CN201701921U

CN201701921U - 甲醇合成反应器

Info

Publication number: CN201701921U
Application number: CN2009202926610U
Authority: CN
Inventors: 卢正韬; 王守杰; 甘晓雁
Original assignee: BEIJING AEROSPACE WANYUAN COAL CHEMICAL ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Changzheng Engineering Co Ltd
Priority date: 2009-07-06
Filing date: 2009-12-29
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2019-12-29

Abstract

本实用新型提出了一种甲醇合成反应器，该甲醇合成反应器包括外壳，设置在外壳上的合成气入口和合成气出口，设置在外壳内的反应管，和固定支持反应管的支持板。所述支持板在板的外围以及沿径向方向开有数列蒸汽上升孔(B)，在中间区域开有反应管穿插孔(A)。此外，本实用新型还提出了对于甲醇合成反应器的进气方式的改进。在合成气入口上安装气体分布器，所述气体分布器为一端封闭、另一端打开的圆柱形筒体，并且筒体四周开设有多个长孔和多个短孔，所述短孔设置在打开的端部附近并且其长度约为所述长孔的一半，并且所述短孔在筒体圆周上占据了约90°的角度。

Description

甲醇合成反应器

技术领域

本实用新型涉及一种反应器，更特别地，本实用新型涉及一种甲醇合成反应器。本实用新型可应用于以煤气化生成的合成气为原料合成甲醇的化工领域。

背景技术

甲醇合成反应以含有一氧化碳、二氧化碳和氢的气体作原料，在催化剂的作用下生成甲醇，催化剂在200℃-280℃之间有效，且该反应是一强放热的反应。在目前甲醇生产领域中，管壳式反应器得到较为广泛的应用。在管壳式反应器中，在反应管内置入催化剂，反应管外的壳程充满加热或冷却介质。合成气从反应器的上方进入反应管内，壳程里是沸腾的锅炉水。在催化剂的作用下合成气进行甲醇合成反应，合成反应放出的热量传递给壳程的沸腾水，由水的部分气化带走反应产生的热量，由此保持预定的反应条件。反应器中心部位产生的蒸汽需通过支持板上的蒸汽上升孔，然后上升至蒸汽出口才能排出反应器，完成热量传递。

然而，在现有的反应器中，反应管的布置不合理。图2所示了现有技术的反应器中采用的支持板4的结构，其中附图标记A表示反应管穿插孔，B表示蒸汽上升孔。反应管紧密布置在一个圆形区域中，反应器中心部位产生的蒸汽只能从反应管的间隙向支持板的边缘扩散，要通过布管圆半径的距离才能到达支持板蒸汽上升孔，而在边缘部位的反应管附近产生的蒸汽就可以很快通过蒸汽上升孔B。在负荷高时，产生的蒸汽量增加，由于反应器中心部位产生的蒸汽不能迅速的到达蒸汽上升孔，因此聚集在反应器中心部位，导致中心部位压力上升，使壳程液面呈凹液面。产生的凹液面致使部分反应管外壁不能与水接触而是与蒸汽接触，由于蒸汽的导热系数大大低于水的导热系数，因此与蒸汽接触的这部分反应管中的反应热不能及时传递出去，致使反应管内的温度升高，催化剂烧结失活，使生产的效率下降，同时反应器阻力增加，给生产安全带来危险。

此外，当前的反应器还存在另一个问题。合成气入口直接使合成气通入反应器内，由于合成气通入的流速较大，会使反应器内部上管板上的催化剂分布不均匀，呈V型分布，催化剂局部厚度增加，催化剂没有及时冷却形成硬块，造成催化剂烧结现象，使产量下降。

因此，需要对现有的反应器进行改进，以克服上述缺陷。

实用新型内容

上述问题的解决，是通过本实用新型提出的改进的甲醇合成反应器实现的。

根据本实用新型的第一方面，提出了一种甲醇合成反应器，该甲醇合成反应器包括外壳，设置在外壳上的合成气入口和合成气出口，设置在外壳内的反应管，和固定支持反应管的支持板。该甲醇合成反应器的特征在于，在板的外围以及沿径向方向开有数列蒸汽上升孔，在中间区域开有反应管穿插孔。

优选地，本实用新型的甲醇合成反应器还包括设置在支持板上方的用于放置第一催化剂层的上管板。

优选地，本实用新型的甲醇合成反应器还包括设置在壳体底部的触媒支撑。

优选地，所述触媒支撑上放置第二催化剂层和耐火球层。

优选地，所述合成气入口上安装有气体分布器。

优选地，所述气体分布器为一端封闭、另一端打开的圆柱形筒体，并且筒体四周开设有多个长孔和多个短孔。进一步优选地，所述短孔设置在打开的端部附近并且其长度约为所述长孔的一半，并且所述短孔在筒体圆周上占据了约90°的角度。

根据本实用新型的第二方面，提出了一种甲醇合成反应器，该甲醇合成反应器包括安装在合成气入口上气体分布器，其特征在于，所述气体分布器为一端封闭、另一端打开的圆柱形筒体，并且筒体四周开设有多个长孔和多个短孔，所述短孔设置在打开的端部附近并且其长度约为所述长孔的一半，并且所述短孔在筒体圆周上占据了约90°的角度。

附图说明

图1是根据本实用新型的优选实施例的甲醇反应器的整体结构示意图；

图2是现有甲醇合成反应器中采用的支持板的结构示意图；

图3是根据本实用新型的优选实施例的支持板的结构示意图；

图4是根据本实用新型的优选实施例的气体分布器的结构示意图。

附图标记列表如下：

1、上封头；2、上管板；3、蒸汽出口；4、支持板；5、反应管；6、水进口；7、耐火球；8、触媒支撑；9、合成气出口；10、人孔；11、卸料口；12、裙座；13、下封头；14、下管板；15、筒体；16、气体分布器；17、合成气入口；A、反应管穿插孔；B、蒸汽上升孔。

具体实施方式

下面将参照附图并结合本实用新型的优选实施例对本实用新型做详细的描述。

图1示出了本实用新型的甲醇合成反应器的优选实施例。如图1所示，本实用新型的甲醇反应器包括：上封头1、上管板2、蒸汽出口3、支持板4、反应管5、水进口6、耐火球7、触媒支撑8、合成气出口9、人孔10、卸料口11、裙座12、下封头13、下管板14、筒体15、气体分布器16、合成气入口17。

其中，上封头1与上管板2、筒体15、下管板14、下封头13、裙座12组成整个反应器框架，在上封头1上设置合成气入口17和气体分布器16。在上管板2的上部放置高为300～500mm的催化剂层，上管板2与支持板4、下管板14中的对应的反应管穿装孔A内插入反应管5，上管板2与下管板14间设置2到3块支持板4。其中反应管5被布置在大致圆形的区域内，下管板14的下部设置100～200mm的催化剂层和直径由小到大的耐火球7，下封头13底部设有卸料口11和触媒支撑8，触媒支撑8内部设有人孔10和合成气出口9。筒体15上设有蒸汽出口3和水进口6。

本实用新型的甲醇合成反应器的工作原理如下：合成气从合成气入口17经气体分布器16进入反应器内，经过上管板2上的催化剂层进行初步反应。之后进入反应管5内，反应管5中放有催化剂，合成气在其中进一步反应。最后通过下管板14下方的催化剂层，再次进行反应，合成气然后通过耐火球层从合成气出口9，离开反应器。水从水进口6进入反应器内，吸收反应热以维持反应温度，产生的蒸汽从支持板4的蒸汽上升孔B升至蒸汽出口3。

接下来将参照附图3和4详细的说明本实用新型相对于现有技术的改进之处。

首先，本实用新型改变了反应管的布置结构。

反应管布置结构的变化具体体现在支持板的结构上，现有技术的支持板只在板的四周开有蒸汽上升孔，支持板中心部位所开孔为反应管穿插孔，在反应的过程中，管外的壳程充满水，由水的汽化带走反应产生的热量，维持反应温度。而本实用新型所采用的支持板，如图3所示，在反应管穿插孔A紧密布置的圆形区域中沿径向的多个(例如，在当前实施例中为8个)方向增设了蒸汽上升孔B的位置。因此，本实用新型采用的支持板4在板的外围以及沿径向方向开有数列蒸汽上升孔(B)，在中间区域开有反应管穿插孔(A)。

这样反应器中心部位产生的蒸汽可以通过较近的距离到达支持板蒸汽上升孔，进而可以快速的上升至蒸汽出口，带走反应热。这样，即使在负荷高时，也不会造成蒸汽聚集在反应器中心部位，导致中心部位压力上升，使壳程液面呈凹液面。从而保证了安全、高效的生产。避免催化剂烧结同时也提高了反应速率。

此外，本实用新型改进了合成气的进气方式。

本实用新型在合成气入口处设置气体分布器16。如图4所示，气体分布器16整体结构为一下端封闭，上端开放的圆筒。在圆筒壁上开有数目不等的长孔和短孔，其中，短孔位于圆筒的上半部，即靠近开放的上端，长孔在气体分布器16的圆筒壁的整个轴向长度上延伸。长孔的数目可以是15-30个，而短孔的数目可以是5-10个。例如，在当前的实施例中，长孔为27个，短孔为9个。短孔的长度约为长孔长度的1/2，短孔在圆周分布的角度范围约为90°。

该气体分布器在使用时，倾斜放置，气体分布器未封闭的一端连接到合成气入口17，并且使开有短孔的圆周部分直接面对催化剂层。这样可以减少直接面向催化剂层的气量。从而避免带有一定流速的入反应器气流直接吹到堆积在上管板表面的催化剂上，而是均匀分布到催化剂的整个横截面上，避免催化剂移位造成催化剂烧结，延长催化剂的寿命并增加甲醇产量。

以上已经结合优选实施例对本实用新型作出了详细的描述。然而，以上的说明仅仅是用来解释本实用新型的原理并且给出示例性的实施方式，并非用于限定本实用新型的范围。通过对以上内容的研读，本领域的技术人员可以在不背离本实用新型的实质和范围的情况下，对本实用新型作出各种修改和变形。所有这些修改和变形都应当落入由权利要求定义的本实用新型的范围之内。

Claims

1.一种甲醇合成反应器，包括：

外壳；

设置在所述外壳的壳壁上的合成气入口(17)和合成气出口(9)；

设置所述外壳内的反应管(5)；和

固定支持所述反应管(5)的支持板(4)，

其特征在于，所述支持板(4)在板的外围以及沿径向方向开有数列蒸汽上升孔(B)，在中间区域开有反应管穿插孔(A)。

2.根据权利要求1所述的甲醇合成反应器，还包括设置在支持板(4)上方的用于放置第一催化剂层的上管板(2)。

3.根据前述任一权利要求所述的甲醇合成反应器，还包括设置在壳体底部的触媒支撑(8)。

4.根据权利要求3所述的甲醇合成反应器，其中所述触媒支撑(8)上放置第二催化剂层和耐火球层(7)。

5.根据权利要求1所述的甲醇合成反应器，其中所述合成气入口(17)上安装有气体分布器(16)。

6.根据权利要求5所述的甲醇合成反应器，其中所述气体分布器(16)为一端封闭、另一端打开的圆柱形筒体，并且筒体四周开设有多个长孔和多个短孔。

7.根据权利要求6所述的甲醇合成反应器，其中所述短孔设置在打开的端部附近并且其长度约为所述长孔的一半，并且所述短孔在筒体圆周上占据了约90°的角度。