CN214051564U - 二甲醚羰基化合成乙酸甲酯的反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种二甲醚羰基化合成乙酸甲酯的反应器，包括：反应器本体，上端设置有反应器入口，下端设置有反应器出口；等温反应床层，设置在反应器本体内并能够与反应器入口进入的反应原料进行反应；催化剂保护床层，设置在反应器本体内并位于等温反应床层与反应器入口之间的空间处，催化剂保护床层设置有能够吸收羰基铁的吸收催化剂。本实用新型的有益效果是，一氧化碳加热后易生成羰基铁，对催化剂有毒害作用，当反应器进料含有对催化剂有毒害作用的羰基铁时，可以通过催化剂保护床层除去，保证催化剂活性并能够节约催化剂资源，不用设置独立的催化剂保护床反应器。

Description

二甲醚羰基化合成乙酸甲酯的反应器

技术领域

本实用新型涉及煤化工领域，具体涉及一种二甲醚羰基化合成乙酸甲酯的反应器。

背景技术

现有技术中正在大力推广乙醇汽油，以合成气为原料合成乙醇成为近年研究的热点。而二甲醚与一氧化碳在分子筛催化剂作用下进行羰基化反应合成乙酸甲酯，再经过加氢反应生产无水乙醇是一条新开发的技术路线。但是一氧化碳加热后易生成羰基铁，对催化剂有毒害作用，目前现有技术中设置独立的催化剂保护床反应器，不锈钢材质，造价高。

实用新型内容

本实用新型提供了一种二甲醚羰基化合成乙酸甲酯的反应器，以达到脱除原料中的羰基铁和合成目标产物乙酸甲酯的目的。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种二甲醚羰基化合成乙酸甲酯的反应器，包括：反应器本体，上端设置有反应器入口，下端设置有反应器出口；等温反应床层，设置在反应器本体内并能够与反应器入口进入的反应原料进行反应；催化剂保护床层，设置在反应器本体内并位于等温反应床层与反应器入口之间的空间处，催化剂保护床层设置有能够吸收羰基铁的吸收催化剂。

进一步地，二甲醚羰基化合成乙酸甲酯的反应器还包括绝热固定床层，设置在反应器本体内并位于催化剂保护床层与等温反应床层之间，绝热固定床层设置有能够与反应原料进行反应的反应催化剂。

进一步地，等温反应床层包括：两块反应器管板，沿水平方向设置，且两块反应器管板平行间隔布置于反应器本体内，两块反应器管板与反应器本体的内壁之间形成密封空间；换热管，上端与位于上方的反应器管板连接并与绝热固定床层连通，换热管的下端与位于下方的反应器管板连接并与反应器出口连通，换热管内设置有等温反应催化剂。

进一步地，换热管为多条，平行间隔设置在密封空间处。

进一步地，反应器本体还包括反应器壳侧给水入口和反应器壳侧蒸汽出口，反应器壳侧给水入口和反应器壳侧蒸汽出口均与密封空间连通，且反应器壳侧蒸汽出口位于反应器壳侧给水入口的上方。

进一步地，位于下方的反应器管板与反应器本体的底部之间形成容纳空间，二甲醚羰基化合成乙酸甲酯的反应器还包括卸料口，设置在反应器本体的下端侧壁并与容纳空间连通。

进一步地，二甲醚羰基化合成乙酸甲酯的反应器还包括气体分布器，设置在反应器本体内并与反应器入口的下端连接。

进一步地，催化剂保护床层沿竖直方向的高度为500～1000mm。

进一步地，绝热固定床层沿竖直方向的高度为300～1000mm。

本实用新型的有益效果是，一氧化碳加热后易生成羰基铁，对催化剂有毒害作用，当反应器进料含有对催化剂有毒害作用的羰基铁时，可以通过催化剂保护床层除去，保证催化剂活性并能够节约催化剂资源。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

图中附图标记：1、反应器入口；2、催化剂装填口；3、气体分布器；4、反应器管板；5、换热管；6、卸料口；7、反应器出口；8、反应器壳侧给水入口；9、反应器壳侧蒸汽出口；10、绝热固定床层；11、催化剂保护床层；12、惰性瓷球。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种二甲醚羰基化合成乙酸甲酯的反应器，包括反应器本体、等温反应床层和催化剂保护床层11。反应器本体的上端设置有反应器入口1，下端设置有反应器出口7。等温反应床层设置在反应器本体内并能够与反应器入口1进入的反应原料进行反应。催化剂保护床层11设置在反应器本体内并位于等温反应床层与反应器入口1之间的空间处，催化剂保护床层11设置有能够吸收羰基铁的吸收催化剂。其中，吸收催化剂装填的催化剂为市售催化剂，如：南方化学的K306、齐鲁石化的QXJ-01、西南化工研究院的RA-201、武汉科林的W108。

一氧化碳加热后易生成羰基铁，对催化剂有毒害作用，当反应器进料含有对催化剂有毒害作用的羰基铁时，可以通过催化剂保护床层11除去，保证催化剂活性并能够节约催化剂资源。

本实施例中，催化剂保护床层11沿竖直方向的高度为500～1000mm，在反应器入口1旁还设置有催化剂装填口2，用于填装催化剂。

二甲醚羰基化合成乙酸甲酯的反应器还包括绝热固定床层10，设置在反应器本体内并位于催化剂保护床层11与等温反应床层之间，绝热固定床层10设置有能够与反应原料进行反应的反应催化剂。反应催化剂请参照申请号为CN201510964686.0，公开号为CN201510964686.0，公开日期为20170627的中国专利申请，该专利名称为一种二甲醚羰基化生产乙酸甲酯的催化剂及其应用。

绝热固定床层10有助于提高等温反应床层的温度，从而能够提高催化剂的反应活性及产物的选择性，另一方面可副产较高压力的蒸汽。其中，绝热固定床层10沿竖直方向的高度为300～1000mm。

具体地，等温反应床层包括两块反应器管板4和换热管5。两块反应器管板4沿水平方向设置，且两块反应器管板4沿竖直方向平行间隔布置于反应器本体内，两块反应器管板4与反应器本体的内壁之间形成密封空间。换热管5的上端与位于上方的反应器管板4连接并与绝热固定床层10连通，换热管5的下端与位于下方的反应器管板4连接并与反应器出口7连通，换热管5内设置有等温反应催化剂。

换热管5的管内外温差小，能够使反应物在较高的温度下继续反应，反应后的气体由反应器出口排出，其中，等温反应床层放出的热量能够副产1.5～2.0MPa(G)的蒸汽。

如图1所示，换热管5为多条，沿水平方向平行间隔设置在密封空间处。换热管5的数量增加可以加大本实施例的反应物与催化剂的处理量，提高处理效率。

反应器本体还包括反应器壳侧给水入口8和反应器壳侧蒸汽出口9，反应器壳侧给水入口8和反应器壳侧蒸汽出口9均与密封空间连通，且反应器壳侧蒸汽出口9位于反应器壳侧给水入口8的上方。

该反应器壳侧给水入口8可以向密封空间内通入除氧水，通过吸收换热管5的温度并生成上述的副产蒸汽由反应器壳侧蒸汽出口9排出。其中换热管5内进行等温反应，管内外温差控制10～20℃，副产较高压力的1.5～2.0MPa(G)蒸汽。

优选地，位于下方的反应器管板4与反应器本体的底部之间形成容纳空间，容纳空间内设置有惰性瓷球12，换热管5的下端和反应器出口7均与容纳空间连通。

惰性瓷球12作为反应器内催化剂的支撑和覆盖材料，可缓冲进入反应器内气体对催化剂的冲击，保护催化剂，并改善反应器内气体的分布。

需要说明的是，催化剂保护床层11的上方和下方均设置有惰性瓷球12，以缓冲进入反应器内气体对催化剂的冲击，保护催化剂保护床层11。

二甲醚羰基化合成乙酸甲酯的反应器还包括卸料口6，设置在反应器本体的下端侧壁并与容纳空间连通。该卸料口6可以用于卸出上述各个部分的催化剂和惰性瓷球12。

二甲醚羰基化合成乙酸甲酯的反应器还包括气体分布器3，设置在反应器本体内并与反应器入口1的下端连接。气体分布器3能够使通入的气体在整个截面上均匀分布。

本实用新型实施例的工作原理如下：

反应原料加热到可以引发反应的温度后进入反应器，在催化剂保护床层11脱除对催化剂有毒害作用的羰基铁，再进入绝热固定床层10进行反应，放出的热量使反应物料温度升高，然后进入等温反应床层，在较高的温度下继续反应，反应后的气体由反应器出口7流出。等温反应部分放出的热量副产1.5～2.0MPa(G)的蒸汽。

以年产30万吨乙酸甲酯装置为例，具体过程如下：压力为4.0～6.0MPa(G)的一氧化碳和二甲醚按一定比例混合，在反应器进/出料换热器与反应产物换热，被加热至195℃进入本实用新型，先通过气体分布器3使原料气均匀分布；再进入催化剂保护床层11，除掉对催化剂有毒害作用的羰基铁；然后进入绝热固定床层10进行反应，离开绝热固定床层10的物料温度升高至210℃，达到羰基化反应的最佳温度，进入等温反应床层。反应原料继续反应，放出的热量由换热管间副产的蒸汽移走。由于等温反应的温度较高(初期210℃、末期240℃)，副产1.5～2.5MPa(G)的蒸汽。

具体地，该装置的内径为φ4500，其中催化剂保护床层11高600mm，绝热固定床层10高800mm，换热管5部分长10200mm。对比相同生产能力的列管式反应器，列管部分缩短1800mm，床层阻力减小30kPa，循环一氧化碳压缩机功率降低2.5％。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：一氧化碳加热后易生成羰基铁，对催化剂有毒害作用，当反应器进料含有对催化剂有毒害作用的羰基铁时，可以通过催化剂保护床层11除去，保证催化剂活性并能够节约催化剂资源。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施例，不能以其限定实用新型实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本实用新型专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本实用新型中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。

Claims (9)

1.一种二甲醚羰基化合成乙酸甲酯的反应器，其特征在于，包括：

反应器本体，上端设置有反应器入口(1)，下端设置有反应器出口(7)；

等温反应床层，设置在所述反应器本体的换热管内并能够与反应器入口(1)进入的反应原料进行反应；

催化剂保护床层(11)，设置在所述反应器本体内并位于所述等温反应床层与反应器入口(1)之间的空间处，催化剂保护床层(11)设置有能够吸收羰基铁的吸收催化剂。

2.根据权利要求1所述的二甲醚羰基化合成乙酸甲酯的反应器，其特征在于，所述二甲醚羰基化合成乙酸甲酯的反应器还包括绝热固定床层(10)，设置在所述反应器本体内并位于催化剂保护床层(11)与所述等温反应床层之间，绝热固定床层(10)设置有能够与所述反应原料进行反应的反应催化剂。

3.根据权利要求2所述的二甲醚羰基化合成乙酸甲酯的反应器，其特征在于，所述等温反应床层包括：

两块反应器管板(4)，沿竖直方向平行间隔布置于所述反应器本体内，两块反应器管板(4)与所述反应器本体的内壁之间形成密封空间；

换热管(5)，上端与位于上方的反应器管板(4)连接并与绝热固定床层(10)连通，换热管(5)的下端与位于下方的反应器管板(4)连接并与反应器出口(7)连通，换热管(5)内设置有等温反应催化剂。

4.根据权利要求3所述的二甲醚羰基化合成乙酸甲酯的反应器，其特征在于，换热管(5)为多条，沿水平方向平行间隔设置在所述密封空间处。

5.根据权利要求3所述的二甲醚羰基化合成乙酸甲酯的反应器，其特征在于，所述反应器本体还包括反应器壳侧给水入口(8)和反应器壳侧蒸汽出口(9)，反应器壳侧给水入口(8)和反应器壳侧蒸汽出口(9)均与所述密封空间连通，且反应器壳侧蒸汽出口(9)位于反应器壳侧给水入口(8)的上方。

6.根据权利要求3所述的二甲醚羰基化合成乙酸甲酯的反应器，其特征在于，位于下方的反应器管板(4)与所述反应器本体的底部之间形成容纳空间，所述二甲醚羰基化合成乙酸甲酯的反应器还包括卸料口(6)，设置在所述反应器本体的下端侧壁并与所述容纳空间连通。

7.根据权利要求1所述的二甲醚羰基化合成乙酸甲酯的反应器，其特征在于，所述二甲醚羰基化合成乙酸甲酯的反应器还包括气体分布器(3)，设置在所述反应器本体内并与反应器入口(1)的下端连接。

8.根据权利要求1所述的二甲醚羰基化合成乙酸甲酯的反应器，其特征在于，催化剂保护床层(11)沿竖直方向的高度为500～1000mm。

9.根据权利要求2所述的二甲醚羰基化合成乙酸甲酯的反应器，其特征在于，绝热固定床层(10)沿竖直方向的高度为300～1000mm。

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