换热区被双螺栓结构分为两部分，换热介质从双螺栓结构的不同通道内进入，两部分换热介质逆流流动，增强换热效果的同时使得反应器列管内的催化剂温度更加均一，保证反应过程的稳定进行。
本实用新型的技术方案在于：
一种双螺旋换热反应器，包括反应筒体，反应筒体上端设有反应物料入口及上管板，底端设有下管板及反应物料出口；反应筒体内位于上管板及下管板之间垂向设置有反应管，反应管内装填有催化剂；反应筒体内还设有双螺旋换热隔板，所述双螺旋换热隔板的顶端连接上管板，底端连接下管板，四周与反应筒体内壁连接，反应管穿过双螺旋换热隔板；每一个螺旋换热隔板的两端分别设有换热介质进口及换热介质出口，且两个换热介质进口不同时设于上管板/下管板处。
所述双螺旋换热隔板包括奇数层螺旋换热隔板和偶数层螺旋换热隔板，奇数层螺旋换热隔板的换热介质进口设于上管板处，奇数层螺旋换热隔板的换热介质出口设于下管板处；偶数层螺旋换热隔板的换热介质进口设于下管板处，偶数层螺旋换热隔板的换热介质出口设于上管板处。
所述双螺旋换热隔板中螺旋层之间的间距为反应筒体内径的1/10-1/2。
还包括设置于双螺旋换热隔板中每一个螺旋层上的横板，所述横板为锯齿形，高度为5-20mm，且向反应筒体中垂线偏转角度a，其中a为 5-45°。
本实用新型的技术效果在于：
通过本实用新型提出的方法，利用双螺旋结构的换热隔板将常规的固定列管式反应器的换热区分为两部分，实现两股换热介质的逆向流动，提高换热效果的同时降低反应管进出口温差，保证催化反应器的温度均一。
附图说明
图1为本实用新型一种双螺旋换热反应器的结构示意图。
图2为本实用新型横板的结构示意图。
附图标记： 1、反应筒体；2、上管板；3、反应管；4、双螺旋换热隔板；5、反应物料入口；6、反应物料出口；7、奇数层螺旋换热隔板的换热介质进口；8、偶数层螺旋换热隔板的换热介质进口；9、偶数层螺旋换热隔板的换热介质出口；10、奇数层螺旋换热隔板的换热介质出口；11、横板；12、下管板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本方案进行详细说明。
实施例1 一种双螺旋换热反应器，包括反应筒体1，反应筒体1上端设有反应物料入口5及上管板2，底端设有下管板12及反应物料出口6；反应筒体1内位于上管板2及下管板12之间垂向设置有反应管3，反应管3内装填有催化剂，用于催化反应过程；反应物料入口5从反应介质入口进入，反应得到的产物从反应物料出口6流出；
为了进一步提高换热效果，在反应筒体1内还设有双螺旋换热隔板4，所述双螺旋换热隔板4的顶端连接上管板2，底端连接下管板12，四周与反应筒体1内壁连接，反应管3穿过双螺旋换热隔板4；每一个螺旋换热隔板的两端分别设有换热介质进口及换热介质出口，且两个换热介质进口不同时设于上管板2/下管板12处。
如图1所示，双螺旋换热隔板4将反应筒体1内的换热区在直径方向分为两个部分，即双螺旋换热隔板4包括奇数层螺旋换热隔板和偶数层螺旋换热隔板，两部分之间互相隔离；奇数层螺旋换热隔板的换热介质进口7设于上管板2处，奇数层螺旋换热隔板的换热介质出口10设于下管板12处；偶数层螺旋换热隔板的换热介质进口8设于下管板12处，换热介质出口设于上管板2处。
其中，为了保持换热介质的逆流换热，换热介质分别从位于上管板2处的奇数层螺旋换热隔板的换热介质进口7及位于下管板12处的偶数层螺旋换热隔板的换热介质进口8进入，两股换热介质逆向流动，从奇数层螺旋换热隔板的换热介质进口7进入的换热介质从设于下管板12处的奇数层螺旋换热隔板的换热介质出口10流出，从偶数层螺旋换热隔板的换热介质进口8进入的换热介质从设于上管板2处的偶数层螺旋换热隔板的换热介质出口9流出。在同一高度的反应管3分别与两种换热介质接触，两种换热介质之间也会相互传热，从而使得反应管3的温度沿长度方向比较均一。
实施例2
在实施例1的基础上，还包括：所述双螺旋换热隔板4中螺旋层之间的间距为反应筒体1内径的1/10-1/2；该间距越小，温差越小，具体需要根据反应温度需求来确定。
实施例3
在实施例2的基础上，为了更进一步的增强换热效果，还包括：还包括设置于双螺旋换热隔板4中每一个螺旋层上的横板11，所述横板11为锯齿形，高度为5-20mm，且向反应筒体1中垂线偏转角度a，其中a为 5-45°。使得流体遇到横板11之后，形成扰动，增加湍动效果，提高换热。
通过上述实施例，可以实现以下效果：
当采用常规的固定管板式换热器时，反应管3的进出口温差>15℃；而通过本实用新型提出的结构，在采用同样介质相同总流量的条件下，反应管3的进出口温差小于5℃，从而有效的保证了反应温度的精确控制。
Claims (4)
1.一种双螺旋换热反应器，包括反应筒体(1)，反应筒体(1)上端设有反应物料入口(5)及上管板(2)，底端设有下管板(12)及反应物料出口(6)；反应筒体(1)内位于上管板(2)及下管板(12)之间垂向设置有反应管(3)，反应管(3)内装填有催化剂；其特征在于：反应筒体(1)内还设有双螺旋换热隔板(4)，所述双螺旋换热隔板(4)的顶端连接上管板(2)，底端连接下管板(12)，四周与反应筒体(1)内壁连接，反应管(3)穿过双螺旋换热隔板(4)；每一个螺旋换热隔板的两端分别设有换热介质进口及换热介质出口，且两个换热介质进口不同时设于上管板(2)/下管板(12)处。
2.根据权利要求1所述双螺旋换热反应器，其特征在于：所述双螺旋换热隔板(4)包括奇数层螺旋换热隔板和偶数层螺旋换热隔板，奇数层螺旋换热隔板的换热介质进口(7)设于上管板(2)处，奇数层螺旋换热隔板的换热介质出口(10)设于下管板(12)处；偶数层螺旋换热隔板的换热介质进口(8)设于下管板(12)处，偶数层螺旋换热隔板的换热介质出口(9)设于上管板(2)处。
3.根据权利要求2所述双螺旋换热反应器，其特征在于：所述双螺旋换热隔板(4)中螺旋层之间的间距为反应筒体(1)内径的1/10-1/2。
4.根据权利要求3所述双螺旋换热反应器，其特征在于：还包括设置于双螺旋换热隔板(4)中每一个螺旋层上的横板(11)，所述横板(11)为锯齿形，高度为5-20mm，且向反应筒体(1)中垂线偏转角度a，其中a为 5-45°。
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- 2021-10-25 CN CN202122564542.XU patent/CN216260661U/zh active Active
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