CN102188937A

CN102188937A - 一种乙炔与氯化氢反应生成氯乙烯的合成转化器

Info

Publication number: CN102188937A
Application number: CN201110112566XA
Authority: CN
Inventors: 吴剑华
Original assignee: Shenyang University of Chemical Technology
Current assignee: Shenyang University of Chemical Technology
Priority date: 2011-05-03
Filing date: 2011-05-03
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2031-05-03
Also published as: CN102188937B

Abstract

本发明涉及一种化工产品的生产装置，具体涉及的是一种乙炔与氯化氢反应生成氯乙烯的合成转化器。乙炔与氯化氢反应生成氯乙烯的合成转化器为列管式转化器，可单台使用或两台串联使用，可调整原料气流向使原料气从上部或下部进入合成转化器。其反应列管内设置了可有效强化传热的扰流组件，反应列管内的径向温度分布均匀，轴向温度分布平缓可控，克服了传统合成转化器反应列管内的径向温度分布不均、反应列管中心区热量不能迅速移出形成局部过热而导致催化剂高温升华损耗的缺点，延长了催化剂的使用寿命，提高了原料气的通量及转化率，生产效率高、操作弹性大。

Description

一种乙炔与氯化氢反应生成氯乙烯的合成转化器

技术领域

本发明涉及一种化工产品的生产装置，具体涉及的是一种乙炔与氯化氢反应生成氯乙烯的合成转化器。

技术背景

乙炔与氯化氢合成反应生成氯乙烯。以往的合成反应是在一定内径的钢管组成的列管式合成转化器内进行的，列管内充有催化剂。所用催化剂为以活性炭为载体的氯化高汞。对于这种列管式合成转化器，列管外的传热介质为沸腾状态的水，传热系数较大，但列管内由于填充了催化剂，管内的反应热很难传递到管外来，使反应温度沿列管横截面存在明显的径向分布，列管中心的温度为最高。此外，合成转化器内的反应温度也存在着沿列管轴向分布的高温段。由于列管内径向温度分布与轴向温度分布的存在，导致合成转化器列管内轴向高温段中心区温度过高而引起催化剂载体活性碳吸附的氯化高汞升华而随气流带逸，降低了催化剂活性及使用寿命，导致降低生产能力或频繁更换催化剂增加生产成本。改善氯乙烯合成转化器内的传热与传质状况，消除径向温度分布，使轴向温度分布趋向平缓可控，这是目前乙炔与氯化氢合成反应生成氯乙烯生产过程一直期盼解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种乙炔与氯化氢反应生成氯乙烯的合成转化器，采用在合成转化器反应列管内设置由中心芯管和扰流片构成的扰流组件进行强化传热与传质，原料气进入列管反应器后，在扰流元件的作用下分散、扭曲、旋转与合并，增强乙炔与氯化氢在催化剂表面和内部的扩散。

本发明的技术方案是：

一种乙炔与氯化氢反应生成氯乙烯的合成转化器，包括原料气入口、上封头、热电偶、上管板、排气管、筒体、冷却水入口、隔板、反应列管、膨胀节、活性碳、瓷环、多孔板、下封头、放酸口、合成气出口、人孔或手孔、下管板、放净口、冷却水出口、折流板、防冲挡板、芯轴、扰流片、催化剂及附件，其反应列管内装有由芯轴和扰流片构成的扰流组件及催化剂；上封头与下封头内均装有活性炭、瓷环、多孔板和防冲挡板，或只在一侧封头内装有活性炭、瓷环、多孔板和防冲挡板。

所述的一种乙炔与氯化氢反应生成氯乙烯的合成转化器，其芯轴为空心轴或实心轴，扰流片为螺旋片、市售化工填料或静态混合元件，螺旋片为左旋或右旋，连续排列或间歇排列。

所述的一种乙炔与氯化氢反应生成氯乙烯的合成转化器，其合成气出口和原料气入口为可互换式。

所述的一种乙炔与氯化氢反应生成氯乙烯的合成转化器，其热电偶插入空心芯轴内或插入芯轴与反应列管间的环隙内。

本发明具有如下优点：

1.反应列管内装有由芯轴和扰流片构成的扰流组件，强化了管内径向对流传热，可消除管内径向温度差，克服管中心局部过热而引起的催化剂氯化高汞升华，延长了催化剂的活性和使用寿命。

2. 扰流组件有效提高了反应列管内的传热系数，可改善反应列管内的轴向温度分布，使控制反应列管轴向温度分布成为可能。

3. 扰流组件改变了原料气在反应列管内的流动状况，强化了乙炔、氯化氢与催化剂表面接触的更新；强化了乙炔、氯化氢经活性炭微孔道向催化剂内部的扩散；强化了乙炔、氯化氢反应生成氯乙烯的速率以及生成的氯乙烯经活性炭微孔向催化剂外部的扩散；同时也强化了氯乙烯脱离催化剂表面向气流中的扩散。

4. 同传统的乙炔与氯化氢反应生成氯乙烯的合成转化器相比，本发明提出的氯乙烯合成转化器催化剂使用周期长，反应列管单位面积生产效率高，无催化剂氯化高汞升华，环境效益好。

5. 传统氯乙烯合成转化工艺为两台氯乙烯合成转化器串联操作，其第二台合成转化器填充的是活性较高的新催化剂，第一台转化器则填充由第二台转化器换下来的旧催化剂，本发明提出的合成转化器，原料气入口与合成气出口可以互换，适当增加反应列管长度，可实现一台转化器代替两台串联操作的传统合成转化器。

附图说明

图1是上封头与下封头内均装有活性炭、瓷环、多孔板的乙炔与氯化氢反应生成氯乙烯的合成转化器示意图；

图2是下封头内装有活性炭、瓷环、多孔板的乙炔与氯化氢反应生成氯乙烯的合成转化器示意图；

图3是内装空心芯轴与扰流片构成的扰流组件的反应列管轴向剖面示意图；

图4是反应列管同一横截面设有两个扰流片的示意图；

图5是反应列管同一横截面设有四个扰流片的示意图。

具体实施方式

实施例一

一种乙炔与氯化氢反应生成氯乙烯的合成转化器，包括原料气入口（1）、上封头（2）、热电偶（3）、上管板（4）、排气管（5）、筒体（6）、冷却水入口（7）、隔板（8）、反应列管（9）、膨胀节（10）、活性碳（11）、瓷环（12）、多孔板（13）、下封头（14）、放酸口（15）、合成气出口（16）、人孔或手孔（17）、下管板（18）、放净口（19）、冷却水出口（20）、折流板（21）、防冲挡板（22）、芯轴（23）、扰流片（24）、催化剂（25）及附件。上、下封头内均装有活性炭（11）、瓷环（12）、多孔板（13），如图1；反应列管（9）内装有芯轴（23）与扰流片（24）构成的扰流组件及催化剂（25），如图2；芯轴（23）为空心芯轴，反应列管每横截面上布置2个扰流片（24），如图3；热电偶（3）插入空心芯轴（23）内。

实施例二

实施例二与实施例一基本相同，不同之处在于上封头内无活性碳（11）、瓷环（12）、多孔板（13），只在下封头内装有活性碳（11）、瓷环（12）、多孔板（13）。

实施例三

实施例三与实施例一基本相同，不同之处在于芯轴（23）为实心芯轴，热电偶（3）插入反应列管（9）与芯轴（23）间的环隙内。

实施例四

实施例四与实施例一基本相同，不同之处在于反应列管（9）每横截面上布置4个扰流片（24）。

实施例五

实施例五与实施例一基本相同，不同之处在于反应列管（9）内的扰流片（24）由化工填料代替。

实施例六

实施例六与实施例一基本相同，不同之处在于一部分反应列管（9）内设置芯轴（23）和扰流片（24）；另一部分反应列管（9）内不设置芯轴（23），只设置扰流片（24）。

实施例七

实施例七与实施例一基本相同，不同之处在于反应列管（9）内无芯轴（23），反应列管（9）每横截面上布置1个扰流片（24）。

Claims

1.一种乙炔与氯化氢反应生成氯乙烯的合成转化器，包括原料气入口、上封头、热电偶、上管板、排气管、筒体、冷却水入口、隔板、反应列管、膨胀节、活性碳、瓷环、多孔板、下封头、放酸口、合成气出口、人孔或手孔、下管板、放净口、冷却水出口、折流板、防冲挡板、芯轴、扰流片、催化剂及附件，其特征在于反应列管（9）内装有由芯轴（23）和扰流片（24）构成的扰流组件及催化剂（25）；上封头（2）与下封头（14）内均装有活性炭（11）、瓷环（12）、多孔板（13）和防冲挡板（22），或只在一侧封头内装有活性炭（11）、瓷环（12）、多孔板（13）和防冲挡板（22）。

2.根据权利要求1所述的一种乙炔与氯化氢反应生成氯乙烯的合成转化器，其特征在于芯轴（23）为空心轴或实心轴，扰流片（24）为螺旋片、市售化工填料或静态混合元件，螺旋片为左旋或右旋，连续排列或间歇排列。

3.根据权利要求1所述的一种乙炔与氯化氢反应生成氯乙烯的合成转化器，其特征在于合成气出口（16）和原料气入口（1）为可互换式。

4.根据权利要求1所述的一种乙炔与氯化氢反应生成氯乙烯的合成转化器，其特征在于热电偶（3）插入空心芯轴（23）内或插入芯轴（23）与反应列管（9）间的环隙内。