CN207822990U - 一种乙炔加成浆态床反应及催化剂分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种乙炔加成浆态床反应及催化剂分离装置。包括乙炔加成反应器、气体分布器、角齿形气体再布器、内置换热器、循环泵、膜分离器、气液分离器、气液混合输送泵；乙炔等原料气在加成反应器内进行加成反应，反应过程中部分工作浆液经膜分离器分离后得到工作浆液浓缩液和工作清液，本实用新型中加成反应器内设有角齿形气体再布器，可提高工作液中气体的气含率，并改善气体在反应器内径向分布均匀性，提高乙炔的转化率和产品收率；采用密闭的膜分离器对工作浆液进行固液分离，可保证分离过程的安全稳定，使副产物被及时采出，保证催化剂活性，促进反应顺利进行。

Description

一种乙炔加成浆态床反应及催化剂分离装置

技术领域

本实用新型属于化工设备技术领域,涉及一种乙炔加成浆态床反应及催化剂分离装置。

背景技术

乙炔是一种重要的化工原料，随着以煤为原料制乙炔工艺的不断发展，我国乙炔产能逐年升高，局部地区出现乙炔产量过剩等现象，乙炔下游产品的开发逐渐成为乙炔工业发展的制约点，乙炔加成反应在发展乙炔下游产品过程中占有主要地位，是开发乙炔下游产品的重要环节，但乙炔加成过程中普遍存在反应放热量大，反应不易控制等特点，而浆态床反应器能在强放热条件下，保持反应器内温度均一，并使固体催化剂在反应器内均一分散，较大程度利用催化剂的内表面，进而提高乙炔转化率和产品收率，使得乙炔加成浆态床工艺在乙炔加成过程中被广泛应用；但在产业化过程中浆态床内乙炔加成过程经常存在由于气体分布不均，影响乙炔转化率及产品收率，或常规的板框过滤等操作存在密闭性较差、危险指数高，过滤精度较低，分离效果差等问题，使带有副产物的工作液不能及时安全有效移出，造成催化剂活性下降；为优化乙炔加成浆态床反应及分离过程人们做了大量工作：针对反应器内气液分布不均这一问题，中国专利CN105056844A公开了一种乙炔加成制乙烯浆态床的分布器，该发明涉及的分布器由两组斜向交叉、中央连通的气体分布管组组成，两分布管组所在平面与水平面间成锐角方式摆布，该分布器能够增大气体分布面积，改善气体分布效果，但这样的分布器只能在靠近分布器的有限区域内起到气体分布均匀的效果，在反应器中远离分布器的中上部区域，气泡聚并现象严重，反应器整体仍存在气体分布不均问题，并未在实质上解决反应器整体气体分布问题；针对带有副产物的工作液不能及时安全有效移出这一问题，中国专利 CN106631674A公开了一种乙炔加成制乙烯的系统和方法，该发明采用真空过滤的方式对催化剂和工作液进行分离，这种操作方式，虽然能在一定程度上起到较好的固液分离的效果，但真空过滤的操作方式难以保证过滤体系的密闭性，在处理带有乙炔等易燃易爆气体工作液的过程中，仍存在一定安全隐患。

发明内容

本实用新型为解决目前技术中存在的问题，提供一种乙炔加成浆态床反应及催化剂分离装置，该装置涉及的加成反应器内设有角齿形气体再布器，可提高工作液中气体的气含率，并改善气体在反应器内径向分布均匀性，提高乙炔的转化率和产品收率；采用密闭的膜分离器对工作浆液进行固液分离，可保证分离过程的安全稳定，使副产物被及时采出，保证催化剂活性，促进反应顺利进行。

本实用新型的工作原理如下：

乙炔等原料气通过原料气输送管路、原料气进口、气体分布器进入乙炔加成反应器中自下而上发生加成反应，反应过程中乙炔等原料气通过若干个角齿形气体再布器，提高工作液中气体的气含率，并改善气体在反应器内径向分布均匀性，反应后粗品经产品出口排出，反应的同时采用密闭的膜分离器对含有乙炔、催化剂等组分的工作浆液进行分离，将副产物及时采出。

本实用新型采用如下技术方案：

一种乙炔加成浆态床反应及催化剂分离装置，该装置包括乙炔加成反应器、内置换热器、若干角齿形气体再布器、气体分布器、循环泵、膜分离器、气液分离器、气液混合输送泵；所述乙炔加成反应器左下部的原料进气口与左侧的原料输送管路相连又与右侧的气体分布器相连，乙炔加成反应器顶部的产品出口与粗产品输送管路相连，乙炔加成反应器右侧中部的工作浆液出口经循环泵与膜分离器底部的滤液进口相连，膜分离器顶部的浓缩液出口与乙炔加成反应器右侧上部的浓缩液进口相连，膜分离器)右侧的过滤清液出口与气液分离器左侧的气液分离进料口相连；气液分离器底部设有清液放料口，气液分离器顶部的排气口与外补新鲜工作液输送管路相连后，再经气液混合输送泵与乙炔加成反应器右侧底部的混合液进口相连。

优选的，所述的角齿形气体再布器由两层角齿形气体分布层呈90°水平交叉叠压在一起构成；每层的角齿形气体分布层由3～5个长条状角齿形组合构成，且每个长条状角齿形组合平行间隔、水平放置，所述的长条状角齿形组合由2个一边带齿的长条钢板连接在一起。

优选的，所述的单层角齿形气体分布层的俯视覆盖面积占反应器横截面积的40％-80％；

优选的，所述长条钢板的侧面设有孔径为8mm-15mm的小孔。

优选的，所述的乙炔加成反应器中，在轴向不同位置上安装角齿形气体再布器；所述的角齿形气体再布器与内置换热器相配合安装，内置换热器对角齿形气体再布器起到固定作用。

优选的，所述的循环泵的扬程为30m～50m。

优选的，所述的气液混合输送泵为多相流反应泵。

本实用新型与现有技术相比突出的有益效果如下：

1、乙炔加成反应器内设有角齿形气体再布器，可提高工作液中气体的气含率，并改善气体在反应器内径向分布均匀性，提高乙炔的转化率和产品收率。

2、采用膜过滤的操作方式对工作浆液进行在线分离，不但能够高效精准的控制固液分离过程，还能在完全密闭的体系内完成催化剂与工作液的分离，保证分离过程安全、稳定、连续进行，使反应副产物被及时移出，保证催化剂活性，促进反应顺利进行。

3、采用适合输送混合气、液、固三相物料的多相流反应泵作为回用原料气及外补新鲜工作液的输送设备，能够使回用原料气在外补新鲜工作液中分布均匀后再进入乙炔加成反应器内，避免了回用原料气在进入乙炔加成反应器的过程中，造成乙炔加成反应器内局部气体分布不均的现象，保证整个乙炔加成反应器内物料的均一稳定。

附图说明

图1为本实用新型一种乙炔加成浆态床反应及催化剂分离装置的结构示意图

图2为角齿形气体再布器与内置换热器的组合安装示意图

图中各部件标号说明如下：

1、乙炔加成反应器 2、内置换热器 3、角齿形气体再布器 4、原料气输送管路 5、气体分布器 6、循环泵 7、膜分离器 8、气液分离器 9、外补新鲜工作液输送管路 10、气液混合输送泵 11、粗产品输送管路 12、换热介质进口 13、原料气进口 14、混合液进口 15、工作浆液出口 16、浓缩液进口 17、换热介质出口 18、产品出口 19、滤液进口 20、过滤清液出口 21、浓缩液出口 22、清液放料口 23、气液分离进料口 24、排气口。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作更进一步详细说明：

参见图1、图2。

一种乙炔加成浆态床反应及催化剂分离装置，该装置包括乙炔加成反应器 1、内置换热器2、若干角齿形气体再布器3、气体分布器5、循环泵6、膜分离器7、气液分离器8、气液混合输送泵10；所述乙炔加成反应器1左下部的原料进气口13与左侧的原料输送管路4相连又与右侧的气体分布器5相连，乙炔加成反应器1顶部的产品出口18与粗产品输送管路11相连，乙炔加成反应器1右侧中部的工作浆液出口15经循环泵6与膜分离器7底部的滤液进口19相连，膜分离器7顶部的浓缩液出口21与乙炔加成反应器1右侧上部的浓缩液进口16相连，膜分离器7右侧的过滤清液出口20与气液分离器8左侧的气液分离进料口23相连；气液分离器8底部设有清液放料口22，气液分离器8顶部的排气口24与外补新鲜工作液输送管路9相连后，再经气液混合输送泵10与乙炔加成反应器1右侧底部的混合液进口14相连。

优选的，所述的角齿形气体再布器3由两层角齿形气体分布层呈90°水平交叉叠压在一起构成；每层的角齿形气体分布层由3～5个长条状角齿形组合构成，且每个长条状角齿形组合平行间隔、水平放置，所述的长条状角齿形组合由2个一边带齿角钢犬牙的长条钢板连接在一起。

优选的，所述的单层角齿形气体分布层的俯视覆盖面积占反应器横截面积的40％-80％；

优选的，所述长条钢板带齿角钢的侧面设有孔径为8mm-15mm的小孔。

优选的，所述的乙炔加成反应器1中，在轴向不同位置上安装角齿形气体再布器3；所述的角齿形气体再布器3与内置换热器2相配合安装，内置换热器2对角齿形气体再布器3起到固定作用。

优选的，所述的循环泵6的扬程为30m～50m。

优选的，所述的气液混合输送泵10为多相流反应泵。

实施例1

打开设备开关，使来自原料输送管路4中的乙炔与氢气经气体分布器5进入乙炔加成反应器1中带有催化剂的工作液中进行加成反应，反应原料乙炔、氢气与生成物乙烯等气体在乙炔加成反应器1中自下而上流动的过程中，经过角齿形气体再布器3令气体再分布，充分反应后的粗产品乙烯气体经乙炔加成反应器1顶部的产品出口18进入粗产品输送管路11；

反应过程中，控制每小时乙炔加成反应器1内持液总量1％的带有催化剂、乙炔、氢气、工作液及副产品“绿油”等物质的工作浆液经乙炔加成反应器1 右侧中部的工作浆液出口15进入扬程为30m的循环泵6，再经循环泵6加压后进入膜分离器7进行固液分离，得到工作清液和工作浆液浓缩液，工作清液经膜分离器7右侧的过滤清液出口20进入气液分离器8，工作浆液浓缩液经膜分离器7顶部的浓缩液出口21及浓缩液进口16回到乙炔加成反应器1继续使用；

工作清液在气液分离器8中进行气液分离，分离出的不含原料气的工作清液从气液分离器8底部清液放料口22排出，再经后续蒸馏、分离操作后得到新鲜工作液和副产品“绿油”；分离出的气体从气液分离器8顶部的排气口24与从外补新鲜工作液输送管路9来的新鲜工作液一起经气液混合输送泵10混合均匀后再经乙炔加成反应器1右侧底部的混合液进口14回到乙炔加成反应器1内继续使用，反应后生成的粗产品乙烯从乙炔加成反应器1顶部的产品出口18排出，再经粗产品输送管路11进入后续工序；经过测试发现使用本装置乙炔的转化率为95％，乙烯收率为89％，工作液中“绿油”含量稳定在0.5％左右。

实施例2

打开设备开关，使来自原料输送管路4中的乙炔与氢气经气体分布器5进入乙炔加成反应器1中带有催化剂的工作液中进行加成反应，反应原料乙炔、氢气与生成物乙烯等气体在乙炔加成反应器1中自下而上流动的过程中，经过 5个角齿形气体再布器3令气体再分布，在角齿形气体再布器3的作用下使气液固三相物料在整个反应器内均布。

反应的同时，控制每小时乙炔加成反应器1内持液总量3％的带有催化剂、乙炔、氢气、工作液及副产品“绿油”等物质的工作浆液经乙炔加成反应器1 右侧中部的工作浆液出口15进入扬程为35m的循环泵6，再经循环泵6加压后进入膜分离器7进行固液分离，得到工作清液和工作浆液浓缩液，工作清液经膜分离器7右侧的过滤清液出口20进入气液分离器8，工作浆液浓缩液经膜分离器7顶部的浓缩液出口21及浓缩液进口16回到乙炔加成反应器1继续使用；

工作清液在气液分离器8中进行气液分离，分离出的不含原料气的工作清液从气液分离器8底部清液放料口22排出，再经后续蒸馏、分离操作后得到新鲜工作液和副产品“绿油”；分离出的气体从气液分离器8顶部的排气口24与从外补新鲜工作液输送管路9来的新鲜工作液一起经气液混合输送泵10混合均匀后再经乙炔加成反应器1右侧底部的混合液进口14回到乙炔加成反应器1内继续使用，反应后生成的粗产品乙烯从乙炔加成反应器1顶部的产品出口18排出，再经粗产品输送管路11进入后续工序；经过测试发现使用本装置乙炔的转化率为96％，乙烯收率为91％，工作液中“绿油”含量稳定在0.3％左右。

实施例3

打开设备开关，使来自原料输送管路中的乙炔与氯化氢经气体分布器5进入乙炔加成反应器1中带有催化剂的工作液中进行加成反应，反应原料乙炔、氯化氢与生成物氯乙烯等气体在乙炔加成反应器1中自下而上流动的过程中，经过角齿形气体再布器3令气体再分布，在角齿形气体再布器3的作用下使气液固三相物料在整个反应器内均布。

反应的同时，控制每小时乙炔加成反应器1内持液总量5％的带有催化剂、乙炔原料气及副产品二氯乙烷等物质的工作浆液经乙炔加成反应器1右侧中部的工作浆液出口15进入扬程为40m的循环泵6经循环泵6加压后的工作液进入膜分离器7进行固液分离，得到工作清液和工作浆液浓缩液，工作清液经膜分离器7右侧的过滤清液出口20进入气液分离器8，工作浆液浓缩液经膜分离器 7顶部的浓缩液出口21及浓缩液进口16回到乙炔加成反应器1继续使用；

工作液清液在气液分离器8中进行气液分离，分离出的不含原料气的工作清液从气液分离器8底部清液放料口22排出，再经后续蒸馏、分离操作后得到新鲜工作液和副产品二氯乙烷等物质；分离出的气体从气液分离器8顶部的排气口24与从外补新鲜工作液输送管路9来的新鲜工作液一起经气液混合输送泵 10混合均匀后再经乙炔加成反应器1右侧底部的混合液进口14回到乙炔加成反应器1内继续使用，反应后生成的粗产品氯乙烯从乙炔加成反应器1顶部的产品出口18排出，再经粗产品输送管路11进入后续工序；经过测试发现使用本装置乙炔的转化率为98％，氯乙烯收率为94％，工作液中副产物二氯乙烷等物质的含量稳定在0.1％左右。

由实施例1～3可以看出，本实用新型在乙炔加成领域可提高工作液中气体的气含率，并改善气体在反应器内径向分布均匀性，提高乙炔的转化率和产品收率；采用密闭的膜分离器对工作浆液进行固液分离，可保证分离过程的安全稳定，使副产物被及时采出，保证催化剂活性，促进反应顺利进行；此外，以上所述的实施例仅为本实用新型的个别实施例，并不用以限制本实用新型的保护范围，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，以及符合本实用新型保护主题思路的技术方案，均在本实用新型要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种乙炔加成浆态床反应及催化剂分离装置，其特征是该装置包括乙炔加成反应器(1)、内置换热器(2)、若干角齿形气体再布器(3)、气体分布器(5)、循环泵(6)、膜分离器(7)、气液分离器(8)、气液混合输送泵(10)；所述乙炔加成反应器(1)左下部的原料进气口(13)与左侧的原料输送管路(4)相连又与右侧的气体分布器(5)相连，乙炔加成反应器(1)顶部的产品出口(18)与粗产品输送管路(11)相连，乙炔加成反应器(1)右侧中部的工作浆液出口(15)经循环泵(6)与膜分离器(7)底部的滤液进口(19)相连，膜分离器(7)顶部的浓缩液出口(21)与乙炔加成反应器(1)右侧上部的浓缩液进口(16)相连，膜分离器(7)右侧的过滤清液出口(20)与气液分离器(8)左侧的气液分离进料口(23)相连；气液分离器(8)底部设有清液放料口(22)，气液分离器(8)顶部的排气口(24)与外补新鲜工作液输送管路(9)相连后，再经气液混合输送泵(10)与乙炔加成反应器(1)右侧底部的混合液进口(14)相连。

2.如权利要求1所述的一种乙炔加成浆态床反应及催化剂分离装置，其特征是，所述的角齿形气体再布器(3)由两层角齿形气体分布层呈90°水平交叉叠压在一起构成；每层的角齿形气体分布层由3～5个长条状角齿形组合构成，且每个长条状角齿形组合平行间隔、水平放置，所述的长条状角齿形组合由2个一边带齿的长条钢板连接在一起。

3.如权利要求2所述的一种乙炔加成浆态床反应及催化剂分离装置，其特征是，所述的单层角齿形气体分布层的俯视覆盖面积占反应器横截面积的40％-80％。

4.如权利要求2所述的一种乙炔加成浆态床反应及催化剂分离装置，其特征是，所述长条钢板的侧面设有孔径为8mm-15mm的小孔。

5.如权利要求1所述的一种乙炔加成浆态床反应及催化剂分离装置，其特征是，所述的乙炔加成反应器(1)中，在轴向不同位置上安装角齿形气体再布器(3)；所述的角齿形气体再布器(3)与内置换热器(2)相配合安装。

6.如权利要求1所述的一种乙炔加成浆态床反应及催化剂分离装置，其特征是，所述的循环泵(6)的扬程为30m～50m。

7.如权利要求1所述的一种乙炔加成浆态床反应及催化剂分离装置，其特征是，所述的气液混合输送泵(10)为多相流反应泵。