專利名稱：一種水管型反應器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及化工設備，具體涉及一種分體組裝式水管反應器。 技術背景
現有水管型反應器大多采用管殼式，如圖1所示，為甲醇生產中廣泛采用
的一種管殼式反應器，在反應器殼體1內上管板3b和下管板3a之間布置反應 管2，反應管2內裝填催化劑，反應管2外充滿冷卻介質水，通過反應管2外 的冷卻介質移走反應熱，以維持反應管2內的反應溫度。盡管這種反應器有很 多優點，但隨著越來越多的大型化設備的投入使用，發現其存在有以下缺陷
1. 隨著生產能力的增加，由于催化劑裝填于反應管2內，反應管2長度受 觸媒層阻力的限制，只能增加設備直徑，管板的直徑隨之加大、厚度增加。例 如年產20萬噸曱醇的現有反應器其設備直徑約3. 8米，管板厚度約為320毫米， 反應管長度一般不大于7米。由此可見反應器的設計和制造難度越來越大。
2. 由于反應管2內外存在較大溫差，使得上管板3b和下管板3a與反應管 2、反應器殼體l間存在較大溫差應力，為減小溫差應力，該反應器通常采用特 種材料制作，從而增加了設備制造難度和成本。
3. 在管板上往往要密集焊接數千根的反應管，在設備運行中冷管、管板或 冷管與管板的焊接一旦出現泄露，很難進行維修或更換。
發明內容
本實用新型針對現有管殼水管式反應器制造難度大、費用高、維修困難等 缺陷，提供一種分體組裝式水管反應器。
本實用新型目的是這樣實現的所述水管型反應器包括反應器外殼和裝配 于反應器外殼內的冷管束，其特征在于所述冷管束由一個以上相互并聯的冷管 束換熱單元體組成，冷管束換熱單元體在反應器外殼內縱向均勻排列，冷管束 換熱單元體的汽水出口依次經汽水連通管、汽水總管接上封頭汽水出口，冷管束換熱單元體的進水口經由水連接管后接下部進水總管。
所述冷管束換熱單元體由下聯箱管、上連箱管及固連于下聯箱管和上連箱 管間的換熱元件組成。
所述汽水總管與上封頭間連接有熱應力補償裝置，該熱應力補償裝置可設 置在汽水總管上，也可設置在每根連通管上，所述熱應力補償裝置為具有應力 補償能力的金屬彎管、金屬軟管或填料函，以便于消除冷管束換熱單元體與外 殼之間的熱應力。
對本實用新型的改進，所述冷管束換熱單元體裝設于一分氣筒內，分氣筒 筒壁開設有進氣孔，分氣筒的下端與反應器外殼固連，分氣筒內設有一集氣管， 所述集氣管上設有出氣孔，集氣管上端接上封頭氣體出口或集氣管下端接下封 頭氣體出口，在冷管束換熱單元體的換熱元件間填裝有催化劑，從而使催化劑 層氣體流動為徑向流動。
所述反應器外殼上部分別開設有冷管束換熱單元體檢修更換孔和檢修人孔。
所述反應器底部開設有催化劑卸出口 。
所述冷管束換熱單元體的換熱元件為換熱管式、翹片管式或薄板式結構。
本實用新型取得的技術進步
1. 由于取消了固定管板式水管反應器的管板3a和3b,將原有冷管反應器 的反應管2 :沒計成由一個以上相互獨立且相互并聯的冷管束換熱單元體，每個 冷管束換熱單元體都有其獨立的聯箱管，由于圓環形的聯箱管的受壓要遠遠優
于固定管板，聯箱管的厚度不隨設備直徑的增大而增加，而避免了固定管板式 水管反應器管板的厚度隨設備直徑的增大而增厚，因此有效降低了水管型反應 器的制造難度，大大降低了生產成本。
2. 由于設置了冷管束換熱單元體進出的檢修更換孔和檢修人孔，不用設置 與設備直徑相同直徑的大型設備法蘭，可很方便對冷管束換熱單元體進行組裝、 更換或檢修，避免了整個反應器的整體報廢。
3. 由于在冷管束換熱單元體與汽水出口間設置熱應力補償裝置；從而可大
4大改善反應器運行中的受力狀態，降低了冷管束內件由于溫差應力造成破壞的 可能性，提高了設備運行的可靠性，同時避免了為降低溫差應力使用特種材料， 降低了制造成本。
4.由于在冷管束換熱單元體的換熱元件間填裝有催化劑，較現有反應管內 裝填催化劑結構，催化劑裝卸方便，且空間利用率高。更重要的是采用冷管束 換熱單元體的換熱元件間裝填催化劑，反應氣體可采用徑向流動，觸媒床阻力 小，觸媒床高度不會因為床層阻力受到限制。由此可見，這種相互獨立且相互 并聯的冷管束換熱單元體結構和冷管束換熱單元體檢修孔的結合帶來的優勢尤 其適合于制作大型水管型反應器，符合反應器大型化的發展趨勢，具有較好的 推廣價值和潛在的經濟效益。

圖1為現有管殼式水管型反應器結構示意圖。 圖2為本實用新型結構示意圖。 圖3為圖2的A-A向結構示意圖。 圖4為圖2中冷管束換熱單元體7結構示意圖。 圖5為本實用新型另一實施方式結構示意圖。 圖6為本實用新型第三種實施方式結構示意圖。 圖7為本實用新型第四種實施方式結構示意圖。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型作進一步描述。
實施例l:如圖2、圖3、圖4所示，在水管型反應器外殼1內設置一個以 上相互并聯的冷管束換熱單元體7，每個冷管束換熱單元體7由下聯箱管7a、 上連箱管7c和固連于下聯箱管7a和上連箱管7c間的換熱元件7b組成。冷管 束換熱單元體7在反應器外殼1內縱向均勻排列，冷管束換熱單元體7的汽水 出口依次經汽水連通管8、汽水總管9接上封頭汽水出口 13,冷管束換熱單元 體7的進水口經由水連接管6后接下部進水總管4，進水總管4與反應器外殼1 下部進水口5連接，冷管束換熱單元體7的橫斷面幾何形狀為長方形，冷管束
5換熱單元體7的換熱元件采用換熱管式或翹片管式或薄板式結構，在汽水總管 9與上封頭汽水出口 13間連接熱應力補償裝置，該熱應力補償裝置為具有應力 補償能力的金屬金屬軟管12,以便于消除冷管束換熱單元體7與反應器外殼1 之間的熱應力。在反應器外殼1上部開設人孔10，用于檢修或裝添催化劑，在 反應器外殼1的下方設置觸媒卸出口 15,根據冷管束換熱單元體7的大小，在 反應器外殼1頂部開設冷管束換熱單元體7的進出口 11，通過該開孔11可在 反應器外殼1內部進行冷管束的組裝或檢修。反應器外殼1上部設置反應氣體 進口 14，反應器外殼l底部設置氣體出口 16,本實施例反應氣體流動為自上而 下的軸向流動，即反應氣體以軸向方向通過冷管束換熱單元體7的換熱元件7b 間的催化劑層。
實施例2:如圖5所示，本實施例與實施例1不同之處是取消了與汽水 連通管8相連的汽水總管9，每個冷管束換熱單元體7上的汽水連通管8分別 經一具有應力補償能力的金屬膨脹節12a接反應器外殼1上部側壁出口 13 a。
實施例3:如圖6所示，本實施例與實施例1不同之處是所述冷管束換 熱單元體7裝設于反應器外殼1內的分氣筒17內，分氣筒17筒壁開設有進氣 孔17a，分氣筒17的下端與反應器外殼1焊接連接，分氣筒17內軸心處設有 集氣管18,該集氣管18管壁上開設有出氣孔18a,集氣管18下端接下封頭氣 體出口 16,在冷管束換熱單元體7的換熱元件7b間填裝催化劑，反應氣體經 由反應器外殼1與分氣筒17間的環隙從分氣筒17筒壁上的進氣孔17a徑向通 過催化劑床層，即催化劑層反應氣體流動方向為朝向軸心的徑向流動方向，同 時與冷管束換熱單元體7管內的水進行換熱，反應并換熱后的氣體經集氣管18 上的出氣孔18 a進入集氣管18后經底部氣體出口 16出反應器。
實施例4:如圖7所示，本實施例與實施例3不同之處是取消了與汽水 連通管8相連的汽水總管9,每個冷管束換熱單元體7的汽水連通管8分別經 一具有應力補償能力的金屬彎管12b后接反應器外殼1上部側壁出口 13a,反應 并換熱后的氣體經集氣管18b上的出氣孔18a進入集氣管18b后經頂部氣體出 口 16 a出反應器。
權利要求1.一種水管型反應器，它包括反應器外殼和裝配于反應器外殼內的冷管束，其特征在于所述冷管束由一個以上相互并聯的冷管束換熱單元體組成，冷管束換熱單元體在反應器外殼內縱向均勻排列，冷管束換熱單元體的汽水出口依次經汽水連通管、汽水總管接上封頭汽水出口，冷管束換熱單元體的進水口經由水連接管后接下部進水總管。
2. 根據權利要求l所述的水管型反應器，其特征在于所述冷管束換熱單元 體由下聯箱管、上連箱管及固連于下聯箱管和上連箱管間的換熱元件組成。
3. 根據權利要求1所述的水管型反應器，其特征在于所述汽水總管與上封 頭間連接有熱應力補償裝置，所述熱應力補償裝置為金屬彎管、軟管或填料函。
4. 根據權利要求l所述的水管型反應器，其特征在于所述冷管束單元體裝 設于一分氣筒內，分氣筒筒壁設有進氣孔，分氣筒的下端與反應器外殼固連， 分氣筒內設有一集氣管，所述集氣管上設有出氣孔，集氣管下端出口接下封頭 氣體出口 。
5. 根據權利要求1所述的水管型反應器，其特征在于所述在反應器外殼上 部分別開設有冷管束換熱單元體檢修更換孔和檢修人孔。
6. 根據權利要求1所述的水管型反應器，其特征在于所述反應器底部開設 有催化劑卸出口。
7. 根據權利要求l、 2或3所述的水管型反應器，其特征在于所述冷管束 換熱單元體的換熱元件為換熱管式、翹片管式或薄板式結構。
專利摘要本實用新型涉及一種水管型反應器，它包括反應器外殼和裝配于反應器外殼內的冷管束，冷管束由相互并聯的冷管束換熱單元體組成，冷管束換熱單元體的汽水出口依次經汽水連通管、汽水總管接上封頭汽水出口，冷管束換熱單元體的進水口經由水連接管后接下部進水總管。由于采用相互并聯的冷管束換熱單元體，避免了管板式水管反應器管板厚度隨設備直徑增大而增厚，有效降低了反應器制造難度，可方便對冷管束換熱單元體進行組裝、更換或檢修，避免了整個反應器的整體報廢。可改善反應器運行中的受力狀態，降低了冷管束內件由于溫差應力造成破壞的可能性，提高了設備運行的可靠性，降低了制造成本。尤其適合于制作大型水管型反應器，符合反應器大型化的發展趨勢。
文檔編號B01J8/02GK201404796SQ200920102700
公開日2010年2月17日 申請日期2009年5月11日 優先權日2009年5月11日
發明者劉金成, 林美莉, 錢進華 申請人:石家莊正元塔器設備有限公司