CN102319553B - 二甲醚合成反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种合成反应器，特别是一种用于二甲醚合成的反应器，该合成反应器包括塔式反应器、安装在塔式反应器内的换热器，其特征在于在塔式反应器内由上至下安装有水冷换热器和气冷换热器，在塔式反应器上端安装有分离器，在塔式反应器下端安装有进气口，在塔式反应器内气冷换热器与进气口之间安装有气体分布器，在塔式反应器上安装有与水冷换热器相连通的进水口和出水口，在塔式反应器上由上至下安装有与气冷换热器相连通的热合成气出口和冷合成气进口，热合成气出口通过管路与塔式反应器下端安装的进气口相连通。本合成反应器可提高CO的单程转化率和二甲醚的选择性，延长了催化剂的寿命，合理的回收了能量，降低了生产成本、提高了催化效果。

Description

二甲醚合成反应器
技术领域
本发明涉及一种合成反应器，特别是一种用于二甲醚合成的反应器。
背景技术
目前合成气一步法合成二甲醚的反应器主要存在以下问题：（1）对于固定床反应器来讲，合成气一步法制二甲醚的放热量很大，无法把热量及时移走，造成催化床层温度过高，导致正常操作无法进行；（2）对于气-液-固催化反应器来讲，由于热载体的存在，可保持床层反应温度，解决了合成气一步法制二甲醚的热量移出问题，可防止床层温度过高，但是催化剂失活较快，无法保证生产装置长周期运行；（3）气-固催化反应器来讲，由于催化剂的磨损，催化剂流失较快，操作费用高，也无法保证生产装置长周期运行。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种具有合理的温度分布和梯度，催化剂分布均匀、使用寿命长，同时可有效提高CO的单程转化率和二甲醚的选择性，可降低生产成本的二甲醚合成反应器。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种二甲醚合成反应器，包括塔式反应器、安装在塔式反应器内的换热器，其特征在于在塔式反应器内由上至下安装有水冷换热器和气冷换热器，在塔式反应器上端安装有分离器，在塔式反应器下端安装有进气口，在塔式反应器内气冷换热器与进气口之间安装有气体分布器，在塔式反应器上安装有与水冷换热器相连通的进水口和出水口，在塔式反应器上由上至下安装有与气冷换热器相连通的热合成气出口和冷合成气进口，热合成气出口通过管路与塔式反应器下端安装的进气口相连通。
上述水冷换热器是由相对安装在塔式反应器内的两孔板和安装在两孔板之间的列管组成，两孔板之间、列管外壁和塔式反应器内壁组成密闭的热交换空间，进水口和出水口由下至上顺序安装在塔式反应器上，并于热交换空间相连通。
上述气冷换热器是由相对安装在塔式反应器内的两孔板和安装在两孔板之间的列管组成，两孔板之间、列管外壁和塔式反应器内壁组成密闭的气体热交换空间，热合成气出口和冷合成气进口与气体热交换空间相连通。
上述气体分布器为孔板，孔板的外圆与塔式反应器内壁密闭相连。
在上述水冷换热器和气冷换热器的列管内装有催化剂。
上述分离器为螺旋式气液固分离器。 
由于本发明的合成反应器，利用合成反应过程中的放热，一方面对进入反应器内的合成气进行加热，使反应放出的热量可通过进入的合成气带走一部分，另一方面利用水冷换热器和分离器，在合成反应器内形成了合理的温度分布和梯度，催化剂颗粒在反应床层分布更均匀，避免了出口气体液固夹带，提高了CO的单程转化率和二甲醚的选择性，延长了催化剂的寿命，合理的回收了能量，降低了生产成本；第三由于在合成气进入合成反应器内，增加了由孔板制成的气体分布器，这样使进入合成反应器内的合成气与催化剂的接触更加均用，提高了催化效果。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，在塔式反应器1内由上至下安装有水冷换热器和气冷换热器，在塔式反应器上端安装有分离器13，分离器可采用螺旋式气液固分离器，在塔式反应器下端安装有进气口9，进气口也可作为催化剂卸除口。
上述水冷换热器是由相对安装在塔式反应器1内的两孔板4和安装在两孔板之间的列管2组成，两孔板之间、列管外壁和塔式反应器内壁组成密闭的热交换空间3，进水口11和出水口12由下至上顺序安装在塔式反应器上，并于热交换空间相连通。
在塔式反应器1内的水冷换热器下部安装有气冷换热器，气冷换热器是由相对的两孔板和安装在两孔板之间的列管组成，两孔板之间、列管外壁和塔式反应器内壁组成密闭的气体热交换空间，热合成气出口6和冷合成气进口8与气体热交换空间相连通。
在塔式反应器内进气口9与气冷换热器之间安装有气体分布器10，气体分布器为孔板，孔板的外圆与塔式反应器内壁密闭相连。
在上述水冷换热器和气冷换热器的列管内装有催化剂5。
使用时，冷合成气通过安装在气冷换热器下端的冷合成气进口8，进入气体热交换空间，向上流动吸收列管内合成反应放出的热量后，由气冷换热器上端的热合成气出口6流出，通过管路进入塔式反应器下端安装的进气口9，然后由孔板组成的气体分布器10，将合成气均布后进入装有催化剂的列管内，进行合成反映。反应后的气体通过螺旋式气液固分离器，将气液固分离后进入下一工段。
为防止反应温度过高，在塔式反应器内的气冷换热器上部，安装有水冷换热器，通过水冷却将反应温度降低，同时水冷换热器的吸收了大量反应放出的热量水，可以作为热源使用。
如年产10万吨一步法合成二甲醚淤浆床反应器，反应器结构：内径3.2m，高20m，内置400根Φ38×2换热器，惰性热载体石蜡油68吨，装填工业甲醇合成催化剂与甲醇脱水催化剂组成的双功能细粒度催化剂34.46吨。在温度240℃，压力6.0MPa，空速1.0L/g·h，H2含量65.77%，CO含量32.84%，CO2含量1.39%。CO的转化率8０%，二甲醚的选择性为８８％，CO2的选择性0.8%，C2以上的选择性0.01%。
对比实例：在相同的反应条件下，采用一般的鼓泡床反应器，CO的转化率75%，二甲醚的选择性为８5％，CO2的选择性2.3%，C2以上的选择性0.03%。 

Claims (2)

1.一种二甲醚合成反应器，包括塔式反应器、安装在塔式反应器内的换热器，其特征在于在塔式反应器（1）内由上至下安装有水冷换热器和气冷换热器，在塔式反应器上端安装有分离器（13），在塔式反应器下端安装有进气口（9），在塔式反应器内气冷换热器与进气口之间安装有气体分布器（10），在塔式反应器上安装有与水冷换热器相连通的进水口（11）和出水口（12），在塔式反应器上由上至下安装有与气冷换热器相连通的热合成气出口（6）和冷合成气进口（8），热合成气出口（6）通过管路与塔式反应器下端安装的进气口（9）相连通；
上述水冷换热器是由相对安装在塔式反应器（1）内的两孔板（4）和安装在两孔板之间的列管（2）组成，两孔板之间、列管外壁和塔式反应器内壁组成密闭的热交换空间（3），进水口（11）和出水口（12）由下至上顺序安装在塔式反应器上，并与热交换空间相连通；
上述气冷换热器是由相对安装在塔式反应器（1）内的两孔板和安装在两孔板之间的列管组成，两孔板之间、列管外壁和塔式反应器内壁组成密闭的气体热交换空间，热合成气出口（6）和冷合成气进口（8）与气体热交换空间相连通；
上述水冷换热器和气冷换热器的列管内装有催化剂（5）。
2.根据权利要求1所述的二甲醚合成反应器，其特征在于上述分离器（13）为螺旋式气液固分离器。
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