CN110026132B - 一种双侧移热空心柱型羰化或加氢反应器、使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双侧移热空心柱型羰化或加氢反应器、使用方法，所述换热内管沿轴向套设在空心外管内，所述换热内管的上端具有上弯头，下端具有下弯头，所述上弯头通过内管出水口连通到空心外管的外部，所述下弯头通过内管进水口连通到空心外管的外部，所述空心外管与换热内管之间的空隙用于填充催化剂床层，所述空心外管的上下端分别通过上管板和下管板支承，所述上管板和下管板分别连接在筒体的上部和下部，所述筒体的上端和下端分别连通有出水总管和进水总管。本发明的羰化或加氢反应器，在一定程度上满足了现有乙二醇装置羰化及加氢反应器大型化需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种化工反应器，尤其涉及的是一种双侧移热空心柱型羰化或加氢反应器、使用方法。
背景技术
合成气乙二醇的羰化或加氢的管壳式反应器，目前羰化反应器采用ф32*2换热管，管内装填催化剂，管外用水移热，催化剂装填量少，难以满足装置大型化，一套20万吨乙二醇/年装置的羰化反应器至少需要4台DN4600规格羰化反应器并联运行；目前加氢反应器采用ф57*3换热管，管内装填催化剂，管外用水移热，催化剂装填量少，难以满足装置大型化，一套20万吨乙二醇/年装置的加氢反应器至少需要4台DN4600规格加氢反应器并联运行。现有管壳式反应器工程投资大、现场难以管理，已经严重影响合成气制乙二醇行业大型化发展，而国内在建和报批的合成气制乙二醇项目规模在40～180万吨乙二醇/年，随着乙二醇产能不断扩大及装置规模大型化，急需开发出新型大型化乙二醇羰化及加氢反应器。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：如何提高产量以及控制催化剂床层温度，提供了一种双侧移热空心柱型羰化或加氢反应器、使用方法。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括筒体、上管板、下管板和多个柱型催化反应器；所述催化反应器包括空心外管和换热内管，所述换热内管沿轴向套设在空心外管内，所述换热内管的上端具有上弯头，下端具有下弯头，所述上弯头通过内管出水口连通到空心外管的外部，所述下弯头通过内管进水口连通到空心外管的外部，所述空心外管与换热内管之间的空隙用于填充催化剂床层，所述空心外管的上下端分别通过上管板和下管板支承，所述上管板和下管板分别连接在筒体的上部和下部，所述筒体的上端和下端分别连通有出水总管和进水总管。
设置上下弯头是为了实现水可以从下弯头进入，然后从上弯头引出，确保内部的换热内管内走水移热，空心圆柱形外部及内部均有水移走催化剂床层反应热，确保空心圆柱形催化剂床层不超温，副反应物少，
上弯头和下弯头的内侧角度≥95°，主要防止端部存积蒸汽，出现汽蚀。
沿筒体内部的轴向设置多组左右交错排列的圆缺形折流板。增加水的对流作用，改变水流方向，增加水路径及提高水路流速，提高水路传热系数及换热效果。
作为本发明的优选方式之一，所述筒体的顶部设置有上封头。
作为本发明的优选方式之一，所述上封头上设置有检修人孔和气体进口。
作为本发明的优选方式之一，所述筒体的底部设有下封头。
作为本发明的优选方式之一，所述下封头上设置有气体出口和催化剂自卸口。
作为本发明的优选方式之一，所述下封头内设置有出气帽，所述出气帽位于气体出口上。
作为本发明的优选方式之一，所述空心外管为圆柱型。
一种双侧移热空心柱型羰化或加氢反应器的使用方法，包括以下步骤：
(1)将催化剂床层填充在空心外管与换热内管之间，反应气体由反应器顶部进入，水由反应器下部进入；
(2)水进入反应器后，一部分通过折流板自下而上改变水流方向，另一部分通过换热内管带走催化剂床层的反应热量；
(3)吸热后的水汇聚到出水总管后排出。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明是针对现有换热管为φ32*2的乙二醇羰化反应器及换热管为φ57*3的乙二醇加氢反应器存在不足，开发出双侧移热空心圆柱型的羰化或加氢反应器，如果应用于乙二醇羰化反应，与同规格在运行的管壳式羰化反应器相比，乙二醇产能可以提升50％以上；如果应用于乙二醇加氢反应，与同规格在运行的管壳式加氢反应器相比，乙二醇产能可以提升100％以上，在一定程度上满足了现有乙二醇装置羰化及加氢反应器大型化需求。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是空心外管和换热内管的局部示意图；
图3是本发明的反应过程水路气路流向图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1～3所示，本实施例包括筒体7、上管板4、下管板15、多个柱型催化反应器和分别设置在筒体7上下的上封头3、下封头17；所述催化反应器包括空心外管9和换热内管11，所述换热内管11沿轴向套设在空心外管9内，所述换热内管11的上端具有上弯头5，下端具有下弯头14，所述上弯头5通过内管出水口20连通到空心外管9的外部，所述下弯头14通过内管进水口21连通到空心外管9的外部，所述空心外管9与换热内管11之间的空隙用于填充催化剂床层10，所述空心外管9的上下端分别通过上管板4和下管板15支承，所述上管板4和下管板15分别连接在筒体7的上部和下部，所述筒体7的上端和下端分别连通有出水总管6和进水总管13。
沿筒体7内部的轴向设置多组左右交错排列的圆缺形折流板8。增加水的对流作用，大幅提升换热效率。
本实施例的上弯头5和下弯头14的内侧角度为95°，主要防止端部存积蒸汽，出现汽蚀。
所述上封头3上设置有检修人孔1和气体进口2。便于故障时进入反应器内维修，不用拆除设备。
所述下封头17上设置有气体出口19和催化剂自卸口18。催化剂床层10能轻松卸除。
所述下封头17内设置有出气帽16，所述出气帽16位于气体出口19上。
气体进口2、上封头3、上管板4、空心外管9的内部、下管板15、出气帽16、下封头17、气体出口19组成一个气体通道；如图3空心箭头所示。出水总管6、上管板4、筒体7、折流板8、空心外管9、上弯头5、换热内管11、下弯头14、下管板15、进水总管13等部件形成移走催化剂床层10反应放出热量的水腔12；水路走向如图3实心箭头所示。
水分别通过空心外管9及换热内管11及时移走催化剂床层10内部反应放出的热量。水由下部进水总管13进入壳程，然后分成两部分，一部分水通过折流板8自下而上不断改变水流动方向及提高水侧传热系数，通过空心外管9移走催化剂床层10反应放出热量；另一部分水分成无数股水流通过内管进水口21进入换热内管11移走催化剂床层10内部反应放出的热量，进一步确保床层不超温，吸收床层反应热量的水由内管出水口20流出再与壳程吸热后的水汇集到一起由出水总管6流出反应器。
催化剂床层10内装填Pd/AI2O3系的羰化反应催化剂，完成CO的羰基化反应(CO+CH3ONO→(COOCH3)2+NO+Q放)，并副产0.05～0.12MPa饱和蒸汽，床层温度控制在108～145℃范围内，与同规格在运行的管壳式羰化反应器相比，乙二醇产能可以提升50％以上。
实施例2
本实施例的催化剂床层10内装填所述的催化剂框内装填Cu/Si系催化剂,完成CH3ONO加H2反应(4H2+(COOCH3)2→(OHCH2CH2OH)2+2CH3OH+Q放)，并副产0.5～1.2MPa饱和蒸汽，床层温度控制在170～190℃范围内，与同规格在运行的管壳式加氢反应器相比，乙二醇产能可以提升100％以上。
其他实施方式和实施例1相同。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种双侧移热空心柱型羰化或加氢反应器，其特征在于，包括筒体、上管板、下管板和多个柱型催化反应器；所述催化反应器包括空心外管和换热内管，所述换热内管沿轴向套设在空心外管内，所述换热内管的上端具有上弯头，下端具有下弯头，所述上弯头通过内管出水口连通到空心外管的外部，所述下弯头通过内管进水口连通到空心外管的外部，所述空心外管与换热内管之间的空隙用于填充催化剂床层，所述空心外管的上下端分别通过上管板和下管板支承，所述上管板和下管板分别连接在筒体的上部和下部，所述筒体的上端和下端分别连通有出水总管和进水总管；沿筒体内部的轴向设置多组左右交错排列的圆缺形折流板；所述上弯头和下弯头的内侧角度≥95°；
所述反应器的使用方法，包括以下步骤：
(1)将催化剂床层填充在空心外管与换热内管之间，反应气体由反应器顶部进入，水由反应器下部进入；
(2)水进入反应器后，一部分通过折流板自下而上改变水流方向，另一部分通过换热内管带走催化剂床层的反应热量；
(3)吸热后的水汇聚到出水总管后排出。
2.根据权利要求1所述的一种双侧移热空心柱型羰化或加氢反应器，其特征在于，所述筒体的顶部设置有上封头。
3.根据权利要求2所述的一种双侧移热空心柱型羰化或加氢反应器，其特征在于，所述上封头上设置有检修人孔和气体进口。
4.根据权利要求1所述的一种双侧移热空心柱型羰化或加氢反应器，其特征在于，所述筒体的底部设有下封头。
5.根据权利要求4所述的一种双侧移热空心柱型羰化或加氢反应器，其特征在于，所述下封头上设置有气体出口和催化剂自卸口。
6.根据权利要求5所述的一种双侧移热空心柱型羰化或加氢反应器，其特征在于，所述下封头内设置有出气帽，所述出气帽位于气体出口上。
7.根据权利要求1所述的一种双侧移热空心柱型羰化或加氢反应器，其特征在于，所述空心外管为圆柱型。
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