CN207667615U - 一种制备2-甲基呋喃的径向反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于一种制备2‑甲基呋喃的径向反应器；包括氢气缓冲罐、气相糠醛缓冲罐和2‑甲基呋喃后续精制装置，氢气缓冲罐和气相糠醛缓冲罐分别与反应器顶部的物料进口相连，反应器底部的物料出口通过管道与2‑甲基呋喃后续精制装置相连，反应器包括壳体，壳体由外向内依次有环形外筒室、催化剂床层和内筒室，环形外筒室和催化剂床层之间设有带小孔的环形外筒壁，催化剂床层的内部设有若干根换热管道，催化剂床层和内筒室之间设有带小孔的环形内筒壁，壳体的顶部设有物料进口和蒸汽出口，物料进口与环形外筒室的顶部相连，蒸汽出口通过汽包与换热管道的顶部相连；具有阻力小、反应速率快、不易出现故障，反应稳定、副产蒸汽的优点。
Description
技术领域
本实用新型属于2-甲基呋喃生产技术领域，具体涉及一种制备2-甲基呋喃的径向反应器。
背景技术
目前市场上糠醛加氢生产2-甲基呋喃的反应器都是轴向绝热反应器，反应时，流体沿轴向自上而下流经催化剂床层，床层与外界无热交换。轴向反应器存在床层阻力大，催化剂颗粒大，扩散阻力大，温降变化梯度大，后期还会出现催化剂床层分布不均，反应不均衡，局部超温，催化剂烧结，降低催化剂使用寿命，影响产品质量和产量等问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺陷而提供一种结构简单、设计合理、能够有效降低床层阻力、提高反应效率、及时移出床层反应换热、降低扩散阻力、使床层基本处于恒温状态、避免后期出现催化剂床层分布不均、反应不均衡、局部超温和催化剂烧结的现象，从而提高催化剂使用寿命，产品质量和产量的一种制备2-甲基呋喃的径向反应器。
本实用新型的目的是这样实现的：包括氢气缓冲罐、气相糠醛缓冲罐和2-甲基呋喃后续精制装置，所述氢气缓冲罐和气相糠醛缓冲罐分别与反应器顶部的物料进口相连，反应器底部的物料出口通过管道与2-甲基呋喃后续精制装置相连，所述反应器包括壳体，壳体由外向内依次有环形外筒室、催化剂床层和内筒室，环形外筒室和催化剂床层之间设有带小孔的环形外筒壁，催化剂床层的内部设有若干根换热管道，催化剂床层和内筒室之间设有带小孔的环形内筒壁，壳体的顶部设有物料进口和蒸汽出口，物料进口与环形外筒室的顶部相连，蒸汽出口通过汽包与换热管道的顶部相连；壳体的底部设有物料出口、底部给水口和催化剂卸料口，底部给水口通过水室与换热管道的底部相连，物料出口与内筒室的底部相连通，催化剂卸料口与催化剂床层的底部相连；所述蒸汽出口通过蒸汽调节阀与蒸汽管网相连，底部给水口通过管道与供水管网相连；所述蒸汽出口和蒸汽调节阀之间设有压力表；所述压力表与控制器的输入端相连，控制器的输出端与蒸汽调节阀相连。
优选地，所述环形外筒壁和环形内筒壁的表面均匀分布有小孔。
优选地，所述换热管道竖向均布于催化剂床层内。
优选地，所述换热管道呈环状均布于催化剂床层内。
优选地，所述反应器内设置有2～4根竖向热电偶，竖向热电偶呈环状均布于催化剂床层内；竖向热电偶上竖向均布有多个测温点。
按照上述方案制成的一种制备2-甲基呋喃的径向反应器，气体原料过催化剂床层走径向流道，大大缩短了气体流程，增大了气体原料与催化剂的接触截面积，相比传统反应器大大降低了反应器阻力，降低了能耗，提高了反应速率；同时由于其内部设置环形外筒壁和环形内筒壁，可有效防止物料偏流或者物料中气相集聚等现象，保证了物料在反应器内混合的均匀性，保证了反应效果，提高了糠醛的转化率，降低了消耗；同时催化剂床层内设换热管道，可及时将物料反应放出的热量移出，保证床层温度恒定，防止物料在反应器内超温发生聚合反应结焦，避免了消耗升高以及停产检修，降低了检修成本及人员劳动强度；同时反应放出的热量被除氧水吸收，在降低能耗的同时，副产蒸汽，达到了节能的目的；具有阻力小、反应速率快、不易出现故障，反应稳定、副产蒸汽的优点。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型的控制关系原理图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部件。为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。
如图1、2所示，本实用新型包括氢气缓冲罐1、气相糠醛缓冲罐2和2-甲基呋喃后续精制装置12，所述氢气缓冲罐1和气相糠醛缓冲罐2分别与反应器顶部的物料进口4相连，反应器底部的物料出口11通过管道与2-甲基呋喃后续精制装置12相连，所述反应器包括壳体20，壳体20由外向内依次有环形外筒室5、催化剂床层7和内筒室10，环形外筒室5和催化剂床层7之间设有带小孔的环形外筒壁6，催化剂床层7的内部设有若干根换热管道8，催化剂床层7和内筒室10之间设有带小孔的环形内筒壁9，壳体20的顶部设有物料进口4和蒸汽出口17，物料进口4与环形外筒室5的顶部相连，蒸汽出口17通过汽包16与换热管道8的顶部相连；壳体20的底部设有物料出口11、底部给水口14和催化剂卸料口21，底部给水口14通过水室15与换热管道8的底部相连，物料出口11与内筒室10的底部相连通，催化剂卸料口21与催化剂床层7的底部相连；所述蒸汽出口17通过蒸汽调节阀18与蒸汽管网19相连，底部给水口14通过管道与供水管网13相连；所述蒸汽出口17和蒸汽调节阀18之间设有压力表24；所述压力表24与控制器3的输入端相连，控制器3的输出端与蒸汽调节阀18相连。所述环形外筒壁6和环形内筒壁9的表面均匀分布有小孔。所述换热管道8竖向均布于催化剂床层7内。所述换热管道8呈环状均布于催化剂床层7内。所述反应器内设置有2～4根竖向热电偶22，竖向热电偶22呈环状均布于催化剂床层7内；竖向热电偶22上竖向均布有多个测温点23。
一种利用径向反应器制备2-甲基呋喃的方法，该方法包括如下步骤：
步骤一：从氢气缓冲罐1来的温度为70～100℃、压力为0.07～0.1Mpa的氢气和从气相糠醛缓冲罐2来的温度为80～150℃、压力为0.07～0.1Mpa的气相糠醛通过物料进口4进入环形外筒室5内；
步骤二：氢气和气相糠醛进入环形外筒室5后通过经过环形外筒壁6进入到催化剂床层7内，在铜系催化剂参与下，气相糠醛和氢气反应生成气相2-甲基呋喃，上述反应过程中释放大量的反应热，反应热与换热管道8进行换热，使换热管道8内的除氧水吸收热量生成饱和蒸汽；所述的铜系催化剂为CuO-氧化硅催化剂、CuO-氧化铝催化剂或CuO-硅铝复合氧化物催化剂之一；
步骤三：气相2-甲基呋喃经环形内筒壁9上的小孔进入内筒室10内，经物料出口11进入2-甲基呋喃后续精制装置12中进行后续处理；所述的通过物料出口11的气相2-甲基呋喃的温度为：175～184℃；
步骤四：供水管网13内的除氧水通过底部给水口14和水室15进入换热管道8内，进入换热管道8内的除氧水带走催化剂床层7内的反应热，并生成饱和蒸汽，饱和蒸汽由汽包16、蒸汽出口17和蒸汽调节阀18进入蒸汽管网19中，供企业其他需要蒸汽工段的地方使用；所述供水管网13内的除氧水压力为0.5MPa，温度为105℃；
步骤五：竖向热电偶22上的测温点23实时监测催化剂床层7的温度，使催化剂床层7温度为175～184℃；催化剂床层7内的温度与蒸汽压力为正比；当测温点23检测的温度高于184℃时蒸汽压力升高，压力表24检测的压力大于1.1MPa，此时压力表24将压力信号反馈给控制器3，控制器3将信号传给蒸汽调节阀18，蒸汽调节阀18开度增大，送往蒸汽管网19的蒸汽量增多，反应器内传热增加，直至催化剂床层7温度恢复至175～184℃为止；当测温点23检测的温度低于175℃时蒸汽压力降低，压力表24检测的压力小于0.9MPa，此时压力表24将压力信号反馈给控制器3，控制器3将信号传给蒸汽调节阀18，蒸汽调节阀18开度减小，送往蒸汽管网19的蒸汽量减少，反应器内传热降低，直至催化剂床层7温度恢复至175～184℃为止。
实验例：
采用轴向绝热反应器制备2-甲基呋喃的方法和通过本实用新型的装置及方法生产2-甲基呋喃，其基本情况对比如下：
| 项目 | 轴向绝热反应器 | 本实用新型 |
| 阻力情况 | 20～30KPa | 5～10KPa |
| 床层温度梯度 | 175～250℃ | 175～184℃ |
| 循环冷却水 | 需要 | 不需要 |
| 副产蒸汽 | 无 | 副产1.0MPa蒸汽 |
| 转化率 | 90％ | 96％ |
| 副产物 | 多 | 少 |
| 催化剂使用寿命 | 3个月 | 5个月 |
上表中的阻力情况是指催化剂床层7的阻力情况，循环冷却水是指2-甲基呋喃的冷却方式，由上述表格的内容可知，本实用新型的方法催化剂床层7的阻力小，催化剂床层7温度梯度变化小，产出的产品的转化率高和质量好，且不需要冷却，能够副产蒸汽，催化剂使用寿命长。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“相连”等等应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；也可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。上文的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式、变更和改造均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种制备2-甲基呋喃的径向反应器，包括氢气缓冲罐(1)、气相糠醛缓冲罐(2)和2-甲基呋喃后续精制装置(12)，其特征在于：所述氢气缓冲罐(1)和气相糠醛缓冲罐(2)分别与反应器顶部的物料进口(4)相连，反应器底部的物料出口(11)通过管道与2-甲基呋喃后续精制装置(12)相连，
所述反应器包括壳体(20)，壳体(20)由外向内依次有环形外筒室(5)、催化剂床层(7)和内筒室(10)，环形外筒室(5)和催化剂床层(7)之间设有带小孔的环形外筒壁(6)，催化剂床层(7)的内部设有若干根换热管道(8)，催化剂床层(7)和内筒室(10)之间设有带小孔的环形内筒壁(9)，壳体(20)的顶部设有物料进口(4)和蒸汽出口(17)，物料进口(4)与环形外筒室(5)的顶部相连，蒸汽出口(17)通过汽包(16)与换热管道(8)的顶部相连；壳体(20)的底部设有物料出口(11)、底部给水口(14)和催化剂卸料口(21)，底部给水口(14)通过水室(15)与换热管道(8)的底部相连，物料出口(11)与内筒室(10)的底部相连通，催化剂卸料口(21)与催化剂床层(7)的底部相连；
所述蒸汽出口(17)通过蒸汽调节阀(18)与蒸汽管网(19)相连，底部给水口(14)通过管道与供水管网(13)相连；所述蒸汽出口(17)和蒸汽调节阀(18)之间设有压力表(24)；
所述压力表(24)与控制器(3)的输入端相连，控制器(3)的输出端与蒸汽调节阀(18)相连。
2.根据权利要求1所述的一种制备2-甲基呋喃的径向反应器，其特征在于：所述环形外筒壁(6)和环形内筒壁(9)的表面均匀分布有小孔。
3.根据权利要求1所述的一种制备2-甲基呋喃的径向反应器，其特征在于：所述换热管道(8)竖向均布于催化剂床层(7)内。
4.根据权利要求3所述的一种制备2-甲基呋喃的径向反应器，其特征在于：所述换热管道(8)呈环状均布于催化剂床层(7)内。
5.根据权利要求1所述的一种制备2-甲基呋喃的径向反应器，其特征在于：所述反应器内设置有2～4根竖向热电偶(22)，竖向热电偶(22)呈环状均布于催化剂床层(7)内；竖向热电偶(22)上竖向均布有多个测温点(23)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 453731 Henan Xinxiang Economic Development Zone, Xinxiang City, Henan Province (Xiaoji Town) Patentee after: Henan Xinlianxin Chemical Industry Group Co., Ltd. Address before: 453731 Henan Xinxiang Economic Development Zone Xiaoji Town Henan Xinlianxin Chemical Fertilizer Co., Ltd. Patentee before: Henan XInlianxin Fertiliser Limited Company |
|
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20191127 Address after: 453731 gate 5, east section of Qinglong Road, Langgongmiao Town, Xinxiang County, Xinxiang City, Henan Province Patentee after: Henan hydrogen energy Co., Ltd Address before: 453731 Henan Xinxiang Economic Development Zone, Xinxiang City, Henan Province (Xiaoji Town) Patentee before: Henan Xinlianxin Chemical Industry Group Co., Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |