CN216605196U - 一种取热介质汽化移热的反应系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种取热介质汽化移热的反应系统，包括反应器、冷却器、闪蒸罐、循环氢压缩机、取热介质循环泵；反应器内设有用于液相原料进料的第一管道，反应器的底部设有用于供给氢气的第二管道；反应器的顶部通过第三管道与闪蒸罐连接，冷却器设置在第三管道上；所述闪蒸罐与反应器通过用于输送冷凝后的取热介质的第四管道连接，所述第四管道上设有取热介质循环泵；所述闪蒸罐通过用于输送循环氢气的第五管道与第二管道相通，循环氢压缩机设置在第五管道上。本实用新型所述的一种取热介质汽化移热的反应系统，采用固定床反应器，反应器型式简单，加工成本低，有效控制反应温升，气液分布均匀，反应温升均匀。

Description

一种取热介质汽化移热的反应系统

技术领域

本实用新型属于化工技术领域，尤其是涉及一种取热介质汽化移热的反应系统。

背景技术

随着我国可降解塑料的大力推广，用于生产可降解塑料的原料之一丁二酸酐或丁二酸需求量逐年增加。目前我国生产丁二酸酐或丁二酸的方法主要为顺酐电解法和顺酐加氢法，电解法存在电耗大、电极腐蚀严重、离子膜易破损、污水排放量大等问题，顺酐加氢为液相强放热反应，反应器的设计和反应热的有效移出是该方法规模化生产的难点。

专利CN 103566837 B公开了一种适用于加氢反应的外循环反应装置，将反应后一部分溶液和新鲜原料液混合，降低反应器中原料浓度，缓解加氢放热效应引起的床层温升。该方法可有效控制床层的温升，但由于采用循环溶液的显热移热，循环溶液量大，分离能耗高。

专利CN 211463089 U公开了一种新型列管滴流床气、液、固三相加氢反应器。物料上进下出，每根反应管上部设置一套滴流组件，液体通过滴流组件进入反应管，氢气通过分布器进入反应管。反应器壳程设置低温工质循环取热。该方法采用列管反应器，使反应热有效移出，控制反应温升。但由于反应为气、液、固三相反应，反应器列管催化剂床层压降不可能完全相同，引起气相的分布不均，影响反应效果，且反应器结构复杂，制造成本高。

发明内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种取热介质汽化移热的反应系统，以。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种取热介质汽化移热的反应系统，包括反应器、冷却器、闪蒸罐、循环氢压缩机、取热介质循环泵；

反应器内依次均匀设有若干个催化剂床层，每段催化剂床层下部设有用于液相原料进料的第一管道，反应器的底部设有用于供给氢气的第二管道；

反应器的顶部通过第三管道与闪蒸罐连接，冷却器设置在第三管道上；

所述闪蒸罐与反应器通过用于运输冷凝后的取热介质的第四管道连接，每段催化剂床层下部设有用于输送冷凝后的取热介质的第四管道，所述第四管道上设有取热介质循环泵；

所述闪蒸罐通过用于输送循环氢气的第五管道与第二管道相通，循环氢压缩机设置在第五管道上。

液相原料为反应原料与溶剂的混合物，溶剂与反应原料的质量比为(0.1-10)：1，优选(0.2-2)：1。溶剂为γ-丁内酯、丁二酸酐、丁二酸、四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮、马来酸二甲酯中的一种或多种。

取热介质为丙烷、丁烷、戊烷、己烷、庚烷、辛烷等烃类中的一种或几种。

第二管道内供给的氢气和第一管道内供给的反应原料的摩尔比为(4～20):1，优选(5～8):1。

汽化移热的汽化温度通过调节反应压力和氢气循环比实现，反应器内的压力为1.0～8.0MPa，优选3.0～6.0MPa。

取热介质和液体原料的质量比为(1～12):1，优选(2～5):1。

第一管道内反应进口温度为50～150℃，优选60～120℃；第三管道上反应出口温度为80～180℃，优选90～150℃。

反应器出口取热介质汽化率为60～100％，优选80～100％。

冷却器出口温度为40～150℃，优选80～130℃。

进一步的，所述催化剂床层的下方固定设有将反应物料再次混合、分散的混合器。

进一步的，所述反应器内设有氢气分布器，氢气分布器与第二管道相连，氢气以小气泡的型式均匀分散于液体原料中。

进一步的，所述反应器内设有取热介质分布器，取热介质分布器与第四管道相连，取热介质被分散成小液滴均匀分散于液体原料中。

进一步的，所述反应器内设有原料分布器，原料分布器与第一管道相连。

进一步的，所述第一管道上设有用于控制液体原料的第一流量控制阀，所述第四管道上设有用于控制取热介质分布器的第二流量控制阀。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种取热介质汽化移热的反应系统具有以下有益效果：

(1)采用固定床反应器，反应器型式简单，加工成本低。

(2)采用取热介质汽化移热，有效控制反应温升，调节取热介质循环量可快速控制反应床层温升，移热及时。

(3)采用氢气、取热介质、原料并流下进上出流动方式，反应液分布均匀，反应温升均匀，有效降低反应床层局部热点。

附图说明

构成本实用新型的一部分的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所述的一种取热介质汽化移热的反应系统示意图。

附图标记说明：

1、反应器；11、催化剂床层；12、取热介质分布器；13、氢气分布器；14、混合器；15、原料分布器；2、冷却器；3、闪蒸罐；4、循环氢压缩机；5、取热介质循环泵；6、第一管道；61、第一流量控制阀；7、第二管道；8、第三管道；9、第四管道；91、第二流量控制阀；10、第五管道。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

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“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

一种取热介质汽化移热的反应系统，包括反应器1、冷却器2、闪蒸罐3、循环氢压缩机4、取热介质循环泵5；

反应器1内依次均匀设有若干个催化剂床层11，每段催化剂床层11下部设有用于液相原料进料的第一管道6，反应器1的底部设有用于供给氢气的第二管道7；

反应器1的顶部通过第三管道8与闪蒸罐3连接，冷却器2设置在第三管道8上；

所述闪蒸罐3与反应器1通过用于输送冷凝后的取热介质的第四管道9连接，每段催化剂床层11下部设有用于输送冷凝后的取热介质的第四管道9，所述第四管道9上设有取热介质循环泵5；所述闪蒸罐3通过用于循环氢气的第五管道10与第四管道9相通，循环氢压缩机4设置在第五管道10上。

液相原料为反应原料与溶剂的混合物，溶剂与反应原料的质量比为(0.1-10)：1，优选(0.2-2)：1。溶剂为γ-丁内酯、丁二酸酐、丁二酸、四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮、马来酸二甲酯中的一种或多种。取热介质为丙烷、丁烷、戊烷、己烷、庚烷、辛烷等烃类中的一种或几种。

第二管道7内供给的氢气和第一管道6内供给的液体原料的摩尔比为(4～20):1，优选(5～8):1。汽化移热的汽化温度通过调节反应压力和氢气循环比实现，反应器1内的压力为1.0～8.0MPa，优选3.0～6.0MPa。

取热介质和液体原料的质量比为(1～12):1，优选(2～5):1。第一管道6内反应进口温度为50～150℃，优选60～120℃；第三管道8上反应出口温度为80～180℃，优选90～150℃。反应器1出口取热介质汽化率为60～100％，优选80～100％。冷却器2出口温度为40～150℃，优选80～130℃。

催化剂床层11的下方固定设有将反应物料再次混合、分散的混合器14。

反应器1内设有氢气分布器13，氢气分布器13与第二管道7相连，氢气以小气泡的型式均匀分散于液体原料中。反应器1内设有取热介质分布器12，取热介质分布器12与第四管道9相连，取热介质被分散成小液滴均匀分散于液体原料中。

反应器1内设有原料分布器15，原料分布器15与第一管道6相连。第一管道6上设有用于控制液体原料的第一流量控制阀61，所述第四管道9上设有用于控制取热介质分布器12的第二流量控制阀91。

如图1所示，

反应器设置不等的三段(或多段)催化床层，原料顺酐分三股(或多股)从每段催化剂床层下部进入反应器，氢气从反应器底部进入反应器，取热介质均分三股(或不等的多股)分别从底部或每段催化剂床层下部取热介质进料口进入反应器，在氢气分布器和取热介质分布器上分散成微小气泡和小液滴后均匀混合在原料中。顺酐溶液中溶剂γ-丁内酯质量分数为20％，氢气与顺酐摩尔比为6，取热介质为丁烷，与顺酐质量比为6.8。反应进口温度60℃，反应出口温度140℃，出口取热介质汽化率99％。

反应产物从反应器上部出料口流出，进入冷却器，冷却器出口温度80℃，取热介质由气相冷凝为液相，冷却器出口物料进入闪蒸罐。

闪蒸罐内部带有挡板，气相进入循环氢压缩机，升压后返回反应器氢气入口。液相分层，上部取热介质由取热介质循环泵升压后返回反应器取热介质入口。下部反应产物送至产品分离单元。

由于本反应器采用取热介质汽化移热，有效控制反应温升，调节每段催化剂床层取热介质进入量可快速控制每段催化剂床层温升，使反应床层温度均衡。采用氢气、取热介质、原料并流下进上出流动方式，反应液分布均匀，反应温升均匀，有效降低反应床层局部热点，提升反应效果。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种取热介质汽化移热的反应系统，其特征在于：包括反应器(1)、冷却器(2)、闪蒸罐(3)、循环氢压缩机(4)、取热介质循环泵(5)；

反应器(1)内设有用于液相原料进料的第一管道(6)，反应器(1)的底部设有用于供给氢气的第二管道(7)；

反应器(1)的顶部通过第三管道(8)与闪蒸罐(3)连接，冷却器(2)设置在第三管道(8)上；

所述闪蒸罐(3)与反应器(1)通过用于输送冷凝后的取热介质的第四管道(9)连接，所述第四管道(9)上设有取热介质循环泵(5)；

所述闪蒸罐(3)通过用于输送循环氢气的第五管道(10)与第二管道(7)相通，循环氢压缩机(4)设置在第五管道(10)上。

2.根据权利要求1所述的一种取热介质汽化移热的反应系统，其特征在于：反应器(1)内依次均匀设有若干个催化剂床层(11)，每段催化剂床层(11)下部设有用于液相原料进料的第一管道(6)；

每段催化剂床层(11)下部设有用于输送冷凝后的取热介质的第四管道(9)。

3.根据权利要求2所述的一种取热介质汽化移热的反应系统，其特征在于：所述催化剂床层(11)的下方固定设有将反应物料再次混合、分散的混合器(14)。

4.根据权利要求1所述的一种取热介质汽化移热的反应系统，其特征在于：所述反应器(1)内设有氢气分布器(13)，氢气分布器(13)与第二管道(7)相连。

5.根据权利要求1所述的一种取热介质汽化移热的反应系统，其特征在于：所述反应器(1)内设有取热介质分布器(12)，取热介质分布器(12)与第四管道(9)相连。

6.根据权利要求1所述的一种取热介质汽化移热的反应系统，其特征在于：所述反应器(1)内设有原料分布器(15)，原料分布器(15)与第一管道(6)相连。

7.根据权利要求1所述的一种取热介质汽化移热的反应系统，其特征在于：所述第一管道(6)上设有用于控制液体原料的第一流量控制阀(61)，所述第四管道(9)上设有用于控制取热介质分布器(12)的第二流量控制阀(91)。

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