CN203648501U

CN203648501U - 一种波纹板式均温加氢反应器

Info

Publication number: CN203648501U
Application number: CN201320751690.5U
Authority: CN
Inventors: 吕帆; 洪正鹏; 张结喜
Original assignee: NANJING GOODCHINA CHEMICAL TECHNOLOGIES Co Ltd
Current assignee: NANJING GOODCHINA CHEMICAL TECHNOLOGIES Co Ltd
Priority date: 2013-11-25
Filing date: 2013-11-25
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2023-11-25

Abstract

一种波纹板式均温加氢反应器，其特征是包括上联箱环管（5）、催化剂床层（6）、波纹板（7）、下部入口（8）、下联箱环管（9）、筒体（14）和上部出口（16）。本波纹板式均温加氢反应器突破过去一贯使用的多段绝热冷激移热结构，采用波纹板传热结构，更有利于传热，有利于气液固相混合，使反应均匀高效进行。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，整个床层的温度由波纹板内冷流系统的温度、压力以及流量加以调节，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。

Description

一种波纹板式均温加氢反应器

技术领域

本实用新型涉及加氢反应器技术领域，尤其是一种波纹板式均温加氢反应器。

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，其中固定床反应器采用的最多，如图1所示，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如图2所示的催化剂在管程，水在壳程的管壳式水冷反应器，解决上述加氢反应器存在的问题，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。

由于反应管为光滑管壁，必然会存在一定流体“壁短路效应”，也即影响流体与催化剂充分接触反应的机会，这也就必然影响催化剂反应的效率。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种波纹板式均温加氢反应器，以克服上述缺陷，达到提高催化剂寿命、提高反应效率等效果。

本实用新型的技术方案是：

一种波纹板式均温加氢反应器，包括上联箱环管5、催化剂床层6、波纹板7、下部入口8、下联箱环管9、筒体14和上部出口16，所述催化剂床层6设置在筒体14内，上联箱环管5和下联箱环管9分别安装在筒体14的上部和下部，上联箱环管5和下联箱环管9之间通过由若干波纹板7构成的冷却介质夹层连通，波纹板7构成的冷却介质夹层内装有冷却介质，波纹板7置于催化剂床层6内，上联箱环管5和下联箱环管9分别与上部出口16和下部入口8连接。

所述筒体14顶部设有上部入口1，上部入口1下方设有分散器2，分散器2下方设有分布帽3和气液分布板4。

所述由若干波纹板7构成的冷却介质夹层分别通过若干短管15与上联箱环管5和下联箱环管9连通汇总。

所述筒体14底部设有底部集合罩12，底部集合罩12下方为出口管10。

所述筒体14底部设有催化剂自卸孔11，筒体14上部设有人孔17。

所述波纹板7通过支架13安装在筒体14内部。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的波纹板式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，采用本实用新型的波纹板式均温加氢反应器，整个床层的温度由波纹板内冷流系统的温度、压力以及流量加以调节，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、本实用新型的波纹板式均温加氢反应器采用波纹板作为冷却单元（催化剂装于板间），其优点在于：

（1）波纹板由于其表面的凹凸波浪形，增加了流体在板表面与催化剂主体的湍流扰动，从而较一般平面传热提高传热系数15～30%，也即增强了15～30%的移热能力。

（2）由于波纹板面的凹凸，使流体不断扩大与缩小，不断改变流体的方向，因而减少了流体的“壁短路效应”，增加了流体与催化剂的接触与扰动，提高了反应的效率和催化剂的利用率，这一优点对于气固液三相加氢反应尤为有利。

（3）由于波纹板所占体积小，由其构成的反应器较之其他管式反应器的催化剂装填量增加10～20%，而板材价格较之管材价格低，因此多种有利因素叠加后，本实用新型的波纹板式均温加氢反应器的造价较之其他同样产能反应器的造价低20～30%。

3、采用反应器顶部分布板13和分布帽14，有效地控制好气相和液相能够均匀地分布到整个催化剂床层，使全部催化剂均匀有效地进行加氢反应。

4、本实用新型的波纹板式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，本实用新型的波纹板式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0.5～5.0吨蒸汽/吨产品，大大提高了运行的经济效益。

附图说明

图1是背景技术中固定床反应器的结构示意图。

图2是背景技术中管壳式水冷反应器的结构示意图。

图3是本实用新型的波纹板式均温加氢反应器的结构示意图。

图3中：1上部入口、2分散器、3分布帽、4气液分布板、5上联箱环管、6催化剂床层、7波纹板、8下部入口、9下联箱环管、10出口管、11催化剂自卸孔、12底部集合罩、13支架、14筒体、15短管、16上部出口、17人孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述：

如图3，一种波纹板式均温加氢反应器，包括上联箱环管5、催化剂床层6、波纹板7、下部入口8、下联箱环管9、筒体14和上部出口16，所述催化剂床层6设置在筒体14内，上联箱环管5和下联箱环管9分别安装在筒体14的上部和下部，上联箱环管5和下联箱环管9之间通过由若干波纹板7构成的冷却介质夹层连通，波纹板7构成的冷却介质夹层内装有冷却介质，波纹板7置于催化剂床层6内，上联箱环管5和下联箱环管9分别与上部出口16和下部入口8连接。

筒体14顶部设有上部入口1，上部入口1下方设有分散器2，分散器2下方设有分布帽3和气液分布板4。

由若干波纹板7构成的冷却介质夹层分别通过若干短管15与上联箱环管5和下联箱环管9连通汇总。

筒体14底部设有底部集合罩12，底部集合罩12下方为出口管10。

筒体14底部设有催化剂自卸孔11，筒体14上部设有人孔17。

波纹板7通过支架13安装在筒体14内部。

本实用新型的工作原理和工作过程如下：

如图3所示，本实用新型的波纹板式均温加氢反应器，主要由装有催化剂的筒体14和装有冷却介质（如水等）波纹板7，以及气液分布板4、分布帽3等部件构成。波纹板内通有冷却剂（如水），通过短管15和上联箱环管5和下联箱环管9连接，形成移热冷却系统，该系统由支架13承重。加氢反应物料由上部入口1进入，经分散器2分散，再经安装在筒体14上的分布板4和固定其上的分布帽3，将流体物料均匀地分布于整个催化剂床层6上自上而下进行加氢反应，然后反应物料由底部集合罩12经出口管10出反应器。冷却流体则由下部入口8进入，经波纹板自下而上由上部出口16去汽包。在反应器上部封头处还设有人孔17，下部设有催化剂自卸孔11。

本实用新型的波纹板式均温加氢反应器适用范围见表1。

表1：波纹板式均温加氢反应器适用范围

采用本实用新型的波纹板式均温加氢反应器的应用实例如下：

【应用实例1】

2.5MPa、180℃的50%草酸酯甲醇溶液与3.0MPa、250℃氢气（氢气与草酸酯的摩尔比为50）通过波纹板式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加氢反应，得到乙二醇(EG)产品，同时将催化加氢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180～250℃，反应压力2.0MPa；壳程饱和锅炉水压力1.6～2.5MPa，温度205～225℃，反应器平均传热温差25℃，副产蒸汽量4.5t/tEG,且草酸酯转化率97.5%以上，乙二醇收率达到95%以上，从而表明本实用新型的波纹板式均温加氢反应器分布性能好、传热能力强。

【应用实例2】

2.5MPa、180℃的50%草酸酯甲醇溶液与3.0MPa、225℃氢气（氢气与草酸酯的摩尔比为100）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加氢反应，得到乙二醇(EG)产品，同时将催化加氢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180～240℃，反应压力2.0MPa；壳程饱和锅炉水压力1.6～2.5MPa，温度205～225℃，反应器平均传热温差20℃，副产蒸汽量4.0t/tEG,且草酸酯转化率98.5%以上，乙二醇收率达到96%以上，从而表明本实用新型的波纹板式均温加氢反应器分布性能好、传热能力强。

【应用实例3】

4.5MPa、160℃的60%草酸酯甲醇溶液与5.0MPa、250℃氢气（氢气与草酸酯的摩尔比为50）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加氢反应，得到乙二醇(EG)产品，同时将催化加氢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180～240℃，反应压力4.0MPa；壳程饱和锅炉水压力1.6～2.0MPa，温度205～215℃，反应器平均传热温差25℃，副产蒸汽量4.2t/tEG,且草酸酯转化率98.0%以上，乙二醇收率达到95%以上，从而表明本实用新型的波纹板式均温加氢反应器分布性能好、传热能力强。

【应用实例4】

4.5MPa、160℃的60%草酸酯甲醇溶液与5.0MPa、225℃氢气（氢气与草酸酯的摩尔比为100）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加氢反应，得到乙二醇(EG)产品，同时将催化加氢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180～240℃，反应压力4.0MPa；壳程饱和锅炉水压力1.6～2.0MPa，温度205～215℃，反应器平均传热温差20℃，副产蒸汽量4.0t/tEG,且草酸酯转化率98.5%以上，乙二醇收率达到95.5%以上，从而表明本实用新型的波纹板式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实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计构思前提下，本领域中普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容已经全部记载在权利要求书中。

Claims

1.一种波纹板式均温加氢反应器，其特征是包括上联箱环管（5）、催化剂床层（6）、波纹板（7）、下部入口（8）、下联箱环管（9）、筒体（14）和上部出口（16），所述催化剂床层（6）设置在筒体（14）内，上联箱环管（5）和下联箱环管（9）分别安装在筒体（14）的上部和下部，上联箱环管（5）和下联箱环管（9）之间通过由若干波纹板（7）构成的冷却介质夹层连通，波纹板（7）置于催化剂床层（6）内，上联箱环管（5）和下联箱环管（9）分别与上部出口（16）和下部入口（8）连接。

2.根据权利要求1所述的一种波纹板式均温加氢反应器，其特征在于所述筒体（14）顶部设有上部入口（1），上部入口（1）下方设有分散器（2），分散器（2）下方设有分布帽（3）和气液分布板（4）。

3.根据权利要求1所述的一种波纹板式均温加氢反应器，其特征在于所述由若干波纹板（7）构成的冷却介质夹层分别通过若干短管（15）与上联箱环管（5）和下联箱环管（9）连通汇总。

4.根据权利要求1所述的一种波纹板式均温加氢反应器，其特征在于所述筒体（14）底部设有底部集合罩（12），底部集合罩（12）下方为出口管（10）。

5.根据权利要求1所述的一种波纹板式均温加氢反应器，其特征在于所述筒体（14）底部设有催化剂自卸孔（11），筒体（14）上部设有人孔（17）。

6.根据权利要求1所述的一种波纹板式均温加氢反应器，其特征在于所述波纹板（7）通过支架（13）安装在筒体（14）内部。