CN216678175U - 列管式反应器 - Google Patents
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Abstract
一种列管式反应器，包括壳体和带有散热结构的列管，多个列管平行安装在壳体内部，其中，列管上的散热结构为多个设置在列管表面的散热锥体，散热锥体的底面固定在所述列管的表面，顶角向冷却介质的流动通道中凸出。本实用新型能够改善列管与冷却介质的热交换效率，提高散热性能，结构简单，不易损坏。
Description
技术领域
本实用新型属于化工反应器领域，具体涉及一种列管式反应器。
背景技术
近年来我国化工产业快速发展，作为重要的化工原料，丙酮产量不断攀升。开发丙酮下游产品对完善化工产业链，提高工业附加值意义重大。甲基异丁基酮(MIBK)是丙酮具有代表性的下游产品之一，在涂料、化纤和橡胶等领域发挥着重要作用。我国作为世界上最大的MIBK消费国，国内MIBK产能仍然相对不足，尚需大量进口。
列管式反应器是MIBK等化工产品的常用生产设备，提高列管式反应器的反应效率，特别是改善反应列管的散热控制，能够有效增强催化反应的选择性提高反应转化率。现有技术中，列管式反应器通常采用在列管周围设置环形薄翅片的方式来增大散热面积。这类列管式反应器换热方式需要进一步提高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种列管式反应器，以改善列管散热能力。
根据本实用新型实施例的一个方面，提供一种列管式反应器，包括壳体和多个带有散热结构的列管，其中，所述列管上的散热结构为多个设置在所述列管表面的散热锥体。散热锥体之间冷却介质阻力小，有利于冷却介质的快速流动，达到充分散热的效果，且棱锥结构机械强度高，不易发生弯折，因此且具有结构简单，易于安装，不易损坏的优点。
可选地，所述散热锥体为三角锥形，所述三角锥形的顶角各个面上的夹角均≤80°。三角锥形的棱边有利于打破冷却介质的层流，形成湍流，进一步提高热交换效率，提高冷却效果。
优选地，所述散热锥体为等腰三角锥形。
可选地，所述三角锥形的棱边长度为10mm至50mm。散热锥体的尺寸和形状影响列管的散热效率。散热锥体的比表面积越大，散热效果越好。
可选地，所述散热锥体在所述列管的径向和轴向上分别以等间隔排布，所述列管轴向上相邻的两个散热锥体中心之间的距离为10mm至50mm。根据反应器尺寸合理选择棱锥的尺寸与间距有利于优化散热效果。
优选地，所述列管轴向上相邻的两个散热锥体中心之间的距离为15mm 至25mm。
可选地，所述散热锥体通过焊接的方式安装在所述列管上。
可选地，所述散热锥体与所述列管一起通过铸造或机械加工的方式成型。
优选地，所述壳体内还平行设置有多个水平或倾斜的导流板，所述导流板安装在所述壳体内壁上并覆盖所述壳体至少一半的截面积，所述导流板从所述列管管壁上相邻的散热锥体之间的位置穿过。导流板从棱锥之间穿过，提高导流效果，同时避免相互之间的干涉。
优选地，所述列管的外径为19mm或38mm或50mm。
附图说明
图1为一实施例中列管式反应器的结构示意图；
图2为一实施例中列管式反应器的列管轴向剖面示意图；
图3为一实施例中散热锥体的结构示意图；
图4为另一实施例中散热锥体的结构示意图；
图5为一实施例中列管式反应器的列管径向剖面示意图。
上述附图目的在于对本实用新型进行详细说明以本领域技术人员能够理解本实用新型的技术构思，而非旨在对本实用新型的保护范围进行限定。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作出进一步详细描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而非以此来限定本实用新型的保护范围。
除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与本领域技术人员的通常理解含义相同；本文中所采用的术语知识为了描述具体实施例的目的，而非旨在限制本申请；本申请的说明书、权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”及其同等表达，意图在于覆盖不排他的包含关系。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现“实施例”这一短语并不意味着所指代的一定是同一个实施例，也不是与其他实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员可以理解，在结构或方法不发生冲突的前提下，本文所述的实施例可以与其它实施例相结合。
本文实施例的描述中，术语“中心”、“长度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系或基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了简化对实施例的描述，并不意味着所涉及的零件或结构必须具有特定的方位或以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。
本文实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”等词汇应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸的连接或成一体。本领域技术人员能够根据具体情况，结合说明书及附图理解上述术语在本文实施例中的具体含义。
随着我国化工行业的快速发展，提升MIBK等下游化工产品的产能、产率显得越发重要。其中，改进反应装置，特别是增强列管式反应器的散热效率，对于增强催化反应的选择性、提高反应转化率，在实际生产中具有尤为重要的意义。发明人认识到，现有的列管式反应器多采用设置在列管周围的环形翅片结构来增加散热面积，而密集排列的翅片之间冷却介质流动阻力较大，热交换不充分，不利于反应温度控制；而薄片状的翅片结构安装复杂，结构脆弱，容易损坏；密集排列的翅片也容易与列管式反应器内部设置的导流板之间发生干涉，不利于设备安装。
根据本实用新型的一个实施例，提供一种列管式反应器，如图1所示。列管式反应器壳体包括上封头9、下封头10和筒体13。列管5的两端分别固定安装在上管板11和下管板12上。列管的数量为但不限于5000根，材质可选地为不锈钢。在壳体内且在列管5外提供冷却介质的流动通道，具体而言，筒体13与上管板11、下管板12组成供冷却介质流动的腔体，冷却介质由设置在筒体13下部的冷却介质入口7进入，环绕列管5流动并由设置在筒体13上部的冷却介质出口6排出。冷却介质可以使用冷却水、煤油或其他有机冷却剂。列管5内提供反应原料和催化剂的流动通道，液态反应原料由设置在上封头8上的进料口1进入，经分布器4分布后，与经进料口2进入的气态原料混合分别进入各个列管5，在完成催化反应后经过设置在下封头上的出料口3排出。结合图2，列管5表面设置有作为散热结构的散热锥体14，散热锥体14同样由不锈钢制成，各散热锥体沿列管的径向排布，锥体的顶角向冷却介质的流道中凸出，如图5所示。
散热锥体增大了列管散热的表面积，同时，锥体之间的间隙有利于冷却介质的充分流动，有利于进一步提高散热效率。锥体结构较为坚固，不易在安装过程中发生弯折损坏。
根据不同使用场景，散热锥体14可以配置为不同的形状，优选为三角锥形。三角锥形的棱边有利于打破冷却介质的层流，形成湍流，进一步提高热交换效率，提高冷却效果。结合图3和图4，锥体14的底面15固定在列管5的表面，顶角16向冷却介质的流道中凸出。其中，顶角6的各个面上的夹角均≤80°。在优选实施例中散热锥体14分别设置为长12mm的等边三角锥形，如图3所示，和长15mm底角为70°的等腰三角锥形，如图4 所示。对同样尺寸的列管，其表面的散热锥体5设置越密集，锥体越长、比表面积越大，列管式反应器整体的散热效果越好。
在一实施例中，散热锥体14在列管5表面的径向和轴向上分别以等间距排布，其中轴向上相邻的两个散热锥体14中心之间的距离可以设置为 10mm至50mm，优选为15mm至20mm，在本实施例中间隔设置为20mm。
结合图2，各个散热锥体14通过焊接的方式安装在列管5的表面。根据不同实用场景的需求，可以分别设置散热锥体14以不同的方式排布。而在另一些实施例中，散热锥体14和列管5可以通过铸造一次成型，也可以利用机床在列管坯件表面以机械加工的方式将散热锥体14加工出来。
结合图1，在一优选实施例中列管式反应器内还设置有多个水平导流板8，用于对冷却介质进行导流。导流板8偏心安装在筒体13的一侧，导流板8的安装处与筒体13内壁封闭连接，隔断了冷却介质在垂直方向上的流动，并覆盖筒体13内的腔体至少一半的截面面积，使冷却介质只能经由另一侧筒体13内壁与导流板8之间的空隙流动。相邻的导流板8交错安装，与筒体13共同限定出环绕列管5的流道，容许冷却介质自下而上沿各层导流板限定出的流道路径与各段列管5接触并带走其中产生的反应热，达到散热的效果。其中，导流板8从相邻的散热锥体14之间经过，与列管8的外壁在相邻散热锥体之间的位置接触。
在另一实施例中，筒体13中的各导流板8设置为与水平面成15°夹角。
根据列管式反应器不同的应用场景，可以选装不同外径的列管，如 19mm、38mm或50mm。
需要说明，上述附图的目的在于对本实用新型作出详细说明以便本领域技术人员能够理解本实用新型的技术构思，而非旨在对本实用新型的保护范围进行限定。在本实用新型权利要求范围之内，对所涉及零件进行改进或等效替换，以及在结构不发生冲突的前提下对不同实施例进行结合，都落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种列管式反应器，包括壳体和多个带有散热结构的列管，其特征在于：所述列管上的散热结构为多个设置在所述列管表面的散热锥体。
2.根据权利要求1所述的列管式反应器，其特征在于，所述散热锥体为三角锥形，所述三角锥形的顶角各个面上的夹角均≤80°。
3.根据权利要求2所述的列管式反应器，其特征在于，所述散热锥体为等腰三角锥形。
4.根据权利要求2所述的列管式反应器，其特征在于，所述散热锥体棱边长度为10mm至50mm。
5.根据权利要求1所述的列管式反应器，其特征在于，所述散热锥体在所述列管的周向和轴向上分别以等间隔排布，所述列管轴向上相邻的两个散热锥体中心之间的距离为10mm至50mm。
6.根据权利要求5所述的列管式反应器，其特征在于，所述列管轴向上相邻的两个散热锥体中心之间的距离为15mm至25mm。
7.根据权利要求1所述的列管式反应器，其特征在于，所述散热锥体通过焊接的方式安装在所述列管上。
8.根据权利要求1所述的列管式反应器，其特征在于，所述散热锥体与所述列管一起通过铸造或机械加工的方式成型。
9.根据权利要求1所述的列管式反应器，其特征在于，所述壳体内还平行设置有多个水平或倾斜的导流板，所述导流板安装在所述壳体内壁上并覆盖所述壳体至少一半的截面积，所述导流板从所述列管管壁上相邻的散热锥体之间的位置穿过。
10.根据权利要求1至8其中任一所述的列管式反应器，其特征在于，所述列管的外径为19mm或38mm或50mm。
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