CN102872769B - 气体分布器及包括其的浆态床反应器、粗甲醇合成系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种气体分布器及包括其的浆态床反应器、粗甲醇合成系统。该气体分布器包括：中心导气管；气体分布管组，以中心导气管为中心地设置在中心导气管的周围，具有与外界相通的通气孔；连接管，连接中心导气管和气体分布管组；中心导气管包括：进气主管，一端与连接管连通；用于喷出周向回旋气流的多个旋流喷管，一端与进气主管的周壁相通，另一端为气体出口。本发明的气体分布器在工作时，气体由中心导气管进入气体分布管组内，并通过气体分布管组的通气孔实现了气体均匀分布的效果，在中心导气管的进气主管上设置的旋流喷管使气体在经过进气主管时一部分通过该旋流喷管喷出，利用气体喷出的气压使气流上升，进一步优化了气体分布的效果。

Description

气体分布器及包括其的浆态床反应器、粗甲醇合成系统

技术领域

本发明涉及甲醇合成领域，具体而言，涉及一种气体分布器及包括其的浆态床反应器、粗甲醇合成系统。

背景技术

在甲醇生产过程中，常常因为合成反应器内的催化剂床层温度不均、或反应温度过高、或过反应温度过低、或反应气中甲醇含量过高，导致副产物过多，如甲烷和蜡质等。一方面蜡质会降低甲醇水冷器的换热效果、降低甲醇分离器的分离效果，从而使循环气中夹带甲醇，进而降低了合成塔的单程转化率；另一方面蜡质粘在管道和塔板上，会减小流通面积，甚至造成堵塞；而且，到下游装置后，一旦温度降低，粗甲醇中的蜡就会冷凝出来，影响到下游装置的正常生产。

对于由加压下甲胺、甲醚、甲醇合成、氨合成和CO变换这类气固相放热催化反应，随着反应的进行，不断放出的反应热使催化剂床层温度提高。为了减少副产物和提高反应器的效率，需要把反应热移出以使反应温度处于一个合理的范围。

在工业反应器中，曾广为使用的一种是多段绝热反应器，两段之间用原料气激冷来降低反应气温度，这种反应器因原料气激冷时在降低反应气温度的同时也降低了反应物浓度，影响了合成效率。另一种是用于甲醇合成的Lurgi公司的列管式反应器，在壳体中有上下管板以及位于管板之间的多根圆管，管中装有催化剂，原料气从上部进气口进入分布到各管中，在管内装设的触媒层中合成甲醇，管间侧面进水，圆管内的热量使管间水沸腾从而连续移出热量，水沸腾产生的蒸汽由侧面管出，反应气由底部出气管出塔。该塔温差小，但触媒装填系数小，反应效率低。

目前，应用较为广泛的是DAVY公司开发的甲醇合成技术。如图1所示，催化剂装填在反应器的壳侧，管内产生中压蒸汽；新鲜的反应气从反应器底部的中心管1’进入，中心管1’管壁上具有分配孔以保证气体的分布均匀；气体沿径向从内到外通过反应器的催化剂床层；从汽包来的锅炉水由换热管2’进入反应器的底部然后向上流动并部分汽化带走甲醇合成反应所产生的反应热；反应温度通过控制管内蒸汽的压力来调节。

该技术能将反应温度控制在一定范围内，且反应器生产能力的扩大可以通过加长反应器长度来实现，在甲醇合成大型化方面有其技术优势，目前逐渐被甲醇合成厂家广泛采用，但是本身还存在这一些不足：

1)因为新鲜的反应气从反应器底部的中心管进入，所以较大比例反应气首先由反应器中下部中心管1’管壁上的分配孔沿径向从内到外进入到反应器中下部催化剂床层进行反应，沿着中心管1’越往上，反应气就越稀薄，也就是反应器下部催化剂床层相对于反应器上部催化剂床层而言就会有更多反应气参与反应，这样反应器下部催化剂的活性相对于反应器上部催化剂的活性将会下降得更快；

2)到了催化剂使用寿命的中后期时，进入反应器下部中心管1’管壁上分配孔的反应气中的大部分沿径向从内到外进入到反应器下部催化剂床层后往往还没有来得及进行化学反应就离开了催化剂床层，又因为在反应器下部进行反应的反应气比例比中上部的都大，即使反应气在反应器上部的活性较高的催化剂处的转化率还保持较高水平，但因为反应器上部的反应气量相对较小，使得总体上反应气反应生成甲醇的单程转化率将急速下降，使得甲醇产量也会随之下降；如果要保持甲醇产量，就需要加大未反应的反应气的循环量和循环次数，这无疑又增加了能耗；

3)在催化剂使用寿命的中后期，如果采用大幅提高催化剂床层温度的方法来提高催化剂的活性，一方面会使催化剂使用寿命更快下降，另一方面会产生更多的蜡(尤其在床层温度高于280℃以上时)，这样，往往本来能使用较长或更长时间的床层催化剂更换的时间大为提前；由于在更换催化剂时，整体反应器的催化剂都和空气接触，一旦在空气氛围内，尚有活性的催化剂也必将因快速中毒损坏而无法使用，因此在反应器上部还保持较高活性的催化剂也同反应器下部几乎无法使用的催化剂一同更换，在经济上造成了浪费。

4)甲醇合成反应器为径向流反应器，在合成反应器的上部，热气体需向下折流后才能流出塔外，在塔内滞留时间较长，造成移出反应热的速率较催化剂床层其他位置的反应热移出速率要慢，使得反应器催化剂床层常常出现局部超温，尤其当床层温度高于280℃时，往往会产生大量的蜡，同时使得催化剂活性加快衰减，间接地造成催化剂的浪费。

由此可见，现有技术中的甲醇合成反应器内由于反应气在甲醇合成反应器中分布不均匀，造成其与催化剂不均匀接触进而引起甲醇产率低、催化剂浪费严重的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种气体分布器及包括其的浆态床反应器、粗甲醇合成系统，以实现均匀分布气体的目的。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种气体分布器，气体分布器包括：中心导气管；气体分布管组，以中心导气管为中心地设置在中心导气管的周围，具有与外界相通的通气孔；连接管，连接中心导气管和气体分布管组；中心导气管包括：进气主管，一端与连接管连通；用于喷出周向回旋气流的多个旋流喷管，一端与进气主管的周壁相通，另一端为气体出口。

进一步地，上述气体分布管组包括至少两个同心设置的环形气体分布管，通气孔分布在各环形气体分布管的管壁上，并且孔口朝向下方设置；连接管沿气体分布管组的径向设置且连通各环形气体分布管；中心导气管的进气主管的下端为进气开口，上端与连接管连通；中心导气管的各旋流喷管沿进气主管的周向均匀排布，且各旋流喷管的气体出口沿偏离进气主管的中心轴线的斜下方延伸。

进一步地，上述旋流喷管包括：水平部分，沿进气主管的径向延伸而连接到进气主管的侧壁上；垂直部分，与水平部分远离进气主管的一端连通并竖直向下延伸；倾斜部分，与垂直部分远离水平部分的一端连通，且倾斜向下延伸，倾斜部分在水平面上的投影沿垂直于水平部分的方向延伸。

进一步地，上述通气孔包括斜切孔，斜切孔的侧壁沿气体分布管组的径向由内向外均向逆时针方向或均向顺时针方向倾斜延伸。

进一步地，上述通气孔还包括第一直孔，第一直孔的侧壁沿竖直方向延伸，第一直孔与斜切孔在各环形气体分布管上间隔排布。

进一步地，上述气体分布器还包括偶数个与连接管连通的侧导气管，侧导气管相对于中心导气管两两对称地设置在两个环形气体分布管之间的连接管上，且与中心导气管同方向延伸。

进一步地，上述连接管包括：第一连接管，沿最外侧的环形气体分布管的内径延伸，穿过气体分布管的中心将各环形气体分布管连通，中心导气管与第一连接管的中心连通；第二连接管，与第一连接管垂直，并设置在最外侧的环形气体分布管道与最内侧的环形气体分布管道之间，将各环形气体分布管连通，侧导气管与第二连接管连通。

进一步地，上述第一连接管位于最内侧的环形气体分布管道内的管径大于第一连接管其余部分的管径，第一连接管的管径小于第二连接管的管径。

进一步地，上述侧导气管为两个且相对于气体分布管组的轴线对称地设置在靠近轴线的第二连接管上，第二连接管上未设置侧导气管的部分具有以中心导气管为中心并沿其周向排布的第二直孔，第一连接管上沿第一连接管的长度方向均匀排布有第三直孔。

进一步地，上述各环形气体分布管的横截面为圆环形，且位于最内侧的环形气体分布管道和位于最外侧的环形气体分布管道的内径大于位于中间的环形气体分布管道的内径。

根据本发明的另一方面，还提供了一种浆态床反应器，包括上下设置的浴池和气体缓冲器室，浴池内设置有上述的气体分布器，气体分布器的气体分布管组固定在浴池的侧壁上，气体分布器的中心导气管延伸至浴池的底壁。

进一步地，上述浆态床反应器还包括支撑件，支撑件的第一端与气体分布管组相连，第二端与浆态床反应器的侧壁相连。

进一步地，上述浴池的底壁为中间锥顶朝向下方的锥形底壁。

进一步地，上述气体缓冲器室内具有反应气进管，反应气进管贯穿气体缓冲器室的侧壁，且其出气口朝向气体缓冲器室的底壁。

根据本发明的又一方面，还提供了一种粗甲醇合成系统，粗甲醇合成系统包括：上述的浆态床反应器，在浆态床反应器中反应气在催化剂作用下产生生成气；惰性溶剂回收系统，与浆态床反应器之间具有生成气输送管线和惰性溶剂回流管线；粗甲醇回收系统，与惰性溶剂回收系统相连通处理来自惰性溶剂回收系统的生成气得到分离的粗甲醇和循环气，且粗甲醇回收系统与浆态床反应器之间具有供部分循环气进入浆态床反应器的管线；氢气回收系统，与粗甲醇回收系统相连通回收粗甲醇回收系统的循环气中的氢气；反应气净化系统，一端与新鲜反应气源和氢气回收系统相连通形成进气管线，另一端与浆态床反应器之间具有供净化后的新鲜反应气和氢气进入浆态床反应器的供气管线。

进一步地，上述粗甲醇合成系统还包括旋风分离器，设置在惰性溶剂回收系统与浆态床反应器之间的生成气输送管线上，具有：生成气进口，与生成气输送管线连通；气体出口，与生成气输送管线连通；固体出口，与浆态床反应器之间具有固体回流管线。

本发明的气体分布器在工作时，气体由中心导气管进入该气体分布器的气体分布管组内，并通过气体分布管组上的通气孔向下扩散，从而实现了气体在设置有气体分布器的空间内均匀分布的效果。而且，在中心导气管的进气主管上设置的旋流喷管使气体在经过进气主管时一部分通过该旋流喷管喷出，利用气体喷出的气压使气流上升，进一步优化了气体分布的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术中DAVY公司的甲醇合成反应器的结构示意图；

图2根据本发明的气体分布器的剖视图，图中示出了浆态床反应器以及浆态反应器在运行时的最高液位线；

图3示出了图2所示的气体分布器的Q₁-Q₁向视图；

图4示出了图2所示的气体分布器的Q₂-Q₂向视图；

图5示出了图2所示的气体分布器的Q₄-Q₄向视图；以及

图6示出了根据本发明一种优选的实施例的粗甲醇合成系统的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图3至5所示，在本发明一种典型的实施方式中，提供了一种气体分布器，该气体分布器包括中心导气管280、气体分布管组620和连接管630，气体分布管组620以中心导气管280为中心地设置在中心导气管280的周围，具有与外界相通的通气孔650；连接管630，连接中心导气管280和气体分布管组620；中心导气管280包括：进气主管281和用于喷出周向回旋气流的多个旋流喷管282，进气主管281的一端与连接管630连通；旋流喷管282的一端与进气主管281的周壁相通，另一端为气体出口。

具有上述结构的气体分布器，气体由中心导气管280进入该气体分布器的气体分布管组620内，并通过通气孔650向下扩散，从而实现了气体在设置有气体分布器的空间内均匀分布的效果。当将其应用到某一工作装置中时，所有气体从通气孔650向下扩散喷出，当气体向下当扩散喷出至具有气体分布器的工作装置中阻止气流进一步下沉的组件时，气体减速至零反向上升或气体受到组件的阻挡作用而上升，气体的这种往返流动以及在流动过程中的相互作用使气体在工作装置得到均匀分散；而且，在中心导气管280的进气主管281上设置的旋流喷管282使气体在经过进气主管281时一部分通过该旋流喷管282喷出，利用气体喷出的气压使气流上升，进一步优化了气体分布的效果。旋流喷管282可以设置在进气主管281的同一截面上周向排布，也可以以螺旋状周向排布在进气主管281上。

在本发明一种优选的实施例中，上述气体分布管组620包括至少两个同心设置的环形气体分布管622，623，624，通气孔650分布在各环形气体分布管622，623，624的管壁上，并且孔口朝向下方设置；连接管630沿气体分布管组620径向设置且连通各环形气体分布管622，623，624；中心导气管280的进气主管281的下端为进气开口，上端为封闭端；中心导气管280的各旋流喷管282沿进气主管281的周向均匀排布，且各旋流喷管282的气体出口沿偏离进气主管281的中心轴线的斜下方延伸。

由中心导气管280进入的气体通过连接管630分散到各环形气体分布管622，623，624中，然后再由各环形气体分布管622，623，624上的通气孔650分散到环形气体分布管622，623，624的周围，实现将气体分布到气体分布器的周围的各个部位。

如图5所示，上述气体分布器的中心导气管280的旋流喷管282包括水平部分、垂直部分和倾斜部分，水平部分沿进气主管281的径向延伸而连接到进气主管281的侧壁上；垂直部分与水平部分远离进气主管281的一端连通并竖直向下延伸；倾斜部分与垂直部分远离水平部分的一端连通，且倾斜向下延伸，倾斜部分在水平面上的投影沿垂直于水平部分的方向延伸。具有上述结构的旋流喷管282结构简单，易于安装，且具有将气体导向旋流喷管282斜下方的效果。

本发明优选出的一种气体分布器的结构中，如图4所示，通气孔650包括斜切孔652，斜切孔652的侧壁沿气体分布管组620的径向由内向外均向逆时针方向或均向顺时针方向倾斜延伸。当气体通过切向孔652时，气体可以向气体分布管组620未覆盖的区域进行扩散与回流，从而改善了气体在整个工作装置的各个部位的分布。

为了进一步优化气体分布效果，如图4所示，优选通气孔650还包括第一直孔651，第一直孔651的侧壁沿竖直方向延伸，第一直孔651和斜切孔652在各环形气体分布管622，623，624上间隔排布。当气体通过第一直孔651时，沿与气体分布器的轴线平行的方向在气体分布管组620覆盖的区域进行扩散与回流。第一直孔651与斜切孔652间隔排布在环形气体分布管622，623，624上，可以将环形气体分布管622，623，624上中的气体分散到其能够覆盖的区域以及管间未能覆盖的区域，进一步改善了气体的分布。

如图2和图3所示，本发明优选出的另一种气体分布器还包括偶数个与连接管630连通的侧导气管380，侧导气管380相对于中心导气管280对称地设置在两个环形气体分布管622，623，624之间的连接管630上，且与中心导气管280同方向延伸。采用中心导气管280和侧导气管380同时向气体分布器进气，使气体以更均匀的方式进入气体分布管组620内，从而使各环形气体分布管接受均匀的进气方式从而提供均匀的气体分布方式。

如图3和图4所示，上述气体分布器的连接管630包括第一连接管631和第二连接管632，第一连接管631沿最外侧的环形气体分布管623的内径延伸，穿过气体分布管622，623，624的中心将各环形气体分布管622，623，624连通，中心导气管280与第一连接管631的中心连通；第二连接管632与第一连接管631垂直，并设置在最外侧的环形气体分布管道623与最内侧的环形气体分布管道622之间，且将各环形气体分布管622，623，624连通，侧导气管380与第二连接管632连通。

在气体分布器内设置相互垂直的第一连接管631和第二连接管632，使得气体分布管组620中的气体在各个环形气体分布管622，623，624之间的流动更顺畅；而且，在第一连接管631上设置与其连通的中心导气管280，在第二连接管632上设置与其连接的侧导气管632，从不同的导气管道向气体分布管组620同时供气，使得气体充分均匀地分布在整个气体分布管组620的各个部位，为进一步从通气孔650扩散提供良好的气体分布基础。

由于中心导气管280设置在第一连接管631上，侧导气管380设置在第二连接管632上，为了便于气体进入气体分布器，优选第一连接管631位于最内侧的环形气体分布管道622内的管径大于第一连接管631其余部分的管径，第一连接管631的管径小于第二连接管632的管径。

从向气体分布器供气以及气体在气体分布管组620内更好地分布考虑，侧导气管380的数目越多越好；但本发明优选采用尽可能简单的结构、尽可能低的成本形成的气体分布器具有能够优化的气体分布效果，因此，本发明优选侧导气管380为两个且相对于气体分布管组620的轴线对称地设置在靠近轴线的第二连接管632上，第二连接管632上未设置侧导气管380的部分具有以中心导气管280为中心并沿其周向排布的第二直孔653，第一连接管631上沿第一连接管631的长度方向均匀排布有第三直孔654。

如图3和图4所示，各环形气体分布管622，623，624的横截面为圆环形，且位于最内侧的环形气体分布管道622和位于最外侧的环形气体分布管道623的内径大于位于中间的环形气体分布管道624的内径。最内侧的环形气体分布管622的内径较大时，为由中心导气管280进入的气体快速扩散到其余的环形气体分布管中提供足够大的通道；同时，由于最外侧的环形气体分布管道623的管径是最大的，其所覆盖的区域以及临近其的区域面积都较大，为了给上述区域提供足够的气体，优选将最外侧的环形气体分布管道623适当的扩大。

本发明从气体分布器的实际应用尺寸考虑，优选第一直孔651在气体分布管组620所在平面上的投影为直径为5～80mm的圆，斜切孔652在气体分布管组620所在平面上的投影为边长为5～80mm平行四边形。

上述气体分布器的环形气体分布管622，623，624的形状有多种样式，其外壳为圆环形或椭圆环形或方环形，其内部管道的形状也可以为圆环形或椭圆环形或方环形，优选各环形气体分布管622，623，624的横截面为圆环形，圆环形的内径为30～300mm。优选从内向外分布的环形气体分布管道的内径增大，从而克服了气体在气体分布器边缘处容易分布不均的弊端。

如图5所示，在本发明另一种典型的实施方式中，还提供了一种浆态床反应器，包括上下设置的浴池100和气体缓冲器室200，浴池100内设置有上述的气体分布器，气体分布器的气体分布管组620固定在浴池100的侧壁102上，气体分布器的中心导气管280延伸至浴池100的底壁103。当设置有侧导气管380时，侧导气管380也要延伸至浴池100的底壁103。

采用上述浆态床反应器合成甲醇时，反应气进入浆态床反应器底部的气体缓冲室200，然后由中心导气管280和侧导气管380进入气体分布器，对气体进行初步分配；中心导气管280的旋流喷管282将通过中心导气管280内的部分反应气由旋流喷管282喷出，将沉积在浆态床反应器底部的催化剂颗粒驱离，既能防止由于催化剂沉积导致浆态床反应器底部温度异常升高出现热点，又能促进催化剂颗粒在整个反应器浴池内旋流运动。

为了更好地进一步说明本发明的浆态床反应器所能实现的效果，优选以气体分布器的气体分布管组620具有至少两个同心设置的环形气体分布管622，623，624为例，反应气通过气体分布器的通气孔580进入浆态床反应器的浴池100，从第一直孔651出来的反应气围绕环形的气体分布器上升，反应气通过斜切孔652向两个环形气体分布管622，623，624之间或浆态床反应器内壁处朝外喷出弥补在两个环形气体分布管622，623，624之间或浆态床反应器内壁离第一直孔581较远的位置上升的反应气少的弊端，达到使反应气在浆态床反应器内更加均匀分布的目的；均匀分布的反应气与浆态床反应器内浴池100的含催化剂颗粒的惰性溶剂就有更大的接触面积，从而通过惰性溶剂的流动达到反应热的最佳移出效果，即这些密集均布的第一直孔581和斜切孔582令原本大股成团反应气在浴池100中分成很多均布的细股反应气，增加了反应器与惰性溶剂的接触面积，提高了浴池100热交换的效率；同时经压缩后的高压反应气经斜切孔582倾斜喷出，将会推动浴池100的含催化剂颗粒的惰性溶剂做螺旋运动，而运动中的含催化剂颗粒的惰性溶剂反过来推动反应气旋流，促进反应气更均匀分布，且由于反应气路径的加长，使得催化剂颗粒和反应气的接触时间更长，也使得更多的惰性溶剂能够与反应气进行传热，从而在浴池100内获得更好的换热效果。由此可见，在浆态床反应器中在反应气与惰性溶剂强烈对流，整个浆态床反应器温度以及气体分布非常均匀，使得反应速率更快，经测试上述浆态床反应器的单程转化率较固定床反应器的单程转化率能提高15～70％左右。

当将本发明的气体分布器安装在浆态床反应器中时，优选采用以下方式通过将气体分布管组623固定在浆态床反应器中，即：浆态床反应器还包括支撑件680，支撑件680的第一端与气体分布管组620相连，第二端与浆态床反应器的侧壁102相连。通过支撑件680既能实现将气体分布器稳定在浆态床反应器中又不会影响各自的独立作用以及协同作用。如图2所示，当气体分布器的气体分布管组620具有至少两个同心设置的环形气体分布管622，623，624时，支撑件680的第一端与最外侧的环形气体分布管道623相连。

如图5所示，本发明为了进一步改善反应气与沉积在浴池100底壁103上的催化剂的相互作用，有效地将催化剂从底壁103上驱离，优选浴池100的底壁103为中间锥顶朝向下方的锥形底壁。

在本发明一种优选的实施例中，上述浆态床反应器的气体缓冲器室200内具有反应气进管206，反应气进管206贯穿气体缓冲器室200的侧壁202，且其出气口朝向气体缓冲器室200的底壁203。

如图5所示，外界高压反应气通过反应气进气管206进入浆态床反应器的气体缓冲室2后再通过压力作用向上运动通过中心导气管280和侧导气管380进入气体分布器，以完成后续的气体分布作用，本发明在利用外界高压反应气本身的高压作用上升的同时使高压反应气与气体缓冲室200的底壁之间形成冲击，从而进一步利用气体缓冲室200的底壁对高压反应气产生的反冲力更加快速地上升至中心导气管280和侧导气管380，而且，高压反应气与气体缓冲室200的底壁冲击的同时使反应气沿冲击点扩散至较大的范围，从而使反应气以更均匀的状态由中心导气管280和侧导气管380进入气体分布器，优化了气体分布器对反应器的分布效果。

如图6所示，在本发明另一种典型的实施方式中，还提供了一种粗甲醇合成系统，粗甲醇合成系统包括上述的浆态床反应器1、惰性溶剂回收系统、粗甲醇回收系统、反应气净化系统和氢气回收系统，反应气在浆态床反应器1中在催化剂作用下产生生成气；惰性溶剂回收系统与浆态床反应器1之间具有生成气输送管线和惰性溶剂回流管线；粗甲醇回收系统与惰性溶剂回收系统相连通处理来自惰性溶剂回收系统的生成气得到分离的粗甲醇和循环气，且粗甲醇回收系统与浆态床反应器1之间具有供部分循环气进入浆态床反应器1的管线；氢气回收系统与粗甲醇回收系统相连通回收粗甲醇回收系统的循环气中的氢气；反应气净化系统一端与新鲜反应气源和氢气回收系统相连通形成进气管线，另一端与浆态床反应器1之间具有供净化后的新鲜反应气和氢气进入浆态床反应器1的供气管线。

由于本发明的浆态床反应器1的气体分布器将反应气均匀分布，同时在浆态床反应器1内部反应气与惰性溶剂强烈对流，使得整个浆态床反应器1的各个位置的反应温度比较均匀，在同样的反应条件下，反应速率加快，单程转化率较高。来自浆态床反应器1的生成气经惰性溶剂系统处理后，惰性溶剂从生成气中分离出来后返回浆态床反应器以便于重复利用；分离出惰性溶剂的生成气进入粗甲醇回收系统进行粗甲醇的回收；在粗甲醇合成过程中为了避免催化剂中毒，对进入浆态床反应器1的反应器进行净化处理去除使催化剂中毒的杂质；而且，反应气在浆态床反应器1中的反应很难完全进行，因此部分未反应的氢气随生成气进入粗甲醇回收系统，为了增加反应气的利用率并节约成本，采用氢气回收系统回收粗甲醇回收系统的循环气中的氢气。

如图6所示，在本发明一种优选的实施例中，上述的粗甲醇合成系统惰性溶剂回收系统包括惰性溶剂冷凝器2和汽包锅炉3，惰性溶剂冷凝器2设置在浆态床反应器1与旋风分离器10之间的生成气输送管线的延伸管线上，并与旋风分离器10的气体出口相连通；汽包锅炉3与惰性溶剂冷凝器2之间具有循环管线。采用惰性溶剂回收系统将经旋风分离器10处理过的生成气冷却至100～140℃，使反应气中夹带的惰性溶剂凝结并返回浆态床反应气器1，实现了惰性溶剂的重复利用，节约了粗甲醇合成成本；在将反应气冷却的过程中采用来自汽包锅炉3的液体与反应气进行热交换，来自汽包锅炉3的液体吸热变成蒸汽返回汽包锅炉3并进行冷却或重复利用。

如图6所示，上述优选的实施例中的粗甲醇回收系统包括空冷器4、甲醇分离器5、第一压缩机6、冷凝器7和粗甲醇回收装置，惰性溶剂冷凝器2、空冷器4、甲醇分离器5与粗甲醇回收装置依次连通用于回收粗甲醇；甲醇分离器5、第一压缩机6、冷凝器7与粗甲醇回收装置依次连通用于回收粗甲醇；甲醇分离器5的气体出口与氢气回收系统相连通；粗甲醇回收系统的反应气净化系统包括第二压缩机8和反应气净化槽9，第二压缩机8通过气体进口与氢气回收系统和新鲜反应气源相连通；反应气净化槽9一端与第二压缩机8的气体出口相连通，另一端与浆态床反应器1相连通。

浆态床反应器产生的生成气经惰性溶剂冷凝器2中的惰性溶剂冷凝后进入空冷器4冷却至60～70℃，再进入甲醇分离器5进一步冷却至45℃左右，在甲醇分离器5中得到粗甲醇凝液和气相的循环气，粗甲醇凝液进入粗甲醇回收装置进行进一步处理并回收或直接回收，气相粗循环气在甲醇分离器5出口处的压力约为7.1MPa，然后由第一压缩机6加压至约8MPa、66℃，加压后的粗循环气进入冷凝器7的壳体内，与冷凝器7的换热管内的冷却空气和循环水进行热交换后温度降低至45℃，粗循环气中的粗甲醇被冷凝下来后进入粗甲醇回收系统，其余的气态物质经热交换器与来自汽包锅炉的热的汽包蒸汽进行热交换，热交换后产生的冷凝液可回收，得到的循环气被反应气净化系统输送至浆态床反应器1中。第二压缩机8将来自新鲜反应气源的新鲜反应气和来自氢气回收系统的氢气压缩并输送至反应气净化槽9，反应器净化槽9中装填有净化催化剂脱除对甲醇催化剂由毒害作用的微量组分，净化后的新鲜反应气和氢气被输送至浆态床反应器1进行反应。

如图6所示，上述粗甲醇合成系统还包括旋风分离器10，设置在惰性溶剂回收系统与浆态床反应器1之间的生成气输送管线上，具有生成气进口、气体出口和固体出口，生成气进口与生成气输送管线连通；气体出口与生成气输送管线连通；固体出口与浆态床反应器1之间具有固体回流管线。避免了小颗粒的催化剂随生成气进入惰性溶剂冷凝器2以及后续的装置对装置及管路造成堵塞。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种气体分布器，所述气体分布器包括：

中心导气管(280)；

气体分布管组(620)，以所述中心导气管(280)为中心地设置在所述中心导气管(280)的周围，具有与外界相通的通气孔(650)；

连接管(630)，连接所述中心导气管(280)和气体分布管组(620)；

其特征在于，所述中心导气管(280)包括：

进气主管(281)，一端与所述连接管(630)连通；

用于喷出周向回旋气流的多个旋流喷管(282)，一端与所述进气主管(281)的周壁相通，另一端为气体出口，

所述气体分布管组(620)包括至少两个同心设置的环形气体分布管，所述通气孔(650)分布在各所述环形气体分布管的管壁上，并且孔口朝向下方设置；

所述连接管(630)沿所述气体分布管组(620)的径向设置且连通各所述环形气体分布管；

所述中心导气管(280)的进气主管(281)的下端为进气开口，上端与所述连接管(630)连通；

所述中心导气管(280)的各所述旋流喷管(282)沿所述进气主管(281)的周向均匀排布，且各所述旋流喷管(282)的气体出口沿偏离所述进气主管(281)的中心轴线的斜下方延伸。

2.根据权利要求1所述的气体分布器，其特征在于，所述旋流喷管(282)包括：

水平部分，沿所述进气主管(281)的径向延伸而连接到所述进气主管(281)的侧壁上；

垂直部分，与所述水平部分远离所述进气主管(281)的一端连通并竖直向下延伸；

倾斜部分，与所述垂直部分远离所述水平部分的一端连通，且倾斜向下延伸，所述倾斜部分在水平面上的投影沿垂直于所述水平部分的方向延伸。

3.根据权利要求1所述的气体分布器，其特征在于，所述通气孔(650)包括斜切孔(652)，所述斜切孔(652)的侧壁沿径向由内向外均向逆时针方向或均向顺时针方向倾斜延伸。

4.根据权利要求3所述的气体分布器，其特征在于，所述通气孔(650)还包括第一直孔(651)，所述第一直孔(651)的侧壁沿竖直方向延伸，所述第一直孔(651)与所述斜切孔(652)在各所述环形气体分布管上间隔排布。

5.根据权利要求1所述的气体分布器，其特征在于，所述气体分布器还包括偶数个与所述连接管(630)连通的侧导气管(380)，所述侧导气管(380)相对于所述中心导气管(280)两两对称地设置在两个所述环形气体分布管之间的所述连接管(630)上，且与所述中心导气管(280)同方向延伸。

6.根据权利要求5所述的气体分布器，其特征在于，所述连接管(630)包括：

第一连接管(631)，沿最外侧的环形气体分布管(623)的内径延伸，穿过各所述环形气体分布管的中心将各所述环形气体分布管连通，所述中心导气管(280)与所述第一连接管(631)的中心连通；

第二连接管(632)，与所述第一连接管(631)垂直，并设置在最外侧的环形气体分布管与最内侧的环形气体分布管之间，将各所述环形气体分布管连通，所述侧导气管(380)与所述第二连接管(632)连通。

7.根据权利要求6所述的气体分布器，其特征在于，所述第一连接管(631)位于所述最内侧的环形气体分布管内的管径大于所述第一连接管(631)其余部分的管径，所述第一连接管(631)的管径小于所述第二连接管(632)的管径。

8.根据权利要求7所述的气体分布器，其特征在于，所述侧导气管(380)为两个且相对于所述气体分布管组(620)的轴线对称地设置在靠近所述轴线的第二连接管(632)上，所述第二连接管(632)上未设置所述侧导气管(380)的部分具有以所述中心导气管(280)为中心并沿其周向排布的第二直孔(653)，所述第一连接管(631)上沿所述第一连接管(631)的长度方向均匀排布有第三直孔(654)。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的气体分布器，其特征在于，各所述环形气体分布管的横截面为圆环形，且位于最内侧的所述环形气体分布管和位于最外侧的所述环形气体分布管的内径大于位于中间的所述环形气体分布管的内径。

10.一种浆态床反应器，其特征在于，包括上下设置的浴池(100)和气体缓冲器室(200)，所述浴池(100)内设置有权利要求1至9中任一项所述的气体分布器，所述气体分布器的气体分布管组(620)固定在所述浴池(100)的侧壁(102)上，所述气体分布器的中心导气管(280)延伸至所述浴池(100)的底壁(103)。

11.根据权利要求10所述的浆态床反应器，其特征在于，所述浆态床反应器还包括支撑件(680)，所述支撑件(680)的第一端与所述气体分布管组(620)相连，第二端与所述浴池(100)的侧壁(102)相连。

12.根据权利要求10所述的浆态床反应器，其特征在于，所述浴池(100)的底壁(103)为中间锥顶朝向下方的锥形底壁。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的浆态床反应器，其特征在于，所述气体缓冲器室(200)内具有反应气进管(206)，所述反应气进管(206)贯穿所述气体缓冲器室(200)的侧壁(202)，且其出气口朝向所述气体缓冲器室(200)的底壁(203)。

14.一种粗甲醇合成系统，其特征在于，所述粗甲醇合成系统包括：

权利要求10至13中任一项所述的浆态床反应器(1)，在所述浆态床反应器(1)中反应气在催化剂作用下产生生成气；

惰性溶剂回收系统，与所述浆态床反应器(1)之间具有生成气输送管线和惰性溶剂回流管线；

粗甲醇回收系统，与所述惰性溶剂回收系统相连通处理来自所述惰性溶剂回收系统的生成气得到分离的粗甲醇和循环气，且所述粗甲醇回收系统与所述浆态床反应器(1)之间具有供部分所述循环气进入所述浆态床反应器(1)的管线；

氢气回收系统，与所述粗甲醇回收系统相连通回收所述粗甲醇回收系统的循环气中的氢气；

反应气净化系统，一端与新鲜反应气源和所述氢气回收系统相连通形成进气管线，另一端与所述浆态床反应器(1)之间具有供净化后的新鲜反应气和氢气进入所述浆态床反应器(1)的供气管线。

15.根据权利要求14所述的粗甲醇合成系统，其特征在于，所述粗甲醇合成系统还包括旋风分离器(10)，设置在所述惰性溶剂回收系统与所述浆态床反应器(1)之间的生成气输送管线上，具有：

生成气进口，与所述生成气输送管线连通；

气体出口，与所述生成气输送管线连通；

固体出口，与所述浆态床反应器(1)之间具有固体回流管线。