CN103877920B - 甲醇制备混合芳烃的反应装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种甲醇制备混合芳烃的反应装置，包括甲醇蒸发器、反应器本体、压缩机、气体换热器及气液分离器。甲醇蒸发器通过管道连接于反应器本体，反应器本体通过管道连接于气体换热器的进口，气体换热器的出口通过管道连接于气液分离器的进口，气液分离器的出口通过管道连接于压缩机的进口，压缩机的出口连接于甲醇蒸发器。反应器本体内设有换热单元，换热单元为热管式换热器。本发明结构简单，降低成本，回收热能，采用小功率的压缩机便可将反应器本体中的热量带出，节省电能，延长了压缩机的使用寿命。

Description

甲醇制备混合芳烃的反应装置
技术领域
本发明涉及化工反应装置技术领域，特别是涉及一种甲醇制备混合芳烃的反应装置。
背景技术
在甲醇制备芳烃过程中，原料甲醇经预热、汽化后加热至170～300℃后进入脱水反应器中，然后进入330～450℃的转化反应器中。高温的反应器首先用采用原料甲醇冷却(即是通过气体换热器及压缩机等进行循环冷却)，然后经过其它可以回收热能的设备，最终通过循环水或空气进行冷凝。
但是，在甲醇制混合芳烃的反应器中，原料甲醇完全转化的反应热高达1.6MJ/Kg。传统的反应器通过循环气将热量带出，增加了压缩机的工作量，需较大功率的压缩机才能达到降低反应器温度的效果，亦使大部分热量成为无法回收的废热。此外，有些反应器为流化床或管式反应器，而流化床或管式反应器将大幅增加成本，且技术难度极大、不易量化生产。
发明内容
基于此，有必要针对现有技术的缺点的问题，提供一种甲醇制备混合芳烃的反应装置，该反应装置结构简单，降低成本，回收热能，延长压缩机的使用寿命。
一种甲醇制备混合芳烃的反应装置，包括甲醇蒸发器、反应器本体、压缩机、气体换热器及气液分离器，所述甲醇蒸发器通过管道连接于所述反应器本体，所述反应器本体的出口通过管道连接于所述气体换热器的第一进口，所述气体换热器的第一出口通过管道连接于所述气液分离器的进口，所述气液分离器的出口通过管道与所述气体换热器的第二进口连通，所述气体换热器的第二出口通过管道与所述反应器本体的进气口连通；
所述反应器本体内设有换热单元，所述换热单元为热管式换热器；所述热管式换热器连接有甲醇预热器和闪蒸器；
所述热管式换热器具有两层结构，所述两层结构包括内层和外层，所述内层为进液层，所述外层为保温层，所述进液层与保温层构成一容置腔体，所述容置腔体用于容置原料甲醇；
所述甲醇预热器通过管道连接于所述进液层，所述闪蒸器通过管道连接于所述保温层。
在其中一个实施例中，所述热管式换热器上设有螺旋状热管，所述螺旋状热管用于加热所述进液层及容置腔体内的原料甲醇。
在其中一个实施例中，所述热管式换热器为一个或多个。
在其中一个实施例中，还包括翅片，多个所述翅片均匀分布于所述热管式换热器的表面。
在其中一个实施例中，所述反应器本体的侧部设有一进口及一出口，所述进口通过管道连接于所述甲醇预热器；所述出口通过管道连接于所述闪蒸器。
上述一种甲醇制备混合芳烃的反应装置，结构简单、设计合理，所述反应器本体内设有热管式换热器，通过热管式换热器回收反应本体内部分热能，降低循环气量，降低了压缩机的工作量。采用小功率的压缩机便可将反应器本体中的热量带出，节省电能，降低了成本，延长了压缩机的使用寿命。
所述热管式换热器的进液层与甲醇预热器连通，原料甲醇预热后进入反应本体的热管式换热器中，吸收反应器的部分热量后部分汽化并通过管道进入闪蒸器中，降低了通过压缩机的循环气量。
附图说明
图1为一实施例的甲醇制备混合芳烃的反应装置的结构示意图。
以下是本发明零部件符号标记说明：
甲醇蒸发器10、反应器本体20、压缩机30、气体换热器40、气液分离器50、甲醇预热器60、闪蒸器70、换热单元80、进液层81、保温层82、翅片83。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，解析本发明的优点与精神，藉由以下结合附图与具体实施方式对本发明的详述得到进一步的了解。
如图1所示，其为一实施例的甲醇制备混合芳烃的反应装置100的结构示意图，包括：甲醇蒸发器10、反应器本体20、压缩机30、气体换热器40及气液分离器50。甲醇蒸发器10通过管道连接于反应器本体20的进气口，反应器本体20的出气口通过管道连接于气体换热器40的第一进口，气体换热器40的第一出口通过管道连接于气液分离器50的进口，气液分离器50的出口通过管道连接于压缩机30的进口，压缩机30的出口通过管道与气体换热器40的第二进口连通，气体换热器40的第二出口通过管道与反应器本体20的进气口连通。本实施例中，气体换热器40的第一进口与其第一出口对应连接，使得从气体换热器40的第一进口输入的气体经过气体换热器40的处理后由气体换热器40的第一出口输出。同理，气体换热器40的第二进口与其第二出口对应连接，使得从气体换热器40的第二进口输入的气体经过气体换热器40的处理后由气体换热器40的第二出口输出。
原料甲醇经过甲醇蒸发器10进入所述反应器本体20中，再从反应器本体20底部的出气口进入所述气体换热器40中进行热量交换，然后从气体换热器40中进入所述气液分离器50中，最后进入所述压缩机30中进行压缩冷却，压缩冷却后的甲醇再次通过气体换热器40后进入反应器本体20，通过甲醇气体的循环将反应器本体20中的热量部分带出。
该反应器本体20内设有换热单元80。本实施例中，该换热单元80为热管式换热器，换热单元80的数量可根据需要设置。
换热单元80包括位于内层的进液层81和位于外层的保温层82，进液层81用于输入原料甲醇经过甲醇蒸发器10处理后转化成的甲醇气体，保温层82用于隔绝与反应器本体20之间的热量传递，避免过度吸热造成反应器本体20内的温度过低。进液层81与保温层82构成容置腔体，该容置腔体用于收容原料甲醇经过甲醇蒸发器10处理后转化成的甲醇气体。
更优的，所述热管式换热器上还设有螺旋状热管(图未示)，螺旋状热管用于加热进液层81，使得将螺旋状热管发出的热量传递给容置腔体(图未标)内的甲醇气体。所述热管式换热器的表面均匀分布有多个翅片83，翅片83起到散热作用。其中所述热管式换热器的尺寸以及其表面的翅片83的个数可根据反应器本体20内的发热量的多少进行适应性调整，避免过度散热造成反应器内温度过低。
热管式换热器连接有甲醇预热器60和闪蒸器70。甲醇预热器60通过管道连接于所述进液层81，闪蒸器70通过管道连接于所述保温层82。
反应器本体20的侧部设有一进口及一出口。所述进口通过管道连接于所述甲醇预热器60；所述出口通过管道连接于所述闪蒸器70。
原料甲醇经过甲醇预热器60进入热管式换热器内的的进液层81中，并通过螺旋状热管进行加热后进入所述容置腔体中，然后吸收反应热后部分汽化后进入所述闪蒸器70中，通过此循环吸收反应器本体20内的部分热能，降低压缩机30的工作量。
在使用本发明时，原料甲醇分开两部分别从所述甲醇蒸发器10进入所述反应器本体20中及从所述甲醇预热器60中进入反应器本体20中的热管式换热器中。一部分原料甲醇经甲醇蒸发器10进入所述反应器本体20中，从反应器本体20底部的出口进入所述气体换热器40中并进行热量交换，再从气体换热器40中进入所述气液分离器50中，然后进入所述压缩机30中进行压缩，压缩后的甲醇再次通过气体换热器40后进入反应器本体20，通过循环气将反应器本体20中的热量部分带出。同时，另一部分原料甲醇经过甲醇预热器60进入热管式换热器内的的进液层81中，并通过螺旋状热管进行加热后进入容置腔体中，然后吸收反应热后部分汽化后进入所述闪蒸器70中，通过此循环吸收反应器本体20内的部分热能，降低压缩机30的工作量。
综上所述，上述一种甲醇制备混合芳烃的反应装置，结构简单、设计合理，所述反应器本体20内设有热管式换热器，通过热管式换热器回收反应本体内部分热能，降低循环气量，降低了压缩机30的工作量。采用小功率的压缩机30便可将反应器本体20中的热量带出，节省电能，降低了成本，延长了压缩机30的使用寿命。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种甲醇制备混合芳烃的反应装置，其特征在于，包括甲醇蒸发器、反应器本体、压缩机、气体换热器及气液分离器，所述甲醇蒸发器通过管道连接于所述反应器本体的进气口，所述反应器本体的出口通过管道连接于所述气体换热器的第一进口，所述气体换热器的第一出口通过管道连接于所述气液分离器的进口，所述气液分离器的出口通过管道连接于所述压缩机的进口，所述压缩机的出口通过管道与所述气体换热器的第二进口连通，所述气体换热器的第二出口通过管道与所述反应器本体的进气口连通；
所述反应器本体内设有换热单元，所述换热单元为热管式换热器；所述热管式换热器连接有甲醇预热器和闪蒸器；
所述热管式换热器具有两层结构，所述两层结构包括内层和外层，所述内层为进液层，所述外层为保温层，所述进液层与保温层构成一容置腔体，所述容置腔体用于容置原料甲醇；
所述甲醇预热器通过管道连接于所述进液层，所述闪蒸器通过管道连接于所述保温层。
2.根据权利要求1所述的一种甲醇制备混合芳烃的反应装置，其特征在于，所述热管式换热器上设有螺旋状热管，所述螺旋状热管用于加热所述进液层及容置腔体内的原料甲醇。
3.根据权利要求1所述的一种甲醇制备混合芳烃的反应装置，其特征在于，所述热管式换热器为一个或多个。
4.根据权利要求1所述的一种甲醇制备混合芳烃的反应装置，其特征在于，还包括翅片，多个所述翅片均匀分布于所述热管式换热器的表面。
5.根据权利要求1所述的一种甲醇制备混合芳烃的反应装置，其特征在于，所述反应器本体的侧部设有一进口及一出口，所述进口通过管道连接于所述甲醇预热器；所述出口通过管道连接于所述闪蒸器。
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