CN111701538A - 一种气相醛加氢反应器用扰动器结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气相醛加氢反应器用扰动器结构，包括管体，所述管体内设有空腔，所述空腔设有第一隔板，所述管体上部一侧设有进气口，下部一侧设有出气口，所述进气口和出气口均位于两个第一隔板之间，两个所述第一隔板之间固定贯穿有多个细管，所述管体上部和下部均设有用于使载热体在管体内外流通的通口，所述管体上设有扰动结构，此气相醛加氢反应器用扰动器结构通过扰动结构，优化了现有技术，使载热体可以从管体两端同时进入空腔中，进一步使管体上部移出的热量和管体下部移出的热量相同，消除管体上部和下部的温度差，更好的避免降低管体上部催化剂的选择性和使用寿命，同时可以避免管体上部温度过高，不利于产物醇的生成。

Description

一种气相醛加氢反应器用扰动器结构

技术领域

本发明涉及化学反应器技术领域，具体为一种气相醛加氢反应器用扰动器结构。

背景技术

醛气相加氢反应是醛气化后与氢气混合进行加氢反应，气相混合醛在Cu/Zn加氢催化剂的作用下，反应生成正丁醇和异丁醇。在醇合成工艺中，醛气相加氢反应器是工艺核心设备，反应器的性能优良与否，直接影响化学反应的效果，和影响产物的分离，而嘉庆反应器的设计，需考虑介质、传热等物理过程和主、副化学反应过程。扰动是在自然或人为的干预下，使事物发生改变。

丙醛气相加氢反应是一个强放热反应，采用Cu/Zn加氢催化剂颗粒，是典型的气-固反应，当反应温度升高，化学平衡向负方向移动，不利于产物丁醇的生成；同时温度升高会促进重组分副产物的生成，降低催化剂的选择性和寿命，因此，需要外界冷源将反应热及时移出，以保证较高的化学平衡常数和催化剂活性。

在丙醛气相加氢反应中得到应用的列管式固定床反应器，类似于列管式换热器，管内装填催化剂，气相混合醛从管体一侧上部进入管内，经过催化剂层反应生成醇后，从另一侧下部排出，管内通入多根用于通载热体的细管，载热体从管体底部进入细管，吸收管体内反应产生的大量热量，然后从管体顶部排出，由于气相混合醛从管体上部进入后就会发生化学反应，放出大量热量，使管体内有热量较高，载热体通过细管先后经过管体下部和上部，载热体经过管体下部不断的吸收热量，其吸热能力会逐渐下降，至管体上部时，载热体吸热能力降低，使得管体上部的热量移出的较少，因此会造成管体上部温度较高，管体上部和下部温差较大，这样不但不利于产物的生成，还降低了上层催化剂的选择性和寿命。为此，我们提出一种气相醛加氢反应器用扰动器结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有可满足能够使管体上部移出的热量和下部移出的热量相同，可以消除管体内上部和下部的温差需求的气相醛加氢反应器用扰动器结构，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种气相醛加氢反应器用扰动器结构，包括管体，所述管体内设有空腔，所述空腔上部和下部均设有第一隔板，两个所述第一隔板和管体内壁之间形成用于盛放Cu/Zn加氢催化剂颗粒的反应腔，所述管体上部一侧设有进气口，下部一侧设有出气口，所述进气口和出气口均位于两个第一隔板之间，两个所述第一隔板之间固定贯穿有多个用于流通载热体的细管，所述管体上部和下部均设有用于使载热体在管体内外流通的通口，所述管体上设有用于使管体上部移出的热量和下部移出的热量相同，从而消除管体内上部和下部的温差的扰动结构，通过扰动结构，优化了现有技术，使载热体可以从管体两端同时进入空腔中，进一步使管体上部移出的热量和管体下部移出的热量相同，消除管体上部和下部的温度差，更好的避免降低管体上部催化剂的选择性和使用寿命，从而当上部催化剂失效时连同下部催化剂一同丢弃，造成材料浪费，增大反应成本，同时可以避免管体上部温度过高，不利于产物醇的生成。

优选的，所述扰动结构包括第二隔板，所述第二隔板设有两个，对称固定在反应腔中部，两个所述第二隔板之间形成连通腔，且两个第二隔板将反应腔分隔为上腔和下腔，所述细管包括上管和下管，所述上管与管体上部的第一隔板和第二隔板固定连通，所述下管与管体下部的第一隔板和第二隔板固定连通，两个所述通口均为载热体从外界进入空腔的载热体进口，所述连通腔内设有用于将进入连通腔内的载热体排出的排放装置，两个所述第二隔板之间设有用于使上腔的反应气体进入下腔的导向装置，使管体上部和下部同时向管体中部的连通腔内进入载热体，消除管体上部和下部的温差。

优选的，所述导向装置包括抽风扇，两个所述第二隔板上均设有通气孔，所述抽风扇的进气端固定连通有进气管，所述进气管通过通气孔与上部第二隔板固定连通，所述抽风扇的出气端固定连通有出气管，所述出气管通过通气孔与下部第二隔板固定连通，所述通气孔处设有防止Cu/Zn加氢催化剂颗粒通过的滤网，便于使上腔中的反应气体导向流入下腔中继续反应直至反应完全而排出。

优选的，所述通气孔位于第二隔板中部，增加进入的气相醛路径，从而增大与催化剂的接触时间，防止部分气相醛未经反应直接进入下腔。

优选的，位于上腔和下腔中部的所述上管和下管靠近滤网的一端均固定连通有弯管，所述弯管与相邻细管固定连通，使中部的热量也能被载热体带走，从而使反应腔内的热量被带走的更加均匀。

优选的，所述排放装置包括排放管，所述管体中部设有载热体出口，所述排放管设在载热体出口处，且排放管一端位于连通腔内，另一端固定连通有抽风机，所述抽风机上设有用于将抽风机固定在管体外壁的支撑板，所述排放管上设有便于对连通腔内的各个位置的载热体均衡抽出排放的辅助装置，所述排放管处设有便于对排出的载热体进行降温的冷却件，便于将吸热后的载热体从连通腔内排出，有利于载热体不断的进入空腔。

优选的，所述辅助装置包括连通头，所述连通头固定在排放管远离抽风机的一端，所述连通头上固定连通有多个抽风管，所述抽风管上均匀设有多个进风孔，所述抽风管远离连通头的一端设有密封块，使连通腔内的各个部分都有进风孔，有利于连通腔内的温度均匀。

优选的，多个所述进风孔分别设在抽风管的上下两侧，使上管和下管中的载热体都可以更快的进入排出管，提高排出效率。

优选的，所述冷却件设为冷却水管，所述冷却水管环绕在排放管外壁，位于管体外侧，通过冷却水管的流动的冷水对排出管中载热体进行降温。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过扰动结构，优化了现有技术，使载热体可以从管体两端同时进入空腔中，进一步使管体上部移出的热量和管体下部移出的热量相同，消除管体上部和下部的温度差，更好的避免降低管体上部催化剂的选择性和使用寿命，从而当上部催化剂失效时连同下部催化剂一同丢弃，造成材料浪费，增大反应成本，同时可以避免管体上部温度过高，不利于产物醇的生成。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明结构局部剖视图；

图3为本发明管体内部结构示意图；

图4为本发明管体内部结构侧视图；

图5为本发明上管结构剖视图；

图6为本发明连通腔内部剖视图；

图7为本发明辅助装置结构示意图；

图8为本发明抽风扇结构示意图

图中：1-管体；2-空腔；3-第一隔板；4-反应腔；5-进气口；6-出气口；7-细管；8-通口；9-扰动结构；10-第二隔板；11-连通腔；12-上腔；13-下腔；14-上管；15-下管；16-载热体进口；17-排放装置；18-导向装置；19-抽风扇；20-通气孔；21-进气管；22-出气管；23-滤网；24-弯管；25-排放管；26-载热体出口；27-抽风机；28-支撑板；29-辅助装置；30-冷却件；31-连通头；32-抽风管；33-进风孔；34-密封块；35-冷却水管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种气相醛加氢反应器用扰动器结构，包括管体1，所述管体1内设有空腔2，所述空腔2上部和下部均设有第一隔板3，两个所述第一隔板3和管体1内壁之间形成用于盛放Cu/Zn加氢催化剂颗粒的反应腔4，所述管体1上部一侧设有进气口5，下部一侧设有出气口6，所述进气口5和出气口6均位于两个第一隔板3之间，两个所述第一隔板3之间固定贯穿有多个用于流通载热体的细管7，所述管体1上部和下部均设有用于使载热体在管体1内外流通的通口8，所述管体1上设有用于使管体1上部移出的热量和下部移出的热量相同，从而消除管体1内上部和下部的温差的扰动结构9。

扰动结构9包括第二隔板10，所述第二隔板10设有两个，对称固定在反应腔4中部，两个所述第二隔板10之间形成连通腔11，且两个第二隔板10将反应腔4分隔为上腔12和下腔13，所述细管7包括上管14和下管15，所述上管14与管体1上部的第一隔板3和第二隔板10固定连通，所述下管15与管体1下部的第一隔板3和第二隔板10固定连通，两个所述通口8均为载热体从外界进入空腔2的载热体进口16，使管体1上部和下部同时向管体1中部的连通腔11内进入载热体，消除管体1上部和下部的温差。

连通腔11内设有用于将进入连通腔11内的载热体排出的排放装置17，所述排放装置17包括排放管25，所述管体1中部设有载热体出口26，所述排放管25设在载热体出口26处，且排放管25一端位于连通腔11内，另一端固定连通有抽风机27，所述抽风机27上设有用于将抽风机27固定在管体1外壁的支撑板28，便于将吸热后的载热体从连通腔11内排出，有利于载热体不断的进入空腔2。

排放管25上设有便于对连通腔11内的各个位置的载热体均衡抽出排放的辅助装置29，所述辅助装置29包括连通头31，所述连通头31固定在排放管25远离抽风机27的一端，所述连通头31上固定连通有多个抽风管32，所述抽风管32上均匀设有多个进风孔33，多个所述进风孔33分别设在抽风管32的上下两侧，使上管14和下管15中的载热体都可以更快的进入排出管，提高排出效率；

抽风管32远离连通头31的一端设有密封块34，使连通腔11内的各个部分都有进风孔33，有利于连通腔11内的温度均匀。

排放管25处设有便于对排出的载热体进行降温的冷却件30，所述冷却件30包括冷却水管35，所述冷却水管35环绕在排放管25外壁，位于管体1外侧，所述冷却水管35设有流动的冷水或冷却液，通过控制冷却水管35一端固定连通的泵，使冷水或冷却液在冷却水管35中流动，从而带中排出管上的部分热量，对排出管中载热体进行降温。

两个所述第二隔板10之间设有用于使上腔12的反应气体进入下腔13的导向装置18，所述导向装置18包括抽风扇19，两个所述第二隔板10上均设有通气孔20，所述通气孔20位于第二隔板10中部，增加进入的气相醛路径，从而增大与催化剂的接触时间，防止部分气相醛未经反应直接进入下腔13；

抽风扇19的进气端固定连通有进气管21，所述进气管21通过通气孔20与上部第二隔板10固定连通，所述抽风扇19的出气端固定连通有出气管22，所述出气管22通过通气孔20与下部第二隔板10固定连通，所述通气孔20处设有防止Cu/Zn加氢催化剂颗粒通过的滤网23，便于使上腔12中的反应气体导向流入下腔13中继续反应直至反应完全而排出；

位于上腔12和下腔13中部的所述上管14和下管15靠近滤网23的一端均固定连通有弯管24，所述弯管24与相邻细管7固定连通，使中部的热量也能被载热体带走，从而使反应腔4内的热量被带走的更加均匀。

工作原理：气相醛通过进气口5进入管体1内部的上腔12中反应，通过控制抽风扇19的抽风速率，使上腔12中的反应气体通过进气孔进入下腔13，从而继续反应，反应完全后通过出气口6排出生成产物，载热体通过管体1上下两端的载热体进口16分别进入多个上管14和下管15中，通过上管14和下管15与两个第二隔板10的固定连通，通过控制抽风机27的吸风速率，使吸热后的载热体进入连通腔11中，通过抽风管32上的进风口进入排出管中，进一步将吸热后的载热体排出至管体1外部，通过排出管外壁的冷却水管35对排出管和流经的载热体进行降温。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种气相醛加氢反应器用扰动器结构，包括管体（1），所述管体（1）内设有空腔（2），所述空腔（2）上部和下部均设有第一隔板（3），两个所述第一隔板（3）和管体（1）内壁之间形成用于盛放Cu/Zn加氢催化剂颗粒的反应腔（4），所述管体（1）上部一侧设有进气口（5），下部一侧设有出气口（6），所述进气口（5）和出气口（6）均位于两个第一隔板（3）之间，两个所述第一隔板（3）之间固定贯穿有多个用于流通载热体的细管（7），所述管体（1）上部和下部均设有用于使载热体在管体（1）内外流通的通口（8），其特征在于：所述管体（1）上设有用于使管体（1）上部移出的热量和下部移出的热量相同，从而消除管体（1）内上部和下部的温差的扰动结构（9）。

2.根据权利要求1所述的一种气相醛加氢反应器用扰动器结构，其特征在于：所述扰动结构（9）包括第二隔板（10），所述第二隔板（10）设有两个，对称固定在反应腔（4）中部，两个所述第二隔板（10）之间形成连通腔（11），且两个第二隔板（10）将反应腔（4）分隔为上腔（12）和下腔（13），所述细管（7）包括上管（14）和下管（15），所述上管（14）与管体（1）上部的第一隔板（3）和第二隔板（10）固定连通，所述下管（15）与管体（1）下部的第一隔板（3）和第二隔板（10）固定连通，两个所述通口（8）均为载热体从外界进入空腔（2）的载热体进口（16），所述连通腔（11）内设有用于将进入连通腔（11）内的载热体排出的排放装置（17），两个所述第二隔板（10）之间设有用于使上腔（12）的反应气体进入下腔（13）的导向装置（18）。

3.根据权利要求2所述的一种气相醛加氢反应器用扰动器结构，其特征在于：所述导向装置（18）包括抽风扇（19），两个所述第二隔板（10）上均设有通气孔（20），所述抽风扇（19）的进气端固定连通有进气管（21），所述进气管（21）通过通气孔（20）与上部第二隔板（10）固定连通，所述抽风扇（19）的出气端固定连通有出气管（22），所述出气管（22）通过通气孔（20）与下部第二隔板（10）固定连通，所述通气孔（20）处设有防止Cu/Zn加氢催化剂颗粒通过的滤网（23）。

4.根据权利要求3所述的一种气相醛加氢反应器用扰动器结构，其特征在于：所述通气孔（20）位于第二隔板（10）中部。

5.根据权利要求3所述的一种气相醛加氢反应器用扰动器结构，其特征在于：位于上腔（12）和下腔（13）中部的所述上管（14）和下管（15）靠近滤网（23）的一端均固定连通有弯管（24），所述弯管（24）与相邻细管（7）固定连通。

6.根据权利要求2所述的一种气相醛加氢反应器用扰动器结构，其特征在于：所述排放装置（17）包括排放管（25），所述管体（1）中部设有载热体出口（26），所述排放管（25）设在载热体出口（26）处，且排放管（25）一端位于连通腔（11）内，另一端固定连通有抽风机（27），所述抽风机（27）上设有用于将抽风机（27）固定在管体（1）外壁的支撑板（28），所述排放管（25）上设有便于对连通腔（11）内的各个位置的载热体均衡抽出排放的辅助装置（29），所述排放管（25）处设有便于对排出的载热体进行降温的冷却件（30）。

7.根据权利要求6所述的一种气相醛加氢反应器用扰动器结构，其特征在于：所述辅助装置（29）包括连通头（31），所述连通头（31）固定在排放管（25）远离抽风机（27）的一端，所述连通头（31）上固定连通有多个抽风管（32），所述抽风管（32）上均匀设有多个进风孔（33），所述抽风管（32）远离连通头（31）的一端设有密封块（34）。

8.根据权利要求7所述的一种气相醛加氢反应器用扰动器结构，其特征在于：多个所述进风孔（33）分别设在抽风管（32）的上下两侧。

9.根据权利要求6所述的一种气相醛加氢反应器用扰动器结构，其特征在于：所述冷却件（30）设为冷却水管（35），所述冷却水管（35）环绕在排放管（25）外壁，位于管体（1）外侧。

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