本发明专利技术提供了一种列管式固定床反应器的设计方法，所述列管式固定床反应器，包括反应管、密闭的容器、熔盐进口、熔盐出口、进口环形流道、出口环形流道、均流孔和隔板，隔板边缘与容器内壁连接，底部进口环形流道设在底部花板上方，其余设在隔板上方，顶部出口环形流道设在顶部花板下方，其余设在隔板下方，进口环形流道和出口环形流道环绕在器壁外，熔盐进口与进口环形流道连通，熔盐出口与出口环形流道连通，均流孔设置在与进口环形流道和出口环形流道相对的器壁上，反应管穿过隔板并通过花板设置在容器中，进口环形流道的截面面积为均流孔面积之和的2倍以上。本发明专利技术具有通用性，经过小孔后的流速相同，换热效果一样，有利于温度的均匀性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种列管式固定反应床的设计方法，属于化工反应器制造的
技术介绍
列管式固定床反应器，管程中装有催化剂，气体流经管程在一定温度范围内进行化学反应；熔盐流经壳程将化学反应产生的热量带走。列管之间的温度均匀性非常重要，如果温差过大，有可能出现爆管而导致生产停滞甚至出现安全事故。为提高列管的温度均匀性，必须对散热熔盐的入口做到来流均匀。专利号为CN2443770Y的专利公布了一种实现等量分流的装置。该装置是通过不同的条形孔的高度实现不同的条形孔面积，由于来流的流速不均匀性，流速大的地方面积要小，流速小的地方面积要大，从而实现了各个孔的流量均等。上述装置有如下缺点：1.由于各个条形孔的尺寸不同，增加了加工的难度；2.该专利给出条形孔的尺寸，是基于特定的流体、流量的情况下获得的，如果流体的种类或者设计流量发生了改变，都需要通过大量的实验来获取新的参数，通用性不强；3.条形孔的加工难度要比圆形孔大；4.条形孔的高度不同，沿反应器周向上流体冲向列管的高度不同，会带来列管上的温度不均匀性；5.该装置保证了流量的均匀性，但是没有实现流速的均匀性。相同的流量以不同的流速冲刷列管，所对应的换热能力是不同的，不利于列管的温度均匀性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种列管式固定床反应器的设计方法，以克服现有技术存在的缺陷。所述列管式固定床反应器的设计方法，所述列管式固定床反应器，包括有反应管(1)、密闭的容器(2)、熔盐进口(7)、熔盐出口(8)、进口环形流道(41)、出口环形流道(42)、均流孔(5)和隔板(9)；所述隔板(9)的边缘与密闭的容器(2)的内壁密封连接；底部的所述的进口环形流道(41)设置在底部花板的上方，其余的所述的进口环形流道(41)设置在所述的隔板(9)的上方，顶部的所述的出口环形流道(42)设置在顶部花板的下方，其余的所述的出口环形流道(42)设置所述的隔板(9)的下方，进口环形流道(41)和出口环形流道(42)环绕在所述的密闭的容器(2)的器壁外；熔盐进口(7)与进口环形流道(41)相连通，熔盐出口(8)与出口环形流道(42)相连通；所述均流孔(5)设置在与进口环形流道(41)和出口环形流道(42)相对的密闭的容器(2)的器壁上；所述的反应管(1)穿过隔板(9)，并通过花板(101)垂直设置在密闭的容器(2)中；其特征在于，进口环形流道(41)的截面面积Al为均流孔面积Aj之和的2倍以上；术语“进口环形流道(41)的截面面积Al”，指的是，流体流动方向的断面面积；通过该方法设计的列管式固定床换热器，有如下优点：壁面上的各个小孔是相同尺寸均布的，容易加工；该方法具有通用性，针对不同尺寸规模/反应容量的反应器都可以使用该方法；推荐壁面的小孔使用圆形孔，方便加工；圆孔在壁面上是均匀分布的，沿反应器周向对反应管的影响是相同的；由于小孔的面积和流量相同，因此经过小孔后的流速相同，对反应管的冲刷速度一样，造成的换热效果一样，有利于温度的均匀性。附图说明图1是按照本专利技术方法所设计的一种列管式固定床反应器的总体结构示意图；图2是按照该专利技术方法所设计的一种列管式固定床反应器的环形流道和缓冲池的局部示意图；图3是按照该专利技术方法所设计的一种列管式固定床反应器均流孔1/4模型的开孔编号顺序图；图4是按照该专利技术所设计的实施例1的列管式固定床反应器部分均流孔的质量流量分布图。具体实施方式如图1和图2，所述列管式固定床反应器的设计方法，所述列管式固定床反应器，包括有反应管(1)、密闭的容器(2)、熔盐进口(7)、熔盐出口(8)、进口环形流道(41)、出口环形流道(42)、均流孔(5)和隔板(9)；所述隔板(9)的边缘与密闭的容器(2)的内壁密封连接；优选的，所述的隔板(9)的数量为2～5块；所述的进口环形流道(41)设置在所述的隔板(9)的上方，所述的出口环形流道(42)设置所述的隔板(9)的下方，进口环形流道(41)和出口环形流道(42)环绕在所述的密闭的容器(2)的器壁外；熔盐进口(7)与进口环形流道(41)相连通，熔盐出口(8)与出口环形流道(42)相连通；所述均流孔(5)设置在与进口环形流道(41)和出口环形流道(42)相对的密闭的容器(2)的器壁上；所述的反应管(1)穿过隔板(9)，并通过花板(101)垂直设置在密闭的容器(2)中；其特征在于，进口环形流道(41)的截面面积Al为均流孔面积Aj之和的2倍以上；优选的，进口环形流道(41)的截面面积Al为均流孔面积Aj之和的2～20倍；优选的，所述均流孔(5)沿器壁均匀分布；优选的，所述均流孔(5)圆形，直径为5～9mm，均流孔的面积相同；优选的，还包括折流挡板(3)，所述折流挡板(3)设置在密闭的容器(2)内，与反应管(1)交叉设置；优选的，所述的均流孔，其总面积Aj与熔盐体积流量Q的关系满足：Aj>Q/K1，其中K1为2.8m/s，最好为：Q/K1<Aj<Q/M1，其中M1为0.6m/s；进一步，在所述环形流道的入口处设有一降低流速的缓冲池(6)，缓冲池(6)的出口面积Ah与熔盐体积流量Q的关系满足：Ah>Q/K2，其中K2为2m/s，最好为：Q/K2<Ah<Q/M2，其中M2为0.9m/s；本专利技术能保证即使是不同反应容量的反应器，在按照本专利技术给出的经验数据公式后，满足反应器的入口流量均匀性要求。通过大量的数值模拟和实验测试，只要将流道的横截面积控制在小孔面积之和的2倍以上，即可实现小孔处造成的局部阻力损失远大于流道中的沿程阻力损失；而由于环形流道入口处流速的动压比较大，会造成静压的不平衡，因此专利技术人通过实验和数值仿真研究了淹没射流后，确定了如果把入口的流速控制在2m/s以下，即可忽略入口流速带来的静压不平衡问题。这个研究成果应用于产品设计中，具体的体现是如下的关系，即Ah>Q/K2。本专利技术中所有的公式中的变量均为国际标准单位。实施例1如图1、图2所示，一种列管式固定床反应器的设计方法所设计的结构示意图，它包含反应管(1)、反应器壁(2)、折流挡板(3)，熔盐进口处沿反应器的周围外设有一圈环形流道(4)，与环形流道相对的反应壁上设有均流本文档来自技高网...
【技术保护点】
列管式固定床反应器的设计方法，所述列管式固定床反应器，包括有反应管(1)、密闭的容器(2)、熔盐进口(7)、熔盐出口(8)、进口环形流道(41)、出口环形流道(42)、均流孔(5)和隔板(9)；所述隔板(9)的边缘与密闭的容器(2)的内壁密封连接；所述的进口环形流道(41)设置在所述的隔板(9)的上方，所述的出口环形流道(42)设置所述的隔板(9)的下方，进口环形流道(41)和出口环形流道(42)环绕在所述的密闭的容器(2)的器壁外；熔盐进口(7)与进口环形流道(41)相连通，熔盐出口(8)与出口环形流道(42)相连通；所述均流孔(5)设置在与进口环形流道(41)和出口环形流道(42)相对的密闭的容器(2)的器壁上；所述的反应管(1)穿过隔板(9)，并通过花板(101)垂直设置在密闭的容器(2)中；其特征在于，进口环形流道(41)的截面面积Al为均流孔面积Aj之和的2倍以上。
【技术特征摘要】
1.列管式固定床反应器的设计方法，所述列管式固定床反应器，包括
有反应管(1)、密闭的容器(2)、熔盐进口(7)、熔盐出口(8)、进口环
形流道(41)、出口环形流道(42)、均流孔(5)和隔板(9)；
所述隔板(9)的边缘与密闭的容器(2)的内壁密封连接；
所述的进口环形流道(41)设置在所述的隔板(9)的上方，所述的出
口环形流道(42)设置所述的隔板(9)的下方，进口环形流道(41)和出
口环形流道(42)环绕在所述的密闭的容器(2)的器壁外；
熔盐进口(7)与进口环形流道(41)相连通，熔盐出口(8)与出口
环形流道(42)相连通；
所述均流孔(5)设置在与进口环形流道(41)和出口环形流道(42)
相对的密闭的容器(2)的器壁上；
所述的反应管(1)穿过隔板(9)，并通过花板(101)垂直设置在密
闭的容器(2)中；
其特征在于，进口环形流道(41)的截面面积Al为均流孔面积Aj之
和的2倍以上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述隔板(9)所述的隔
板(9)的数量为2～5块。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁茂全，吴珂，马斌全，朱凯，李增珍，孙策，缪晖，陈斌武，顾海霞，沈帅，
申请(专利权)人：上海氯碱化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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