0898-88888888
本实用新型公开的用于可逆反应的多段式冷壁内移热轴径向固定床层反应器，由一个压力外壳和一个一体式内件组成，其特征在于，所述一体式内件的内件筒体外壁与所述压力外壳的内壁之间设置有环隙，由所述压力外壳的底部进入压力外壳内的新鲜气通过所述环隙向上运动，由所述一体式内件的顶部进入所述一体式内件内的催化剂床层中，使得所述压力外壳处于冷气氛围。本实用新型在压力外壳与一体式内件之间设置环隙，压力壳体处于冷气氛围，冷壁设计，降低设计温度进而减薄壁厚，降低投资。
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 CN 213943060 U (45)授权公告日 2021.08.13 (21)申请号 7.2 (22)申请日 2020.09.08 (73)专利权人 上海国际化建工程咨询有限公司 地址 201209 上海市浦东新区顾路镇中市 (72)发明人 刘磊李丹顾鹤燕李挺 (74)专利代理机构 上海天翔知识产权代理有限 公司 31224 代理人 吕伴 (51)Int.Cl. B01J 8/02 (2006.01) C01C 1/04 (2006.01) 权利要求书3页 说明书7页 附图7页 (54)实用新型名称 用于可逆反应的多段式冷壁内移热轴径向 固定床层反应器 (57)摘要 本实用新型公开的用于可逆反应的多段式 冷壁内移热轴径向固定床层反应器，由一个压力 外壳和一个一体式内件组成，其特征在于，所述 一体式内件的内件筒体外壁与所述压力外壳的 内壁之间设置有环隙，由所述压力外壳的底部进 入压力外壳内的新鲜气通过所述环隙向上运动， 由所述一体式内件的顶部进入所述一体式内件 内的催化剂床层中，使得所述压力外壳处于冷气 氛围。本实用新型在压力外壳与一体式内件之间 设置环隙，压力壳体处于冷气氛围，冷壁设计，降 低设计温度进而减薄壁厚，降低投资。 U 0 6 0 3 4 9 3 1 2 N C CN 213943060 U 权利要求书 1/3页 1.用于可逆反应的多段式冷壁内移热轴径向固定床层反应器，由一个压力外壳和一个 一体式内件组成，其特征在于，所述一体式内件的内件筒体外壁与所述压力外壳的内壁之 间设置有环隙，由所述压力外壳的底部进入压力外壳内的新鲜气通过所述环隙向上运动， 由所述一体式内件的顶部进入所述一体式内件内的催化剂床层中，使得所述压力外壳处于 冷气氛围。 2.如权利要求1所述的用于可逆反应的多段式冷壁内移热轴径向固定床层反应器，其 特征在于，所述压力外壳包括底部封头、壳体、端部法兰、法兰盖，其中所述底部封头与所述 壳体的底部焊接连接，在所述底部封头上设置有工艺气进口、工艺气出口和卸料口；在所述 底部封头的顶部设置有一内件支承凸台；所述端部法兰的底部与所述壳体的顶部焊接连 接，在所述端部法兰的周向设置有第一侧线进口、第二侧线进口和开工气进口；所述法兰盖 通过密封紧固构件安装在所述端部法兰的顶部上；所述一体式内件安放在所述壳体和端部 法兰内，其中所述一体式内件大部分位于所述壳体内，小部分位于所述端部法兰内；在所述 一体式内件的底部设置有内筒体支架、工艺气出口管和卸料管，所述内筒体支架座放在所 述内件支承凸台上，所述工艺气出口管穿过所述工艺气出口，所述卸料管穿过所述卸料口； 在所述一体式内件的顶部设置有中心进气口、侧线气进口，所述中心进气口通过第一连接 系统与所述第一侧线进口连通，所述侧线气进口分别通过第二连接系统、第三连接系统与 第二侧线进口、开工气进口连通。 3.如权利要求2所述的用于可逆反应的多段式冷壁内移热轴径向固定床层反应器，其 特征在于，所述法兰盖与所述端部法兰的顶部之间采用自紧式双锥环密封或者焊唇密封； 所述密封紧固构件采用小间距设置。 4.如权利要求2所述的用于可逆反应的多段式冷壁内移热轴径向固定床层反应器，其 特征在于，在所述法兰盖上设置有测温口，测温仪穿过所述测温口插入到所述一体式内件 中。 5.如权利要求2所述的用于可逆反应的多段式冷壁内移热轴径向固定床层反应器，其 特征在于，在所述壳体的外周壁上沿所述壳体的轴向间隔设置有若干表面测温装置。 6.如权利要求2至5任一项权利要求所述的用于可逆反应的多段式冷壁内移热轴径向 固定床层反应器，其特征在于，所述一体式内件包含一个内件筒体、多段催化剂床层、多个 内换热器和一气分布装置；所述内件筒体由金属圆筒、底封头和内筒盖板组成，所述底封头 与所述金属圆筒的底部焊接连接；所述内筒体支架、工艺气出口管和卸料管均固定在所述 底封头上，所述工艺气出口管和卸料管均与所述内件筒体的内部连通；所述内筒盖板盖在 所述金属圆筒的顶部，所述中心进气口、侧线气进口配置在所述内筒盖板上并穿过所述内 筒盖板,所述中心进气口顶部呈开放状,使得环隙过来的新鲜气通过中心进气口进入床层； 在所述金属圆筒的内壁上沿所述金属圆筒的轴向间隔设置有若干床层支承环；多段催化剂 床层依次由上而下依次插入到所述金属圆筒内并串联，每段催化剂床层的底部支承在对应 的床层支承环上，除最下段催化剂床层外，其余各段催化剂床层内插有内换热器，所有的内 换热器由上而下依次串联起来；最上一段的内换热器中的内导流筒的上端与所述中心进气 口连通；所述气分布装置配置在所述内筒盖板与最上一段催化剂床层之间，所述气分布装 置的入口端与所述侧线所述的用于可逆反应的多段式冷壁内移热轴径向固定床层反应器，其 2 2 CN 213943060 U 权利要求书 2/3页 特征在于，在所述金属圆筒的外壁包覆有外保温层。 8.如权利要求6所述的用于可逆反应的多段式冷壁内移热轴径向固定床层反应器，其 特征在于，在所述金属圆筒的顶部设置有吊耳。 9.如权利要求6所述的用于可逆反应的多段式冷壁内移热轴径向固定床层反应器，其 特征在于，所述催化剂床层采用申请人的ZL5.6《带有支撑式槽孔板分布器的 径向或轴径向固定床反应器》或者ZL7.9《一种带有排管壁式内外筒的固定床 轴径向反应器》公开的轴径向内件或者SLOT型分布器。 10.如权利要求9所述的用于可逆反应的多段式冷壁内移热轴径向固定床层反应器，其 特征在于，在所述SLOT型分布器接触催化剂的背面一侧应设置螺旋形导流板。 11.如权利要求6所述的用于可逆反应的多段式冷壁内移热轴径向固定床层反应器，其 特征在于，所述催化剂床层包括催化剂支承框、内分布板、外分布板、若干内外分布板支架 和若干催化剂格栅，所述内分布板和外分布板的底部与所述催化剂支承框连接，所述内分 布板的上部和外分布板的上部通过若干内外分布板支架连接，若干内外分布板支架呈圆周 间隔排布；所述外分布板位于所述内分布板的外围，两者之间构成催化剂设置空间；若干催 化剂格栅由上而下插入所述催化剂设置空间内，若干催化剂格栅与若干内外分布板支架在 圆周方向交错分布，在所述催化剂设置空间内填充有催化剂；在所述外分布板上设置有若 干外气流分布孔并在每一外气流分布孔外侧设置有外螺旋导流板；在所述内分布板上设置 有若干内气流分布孔并在每一内气流分布孔外侧设置有内螺旋导流板；所述内换热器插入 所述内分布板内。 12.如权利要求11所述的用于可逆反应的多段式冷壁内移热轴径向固定床层反应器， 其特征在于，所述内分布板和外分布板均为圆筒形结构。 13.如权利要求11所述的用于可逆反应的多段式冷壁内移热轴径向固定床层反应器， 其特征在于，在所述外分布板的顶部设置有吊耳。 14.如权利要求11所述的用于可逆反应的多段式冷壁内移热轴径向固定床层反应器， 其特征在于，所述内分布板为双层结构，外层支撑催化剂，内层控制阻力降。 15.如权利要求11所述的用于可逆反应的多段式冷壁内移热轴径向固定床层反应器， 其特征在于，相邻两层的催化剂床层中的内收集筒之间有导流套筒。 16.如权利要求11所述的用于可逆反应的多段式冷壁内移热轴径向固定床层反应器， 其特征在于，所述催化剂支承框采用倒置蝶形风头或平封头或者上述两者之间的任意角度 的折边封头。 17.如权利要求11所述的用于可逆反应的多段式冷壁内移热轴径向固定床层反应器， 其特征在于，相邻两层催化剂床层间设置有重力自紧密封结构。 18.如权利要求11所述的用于可逆反应的多段式冷壁内移热轴径向固定床层反应器， 其特征在于，在所述催化剂支承框上设置有催化剂卸料口。 19.如权利要求11所述的用于可逆反应的多段式冷壁内移热轴径向固定床层反应器， 其特征在于，所述内换热器包括上管板、下管板、换热管束、内导流筒、外导流筒，所述外导 流筒位于所述内导流筒的外围，在外导流筒与内导流筒之间设置有换热管束设置空间；所 述换热管束插入到所述换热管束设置空间内，所述换热管束的上端与所述上管板连接，换 热管束的下端与所述下管板连接，所述上管板的内孔和下管板的内孔分别与所述内导流筒 3 3 CN 213943060 U 权利要求书 3/3页 的上端和下端连接；在所述换热管束设置空间内沿所述内换热器的轴线方向间隔设置有盘 环形折流板或者折流杆，所述换热管束穿过这些盘环形折流板或者折流杆，所述盘环形折 流板或者折流杆的两端分别与所述内导流筒、外导流筒连接。 20.如权利要求19所述的用于可逆反应的多段式冷壁内移热轴径向固定床层反应器， 其特征在于，在所述上管板上设置有吊耳。 21.如权利要求2所述的用于可逆反应的多段式冷壁内移热轴径向固定床层反应器，其 特征在于，所述第一连接系统、第二连接系统、第三连接系统均采用金属软管或膨胀节。 4 4 CN 213943060 U 说明书 1/7页 用于可逆反应的多段式冷壁内移热轴径向固定床层反应器 技术领域 [0001] 本实用新型涉及化工机械技术领域，特别涉及一种固定床反应器，尤其涉及一种 适合氨合成反应的多段式冷壁内移热轴径向固定床层反应器。 背景技术 [0002] 一般可逆放热反应均存在一个较为适宜的反应温度，这个温度的设置需要兼顾转 化率和反应速度，在放热反应达到平衡温度或催化剂热点温度时，反应要继续进行，则必须 移走反应热，降低反应温度。氨合成反应即为典型的可逆放热反应，典型的氨合成反应器有 冷管型、冷激型、中间换热型等几种基本型式。 [0003] 冷管型反应器是将一定数量管子埋在触媒床层内，合成反应一边进行，热不断被 管内冷气(间接传热)移去，但冷管占据了较大空间，且结构复杂，存在冷管催化剂床层流速 分布和温度分布的不均匀而形成的“冷管效应”，致使反应的氨含量难以达到高的水平，该 形式目前基本不用。 [0004] 冷激型反应器即气体在触媒筐中绝热反应一次，温度升高后，再用未反应的冷气 体为已反应的高温气体直接混合降温，再反应，再直接降温。其最大优点是结构简单，但最 大缺点是冷激气体对反应气体中氨含量的稀释，因此合成净值低。 [0005] 中间换热型反应器是多段催化剂床层的层间设置中间换热器，以预热未反应的合 成气，并降低本床层出口的反应温度，由于所有未反应气会经过全部催化剂床层，因此合成 效率和氨净值高，已成为现在大型化氨合成塔的发展趋势。但是目前国内此类反应器存在 结构复杂，内件使用寿命低，高压壳体空间的催化剂装填率低，催化剂床层气流分布不均 匀，氨净值低等问题，这些是当前本领域相关技术人员急需解决课题。 实用新型内容 [0006] 本实用新型所要解决的技术问题在于针对氨合成反应器所存在的上述问题而提 供用于可逆反应的多段式冷壁内移热轴径向固定床层反应器。本实用新型公开的用于可逆 反应的多段式冷壁内移热轴径向固定床层反应器，具有结构简单紧凑、机械强度高、反应转 化效率高、气流分布均匀且催化剂效率高、承压壳体全冷壁结构等特点，普遍适用于可逆反 应工程，尤其适用于工业氨合成装置。 [0007] 本实用新型所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现： [0008] 用于可逆反应的多段式冷壁内移热轴径向固定床层反应器，由一个压力外壳和一 个一体式内件组成，其特征在于，所述一体式内件的内件筒体外壁与所述压力外壳的内壁 之间设置有环隙，由所述压力外壳的底部进入压力外壳内的新鲜气通过所述环隙向上运 动，由所述一体式内件的顶部进入所述一体式内件内的催化剂床层中，使得所述压力外壳 处于冷气氛围。 [0009] 在本实用新型的一个优选实施例中，所述压力外壳包括底部封头、壳体、端部法 兰、法兰盖，其中所述底部封头与所述壳体的底部焊接连接，在所述底部封头上设置有工艺 5 5 CN 213943060 U 说明书 2/7页 气进口、工艺气出口和卸料口；在所述底部封头的顶部设置有一内件支承凸台；所述端部法 兰的底部与所述壳体的顶部焊接连接，在所述端部法兰的周向设置有第一侧线进口、第二 侧线进口和开工气进口；所述法兰盖通过密封紧固构件安装在所述端部法兰的顶部上；所 述一体式内件安放在所述壳体和端部法兰内，其中所述一体式内件大部分位于所述壳体 内，小部分位于所述端部法兰内；在所述一体式内件的底部设置有内筒体支架、工艺气出口 管和卸料管，所述内筒体支架座放在所述内件支承凸台上，所述工艺气出口管穿过所述工 艺气出口，所述卸料管穿过所述卸料口；在所述一体式内件的顶部设置有中心进气口、侧线 气进口，所述中心进气口通过第一连接系统与所述第一侧线进口连通，所述侧线气进口分 别通过第二连接系统、第三连接系统与第二侧线进口、开工气进口连通。 [0010] 在本实用新型的一个优选实施例中，所述法兰盖与所述端部法兰的顶部之间采用 自紧式双锥环密封或者焊唇密封；所述密封紧固构件采用小间距设置。 [0011] 在本实用新型的一个优选实施例中，在所述法兰盖上设置有测温口，测温仪穿过 所述测温口插入到所述一体式内件中。 [0012] 在本实用新型的一个优选实施例中，在所述壳体的外周壁上沿所述壳体的轴向间 隔设置有若干表面测温装置。 [0013] 在本实用新型的一个优选实施例中，所述一体式内件包含一个内件筒体、多段催 化剂床层、多个内换热器和一气分布装置；所述内件筒体由金属圆筒、底封头和内筒盖板组 成，所述底封头与所述金属圆筒的底部焊接连接；所述内筒体支架、工艺气出口管和卸料管 均固定在所述底封头上，所述工艺气出口管和卸料管均与所述内件筒体的内部连通；所述 内筒盖板盖在所述金属圆筒的顶部，所述中心进气口、侧线气进口配置在所述内筒盖板上 并穿过所述内筒盖板,所述中心进气口顶部呈开放状,使得环隙过来的新鲜气通过中心进 气口进入床层；在所述金属圆筒的内壁上沿所述金属圆筒的轴向间隔设置有若干床层支承 环；多段催化剂床层依次由上而下依次插入到所述金属圆筒内并串联，每段催化剂床层的 底部支承在对应的床层支承环上，除最下段催化剂床层外，其余各段催化剂床层内插有内 换热器，所有的内换热器由上而下依次串联起来；最上一段的内换热器中的内导流筒的上 端与所述中心进气口连通；所述气分布装置配置在所述内筒盖板与最上一段催化剂床层之 间，所述气分布装置的入口端与所述侧线] 在本实用新型的一个优选实施例中，在所述金属圆筒的外壁包覆有外保温层。 [0015] 在本实用新型的一个优选实施例中，在所述金属圆筒的顶部设置有吊耳。 [0016] 在本实用新型的一个优选实施例中，所述催化剂床层采用申请人的 ZL5.6《带有支撑式槽孔板分布器的径向或轴径向固定床反应器》或者 ZL7.9《一种带有排管壁式内外筒的固定床轴径向反应器》公开的轴径向内件 或者SLOT型分布器。 [0017] 在本实用新型的一个优选实施例中，在所述SLOT型分布器接触催化剂的背面一侧 应设置螺旋形导流板。 [0018] 在本实用新型的一个优选实施例中，所述催化剂床层包括催化剂支承框、内分布 板、外分布板、若干内外分布板支架和若干催化剂格栅，所述内分布板和外分布板的底部与 所述催化剂支承框连接，所述内分布板的上部和外分布板的上部通过若干内外分布板支架 连接，若干内外分布板支架呈圆周间隔排布；所述外分布板位于所述内分布板的外围，两者 6 6 CN 213943060 U 说明书 3/7页 之间构成催化剂设置空间；若干催化剂格栅由上而下插入所述催化剂设置空间内，若干催 化剂格栅与若干内外分布板支架在圆周方向交错分布，在所述催化剂设置空间内填充有催 化剂；在所述外分布板上设置有若干外气流分布孔并在每一外气流分布孔外侧设置有外螺 旋导流板；在所述内分布板上设置有若干内气流分布孔并在每一内气流分布孔外侧设置有 内螺旋导流板；所述内换热器插入所述内分布板内。 [0019] 在本实用新型的一个优选实施例中，所述内分布板和外分布板均为圆筒形结构。 [0020] 在本实用新型的一个优选实施例中，在所述外分布板的顶部设置有吊耳。 [0021] 在本实用新型的一个优选实施例中，所述内分布板为双层结构，外层支撑催化剂， 内层控制阻力降。 [0022] 在本实用新型的一个优选实施例中，相邻两层的催化剂床层中的内收集筒之间有 导流套筒。 [0023] 在本实用新型的一个优选实施例中，所述催化剂支承框采用倒置蝶形风头或平封 头或者上述两者之间的任意角度的折边封头。 [0024] 在本实用新型的一个优选实施例中，相邻两层催化剂床层间设置有重力自紧密封 结构。 [0025] 在本实用新型的一个优选实施例中，在所述催化剂支承框上设置有催化剂卸料 口。 [0026] 在本实用新型的一个优选实施例中，所述内换热器包括上管板、下管板、换热管 束、内导流筒、外导流筒，所述外导流筒位于所述内导流筒的外围，在外导流筒与内导流筒 之间设置有换热管束设置空间；所述换热管束插入到所述换热管束设置空间内，所述换热 管束的上端与所述上管板连接，换热管束的下端与所述下管板连接，所述上管板的内孔和 下管板的内孔分别与所述内导流筒的上端和下端连接；在所述换热管束设置空间内沿所述 内换热器的轴线方向间隔设置有盘环形折流板或者折流杆，所述换热管束穿过这些盘环形 折流板或者折流杆，所述盘环形折流板或者折流杆的两端分别与所述内导流筒、外导流筒 连接。 [0027] 在本实用新型的一个优选实施例中，在所述上管板上设置有吊耳。 [0028] 在本实用新型的一个优选实施例中，所述第一连接系统、第二连接系统、第三连接 系统均采用金属软管或膨胀节。 [0029] 由于采用了如上的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有如下优点： (1)压 力外壳与一体式内件之间设置环隙，压力壳体处于冷气氛围，冷壁设计，降低设计温度进而 减薄壁厚，降低投资； [0030] (2)一体式内件内的催化剂床层为多段结构，每段催化剂床层可单独拆除，便于制 造、维修和催化剂装填等； [0031] (3)本实用新型的反应器通过在催化剂床层内部设置内换热器，各段催化剂床层 的出口气体与反应器进口主气体或侧线气体通过内换热器进行换热；同时在内换热器选用 盘环形折流板或折流杆型结构，优选折流杆型式，该结构紧凑，占用空间小，换热效率高并 且阻力降低； [0032] (4)每段催化剂床层及相应的内换热器可设计成组合结构，便于催化剂装填； (5) 催化剂床层采用轴径向结构，采用申请人的专利ZL.5.6《带有支撑式槽孔板分 7 7 CN 213943060 U 说明书 4/7页 布器的径向或轴径向固定床反应器》和ZL.7.9 《一种带有排管壁式内外筒的 固定床轴径向反应器》公开的轴径向内件，具备阻力降低、气流分布均匀、催化剂利用率高、 轻量化、抗堵性能强等特点；也可采用商用的SLOT型分布器，但为了增强其气体导流作用， 改善气流分配，其分布器接触催化剂的背面一侧应设置螺旋形导流板。 [0033] (5)在催化剂床层中的外分布板和内分布板分别设置外螺旋导流板和内螺旋导流 板，增加了机械强度。 [0034] (6)催化剂床层中的催化剂支承框采用小折边结构，尽量减少压力壳体内高压空 间占用，增大催化剂的装量。 [0035] (7)催化剂床层采用重力自密封型式，结构简单，便于床层间的组装与拆卸。 [0036] (8)在一体式内件的内件筒体的金属圆筒外壁包覆有外保温层，降低热损，提高塔 内热回收效率。 [0037] (9)将一体式内件的内件筒体通过内筒体支架座放在压力外壳的内件支承凸台 上，为自由支承，便于吸收不同材质、不同温度的金属热膨胀差。 [0038] (10)一体式内件在工厂预组装，实现一体式内件的一体式运输供货及整体安装， 避免一体式内件的各个组件在装置现场催化剂装填过程中可能存在的不匹配问题，从而减 少现场的施工工作量； [0039] (11)压力外壳中的法兰盖与端部法兰的顶部之间采用自紧式双锥环密封或者焊 唇密封；密封紧固构件采用小间距设置，增强密封效果； [0040] (12)一体式内件与压力外壳的连接系统采用膨胀节与金属软管的串联组合式结 构，优选金属软管，解决一体式内件中的内件筒体整体向上热膨胀问题。 附图说明 [0041] 图1为本实用新型适用于可逆反应的多段式冷壁内移热轴径向固定床反应器的结 构示意图。 [0042] 图2为本实用新型的压力外壳结构示意图。 [0043] 图3为本实用新型一体式内件中的内件筒体与压力外壳之间的装配示意图。 [0044] 图4为本实用新型的催化剂床层与内换热器之间的装配示意图。 [0045] 图5为本实用新型内换热器的结构示意图。 [0046] 图6为本实用新型内换热器中的折流杆的分布示意图。 [0047] 图7为本实用新型中的一体式内件与第一侧线进口、开工气进口采用第一连接系 统、第二连接系统、第三连接系统的结构正视图。 [0048] 图8为本实用新型中的一体式内件与第一侧线进口、开工气进口采用第一连接系 统、第二连接系统、第三连接系统的结构俯视图。 [0049] 图9为本实用新型中的一体式内件与第一侧线进口、开工气进口采用金属软管的 连接示意图。 具体实施方式 [0050] 本实用新型公开的适用于可逆反应的多段式冷壁内移热轴径向固定床反应器可 用于工业氨合成塔。 8 8 CN 213943060 U 说明书 5/7页 [0051] 下面以日产2000吨合成氨项目为例，氨合成反应器采用三段催化剂床层加两内换 3 热器型式，催化剂装填量为95m ，全塔阻力降小于300kPa，氨净值大于 18％，达到国际先进 的性能指标。 [0052] 该氨合成塔压力外壳和一体式内件单独制造运输，一体式内件工厂进行预组装和 一体式运输，在现场完成内件整体吊装后，每个催化剂床层独立装填催化剂。由于采用了本 发明公开的结构，其制造标准化程度高、安装组装相对简单、且兼具气流分布均匀、反应效 率高等优点。 [0053] 参见图1，图中所示的适用于可逆反应的多段式冷壁内移热轴径向固定床反应器 主要由一个压力外壳100和一个一体式内件200构成。一体式内件200 主要由内件筒体210、 由上而下布置在内件筒体210内的三段催化剂床层220、 230、240和布置在两套催化剂床层 220、230内的两套内换热器250、260构成。 [0054] 一体式内件200通过三套连接系统310、320、330与压力外壳100上的第一侧线] 以下将结合附图分别阐述每个主要部件的功能及特点： [0056] 结合参见图1、图2、图3、图7、图8和图9，压力外壳100主要起到为化学反应提供安 全可靠的高压反应空间的作用，包括底部封头140、壳体150、端部法兰160、法兰盖170，其中 底部封头140与壳体150的底部焊接连接，在底部封头140上设置有工艺气进口141、工艺气 出口142和卸料口143；在底部封头140的顶部设置有一内件支承凸台144，以放置一体式内 件200，这样内件支承凸台144对一体式内件200自由支承，便于吸收不同材质、不同温度的 金属热膨胀差。 [0057] 端部法兰160的底部与壳体150的顶部焊接连接，在端部法兰160的周向设置有第 一侧线通过密封紧固构件171安装在端部法兰160的顶部上。对于大型高压反 应器而言，经常会遇到密封困难的问题。本具体实施方式中：法兰盖170与端部法兰160的顶 部之间采用自紧式双锥环密封或者焊唇密封；密封紧固构件171采用小间距设置，以增强密 封效果。密封紧固构件171主要包含密封件、螺柱、螺母等。 [0059] 一体式内件200安放在壳体150和端部法兰160内，其中一体式内件200 大部分位 于壳体150内，小部分位于端部法兰160内。 [0060] 在一体式内件200的内件筒体210底部设置有内筒体支架211a、工艺气出口管211b 和卸料管211c，内筒体支架211a座放在内件支承凸台144上，这样内件支承凸台144对内筒 体支架211a自由支承，便于吸收不同材质、不同温度的金属热膨胀差。 [0061] 工艺气出口管211b穿过工艺气出口142，卸料管211c穿过卸料口143。在一体式内 件200的顶部设置有中心进气口213a、侧线a的顶部呈开放状并 通过第一连接系统310与第一侧线连通，侧线b分别通过第二连接系统 320、第三连接系统330与第二侧线上设置有两个测温口172，两个测温仪中的热电耦接管172a 分别穿 过这两个测温口172插入到一体式内件200中，用以检测一体式内件 200的反应温度并将测 温数据传输至控制室，以便于监测反应温度。 [0063] 在壳体150的外周壁上沿壳体150的轴向间隔设置有若干表面测温装置151，用以 9 9 CN 213943060 U 说明书 6/7页 检测壳体150的温度并将测温数据传输至控制室，以便于监测壳体150 温度； [0064] 在高温高压反应环境下，压力外壳100的厚度在很大程度上决定了其制造难度和 投资，本具体实施方式在一体式内件200的内件筒体210外壁与压力外壳100的壳体150内壁 之间设置有环隙A，由压力外壳100的底部即工艺气进口141进入压力外壳100内的新鲜气通 过环隙A向上运动，由一体式内件200的顶部进入一体式内件200内的催化剂床层220、230、 240中，使得压力外壳100处于冷气氛围。这样压力外壳100采用冷壁设计，降低设计温度进 而减薄壁厚，降低投资。 [0065] 一体式内件200的内件筒体210仅承重并承受较小的压差，其由金属圆筒212、底封 头211和内筒盖板213组成，底封头211与金属圆筒212的底部焊接连接；内筒体支架211a、工 艺气出口管211b和卸料管211c均焊接在底封头211上，工艺气出口管211b和卸料管211c均 与内件筒体210的内部连通；内筒盖板213盖在金属圆筒212的顶部，中心进气口213a、侧线,环隙过来的新鲜气通过中心进气 口213a进入床层。 [0066] 在金属圆筒212的内壁上沿金属圆筒212的轴向间隔设置有两个床层支承环212a、 212b；三段催化剂床层220、230、240依次由上而下依次插入到金属圆筒212内并串联，其中 最下一段催化剂床层240的底部支承在底封头 211上，中间一段催化剂床层230支承在床层 支承环212b上，最上一段催化剂床层220支承在床层支承环212a上。这样三段催化剂床层 220、230、240 可单独拆除，便于制造、维修、催化剂装填。 [0067] 除最下段催化剂床层240外，中间一段催化剂床层230和最上一段催化剂床层220 内分别插有内换热器250、260，内换热器250、260由上而下依次串联起来；最上一段的内换 热器250中的内导流筒250的上端与中心进气口 231a连通。 [0068] 一体式内件200中的气分布装置270配置在内筒盖板213与最上一段催化剂床层 220之间，气分布装置270的入口端与侧线a。该保温层212a起到隔绝新鲜气与一 体式内件200中的三段催化剂床层220、230、240的作用，降低热损，提高塔内热回收效率。 [0070] 在金属圆筒212的顶部设置有吊耳，这样便于内件筒体210可整体吊装至压力外壳 100中。 [0071] 为配合催化剂床层220、230、240间气流流向需要，相邻两层的催化剂床层中的内 收集筒(请在图中表示出来)之间有导流套筒。 [0072] 为了便于催化剂床层220、230、240间的组装于拆卸，催化剂床层220、 230、240间 设置有重力自紧密封结构。 [0073] 本具体实施方式的催化剂床层220、230、240采用申请人的 ZL5.6《带 有支撑式槽孔板分布器的径向或轴径向固定床反应器》或者ZL7.9《一种带有 排管壁式内外筒的固定床轴径向反应器》公开的轴径向内件或者SLOT型分布器，具备阻力 降低、催化剂利用率高、轻量化、抗堵性能强等特点。如果采用SLOT型分布器，那么在SLOT型 分布器接触催化剂的背面一侧应设置螺旋形导流板，这样可以增强其气体导流作用，改善 气流分配。 [0074] 特别是：特别参见图4，二段催化剂床层220、230的结构均相同，包括催化剂支承框 201、内分布板202、外分布板203、若干内外分布板支架204 和若干催化剂格栅205。 10 10 CN 213943060 U 说明书 7/7页 [0075] 内分布板202和外分布板203均为圆筒形结构，外分布板203位于内分布板202的外 围，两者之间构成催化剂设置空间206。内分布板202和外分布板203的底部与催化剂支承框 201连接，内分布板202的上部和外分布板203 的上部通过若干内外分布板支架204连接，若 干内外分布板支架204呈圆周间隔排布。 [0076] 若干催化剂格栅205由上而下插入催化剂设置空间206内，若干催化剂格栅205与 若干内外分布板支架204在圆周方向交错分布，在催化剂设置空间206内填充有催化剂。 [0077] 在外分布板203上设置有若干外气流分布孔203a并在每一外气流分布孔 203a外 侧设置有外螺旋导流板203b,这样同时起到增加强度的作用。 [0078] 在内分布板202上设置有若干内气流分布孔202a并在每一内气流分布孔 202a外 侧设置有内螺旋导流板202b；另外内分布板202为双层结构，外层支撑催化剂，内层控制阻 力降。 [0079] 在外分布板203的顶部设置有吊耳203c，这样便于对催化剂床层220、 230进行吊 装。 [0080] 催化剂支承框201可采用倒置蝶形风头或平封头或者上述两者之间的任意角度的 折边封头，这样可以考虑尽量扩大催化剂的装填空间，进而提高高压空间利用率，尽量减少 内件筒体210内高压空间占用，增大催化剂的装量。在催化剂支承框201上设置有催化剂卸 料口207，便于催化剂的更换。当然结合催化剂寿命考虑，如更换频次较低，可采用真空抽吸 卸载催化剂而不设置卸料口207。 [0081] 内换热器250、260分别插入两段催化剂床层220、230的内分布板202 内，主要起到 冷却两段催化剂床层220、230反应后的高温气体的作用，反应接近最适宜温度曲线的结构相同，均包括上管板251、下管板252、换热 管束253、内导流筒254、外导流筒255，外导流筒255位于内导流筒254的外围，在外导流筒 255与内导流筒254之间设置有换热管束设置空间256；换热管束253插入到换热管束设置空 间256内，用于气气换热。 [0083] 换热管束253的上端与上管板251连接，换热管束253的下端与下管板 252连接，上 管板251的内孔和下管板252的内孔分别与内导流筒254的上端和下端连接。 [0084] 在换热管束设置空间256内沿内换热器的轴线方向间隔设置有盘环形折流板或者 折流杆257，这样可以增强换热效率并降低阻力。换热管束253穿过这些盘环形折流板或者 折流杆257，盘环形折流板或者折流杆257的两端分别与内导流筒254、外导流筒255连接。换 热管束253配合催化剂床层中的内收集筒和导流套筒，形成适宜的气体流向，并满足冷热工 艺气换热需求。 [0085] 在上管板254上设置有吊耳254a，这样便于对催化剂床层进行吊装。 [0086] 参见图7、图8，由于考虑在操作过程中内件筒体210有整体向上热膨胀的特点，第 一连接系统310、第二连接系统320、第三连接系统330均采用两个膨胀节301、302串联而成， 以吸收周向、轴向热膨胀差。必要时应设置双膨胀节或者预设变形量。参见图9，第一连接系 统310、第二连接系统320、第三连接系统330也可以选用金属软管303作为柔性连接，以便于 安装和吸收各个方向的变形。 11 11 CN 213943060 U 说明书附图 1/7页 图1 12 12 CN 213943060 U 说明书附图 2/7页 图2 13 13 CN 213943060 U 说明书附图 3/7页 图3 14 14 CN 213943060 U 说明书附图 4/7页 图4 15 15 CN 213943060 U 说明书附图 5/7页 图5 图6 16 16 CN 213943060 U 说明书附图 6/7页 图7 图8 17 17 CN 213943060 U 说明书附图 7/7页 图9 18 18
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