CN103566836A - 一种均温加氢反应器 - Google Patents

Abstract

一种均温加氢反应器，其特征是包括反应管（10）、壳体（9）、气液分布板（13）、分布帽（14）和下部管口膨胀节（7），所述反应管（10）内装有催化剂，壳体（9）内装有冷却介质，反应管（10）置于壳体（9）内，反应管（10）沿管壳（9）轴向设置，反应管（10）上方设有气液分布板（13）和分布帽（14），下部管口膨胀节（7）设置在反应管（10）下部，冷却流体由管壳下方入口（4）进入，由上方出口（12）引出。本均温加氢反应器突破过去一贯使用的多段绝热反应结构和段间冷激移热结构，改变传统反应器绝热温升高（Δt=50～200℃），反应温度难以控制的缺点。采用本反应器，整个床层的温度由壳程内的冷流体的温度、完全杜绝反应床层的超温现象。

Description

一种均温加氢反应器

技术领域

本发明涉及反应器技术领域，尤其是一种均温加氢反应器。

背景技术

传统加氢反应器主要有固定床、流动床、流化床三大类，其中如图1所示的固定床反应器采用的最多，它实际上是由多个催化剂床层组成的绝热反应器，其大量反应热由冷却介质（气体或液体）从层间引入激冷冷却，在移走大量反应热的同时，使每个床层温度控制在一定的温升（如50～100℃）范围内。这类反应器的缺点是：（1）催化剂床层的温升不能严格控制在最适范围，易使催化剂过烧影响其寿命，或不在最佳温区，影响产物的品质及产量；（2）反应热由加入的冷介质直接激冷，因此其反应热不能充分回收。

近期也有专利提出采用管壳式水冷反应器解决上述加氢反应器存在的问题，如图2所示，该反应器的催化剂在管程，水在壳程。但是其缺点是：（1）内装催化剂反应管数量多，要使加氢反应器的气相和液相均匀进入每根管子有难度，从而影响反应的效率；（2）由于管程与壳程温度不一（尤其在强放热条件下），要解决其热应力，在壳程设有膨胀节，这不仅提高设备造价，增加不安全性，而且也不利于设备的大型化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种均温加氢反应器，以克服上述缺陷，达到延长催化剂使用寿命，提高反应效率，充分回收热量等目的。

本发明的技术方案是：

一种均温加氢反应器，包括反应管10、壳体9、气液分布板13、分布帽14和下部管口膨胀节7，所述反应管10内装有催化剂，壳体9内装有冷却介质，反应管10置于壳体9内，反应管10沿管壳9轴向设置，反应管10上方设有气液分布板13和分布帽14，下部管口膨胀节7设置在反应管10下部。

所述分布帽14的数量和位置与反应管10一一对应，即每个分布帽14与相对应的反应管10一一对准。

所述反应管10的上下两端分别焊接在上管板3和下管板5上，上管板3焊接固定在壳体9上。

所述壳体9顶部设有进料入口1，进料入口1下方设有分散器2。

所述壳体9侧部下方设有冷却流体入口4，壳体9侧部上方设有热流体出口12。

所述下部管口膨胀节7内设有下部集合栅8。

本发明的有益效果是：

1、本发明的均温加氢反应器突破过去一贯使用的多段绝热反应结构和段间冷激移热结构，改变传统反应器绝热温升高Δt=50～200℃，反应温度难以控制的缺点。采用本专利反应器，整个床层的温度由壳程内的冷流体的温度、压力及流量加以调节，可有效控制在Δt=50℃之内，温度调节简单平稳，完全杜绝反应床层的超温现象。

2、本发明的均温加氢反应器采用反应器顶部分布板13和分布帽14，并使分布帽对应于每根反应管10的结构，有效地控制好气相和液相能够均匀地分布到每根反应管，使全部反应管均匀有效地进行加氢反应。

3、由于本发明的均温加氢反应器温度平稳，温区缩小，因此可以将催化剂有效地控制在其最佳使用温区，以充分发挥催化剂的最佳选择性、产量及使用寿命。

4、本发明的均温加氢反应器采用反应器底部小直径膨胀节7的结构，有效地消除管程和壳程的热应力，免除在管壳9上设置大直径膨胀节的结构，既安全有效，又降低成本。

5、本发明的均温加氢反应器突破过去反应器大量余热难以利用和回收的缺点，本发明的均温加氢反应器可以回收反应热直接付产中压或高压蒸汽，付产蒸汽量根据反应热大小，一般在0.5～2.0吨蒸汽/吨产品，大大提高了运行的经济效益。

附图说明

图1固定床反应器的结构示意图。

图2管壳式水冷反应器的结构示意图。

图3本发明的均温加氢反应器的结构示意图。

图中：1为进料入口、2为分散器、3为上管板、4为冷却流体入口、5为下管板、6为反应后物料出口、7为下部管口膨胀节、8为下部集合栅、9为壳体、10为反应管、11为冷却液流、12为热流体出口、13为气液分布板、14为分布帽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述：

如图3，一种均温加氢反应器，包括反应管10、壳体9、气液分布板13、分布帽14和下部管口膨胀节7，所述反应管10内装有催化剂，壳体9内装有冷却介质，反应管10置于壳体9内，反应管10沿管壳9轴向设置，反应管10上方设有气液分布板13和分布帽14，下部管口膨胀节7设置在反应管10下部。分布帽14的数量和位置与反应管10一一对应，即每个分布帽14与相对应的反应管10一一对准。

反应管10的上下两端分别焊接在上管板3和下管板5上，上管板3焊接固定在壳体9上。壳体9顶部设有进料入口1，进料入口1下方设有分散器2。壳体9侧部下方设有冷却流体入口4，壳体9侧部上方设有热流体出口12。下部管口膨胀节7内设有下部集合栅8。

本发明的工作原理和工作过程如下：

如图3，本发明的均温加氢反应器，主要由装有催化剂的反应管10，和装有冷却介质水等壳体9，以及气液分布板13，分布帽14，下部管口膨胀节7构成。反应管10焊接在上管板3和下管板5上，而上管板3焊接固定在壳体9上。加氢反应的气相及液相物料由进料入口1进入反应器，经分散器2将物料分散，再经分布板13上的各个分布帽14将气液均匀地分布到每根对应的反应管10内进行反应，每个分布帽14和每根反应管10是一一严格对准的。反应管内的反应热由反应管外的冷却流体11及时移走。

加氢反应后的物料经下部集合栅8汇合由反应后物料出口6排出，而此处的膨胀节7，则是解决管体与壳体热膨胀的主要元件。反应器冷却流体如水、油等介质，则由冷却流体入口4进入，经加热由热流体出口12导出去汽包。

本发明的均温加氢反应器适用范围见表1。

表1：均温加氢反应器适用范围

本发明的均温加氢反应器的应用实例如下：

【应用实例1】

甲醇、甲醛与多聚甲醛在强酸性催化剂条件下，1.0MPa、100℃进行反应，反应后的液态混合物料与氢气通过均温加氢反应器的气液分布器、分布帽，使气液介质均匀通过反应器的管程进行催化精制反应，得到合格的聚甲醛二甲醚产品，同时将催化精制反应热通过该反应器壳程的水汽带走。均温反应器管程反应温度120℃，反应压力1.0MPa；壳程饱和锅炉水压力0.08MPa，温度117℃，反应器传热温差3℃，且产品完全达到55%(wt)，高于50%(wt)设计指标，且甲醛含量低于5ppm(wt)，从而表明本发明的均温加氢反应器分布性能好、传热能力强。

【应用实例2】

甲醇、甲醛与多聚甲醛在强酸性催化剂条件下，5.0MPa、110℃进行反应，反应后的液态混合物料与氢气通过均温加氢反应器的气液分布器、分布帽，使气液介质均匀通过反应器的管程进行催化精制反应，得到合格的聚甲醛二甲醚产品，同时将催化精制反应热通过该反应器壳程的水汽带走。均温反应器管程反应温度125℃，反应压力5.0MPa；壳程饱和锅炉水压力0.10MPa，温度120℃，反应器传热温差5℃，且产品完全达到58%(wt)，高于50%(wt)设计指标，且甲醛含量低于4ppm(wt)，从而表明本发明的均温加氢反应器分布性能好、传热能力强。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容已经全部记载在权利要求书中。

Claims (6)

1.一种均温加氢反应器，其特征是包括反应管（10）、壳体（9）、气液分布板（13）、分布帽（14）和下部管口膨胀节（7），所述反应管（10）内装有催化剂，壳体（9）内装有冷却介质，反应管（10）置于壳体（9）内，反应管（10）沿管壳（9）轴向设置，反应管（10）上方设有气液分布板（13）和分布帽（14），下部管口膨胀节（7）设置在反应管（10）下部。

2.根据权利要求1所述的一种均温加氢反应器，其特征在于所述分布帽（14）的数量和位置与反应管（10）一一对应，即每个分布帽（14）与相对应的反应管（10）一一对准。

3.根据权利要求1所述的一种均温加氢反应器，其特征在于所述反应管（10）的上下两端分别焊接在上管板（3）和下管板（5）上，上管板（3）焊接固定在壳体（9）上。

4.根据权利要求1所述的一种均温加氢反应器，其特征在于所述壳体（9）顶部设有进料入口（1），进料入口（1）下方设有分散器（2）。

5.根据权利要求1所述的一种均温加氢反应器，其特征在于所述壳体（9）侧部下方设有冷却流体入口（4），壳体（9）侧部上方设有热流体出口（12）。

6.根据权利要求1所述的一种均温加氢反应器，其特征在于所述下部管口处设有膨胀节（7）和设有下部集合栅（8）。

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