CN217646378U - 一种管板组合径向醋酸乙烯反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种管板组合径向醋酸乙烯反应器，包括壳体，所述壳体内设置外多孔分布筒，所述外多孔分布筒内设置内多孔分布筒，所述外多孔分布筒与内多孔分布筒之间设置催化剂床层形成径向反应区；所述催化剂床层内设置换热元件，所述换热元件包括换热板组件和换热管组件，所述换热板组件沿周向布置在所述外多孔分布筒与内多孔分布筒之间，所述换热管组件设置在所述换热板组件的外围。本反应器通过在换热板组件的外围设置换热管组件，这样设置能使通过外多孔分布筒进入径向反应区时，在靠外反应相对剧烈处，增加外围换热面积，有效提高换热效率，降低热点温度，保证换热均匀性，提高催化反应效率。

Description

一种管板组合径向醋酸乙烯反应器

技术领域

本实用新型涉及化工设备，具体涉及一种管板组合径向醋酸乙烯反应器。

背景技术

醋酸乙烯是一种重要的有机化工原料，其市场需求量持续高速增长。乙烯气相法生产醋酸乙烯是以乙烯、醋酸和氧气的气相混合物为原料，在一定温度和压力条件下，通过装有催化剂的固定床，发生反应生成醋酸乙烯。随着国内MTO技术的成熟与产能的日益提高，乙烯的国内供应日趋充裕。此方法与乙炔气相法相比，原料易得、工艺性、经济性好，因此乙烯气相法生产醋酸乙烯工艺越来越受到重视。

采用乙烯气相法来生产醋酸乙烯时，反应过程中放出的热量需及时移走，才能提供一个较好的反应条件，从而达到较高的选择性和收率。因为乙烯法合成醋酸乙烯的强放热特点，在反应进口段，反应物浓度较高，故反应更为强烈。反应热效应会导致催化剂床层出现热点，从而降低反应选择性，不仅增加消耗，还增加了后续分离工段的投资。过高的反应热点还容易造成贵金属催化剂的失活和损耗。当采用板式换热元件的径向床时，因为板式换热元件的固有特点，热点效应会更加明显。

乙烯法醋酸乙烯装置大型化后，为降低装置能耗，减少投资，需要采用径向反应器结构以增加装置的处理能力。专利CN203002339U公开了一种新型醋酸乙烯反应器，包括壳体、位于壳体内的反应列管，位于壳体顶端的热载体出口组和位于壳体底端热载体下进口组，壳体顶部设有上封头，该上封头顶部设有气体分布器，该气体分布器连接气体入口，然而，该反应器不能有效解决径向反应器催化剂换热面分布不均匀造成热点温度偏高影响醋酸乙烯生产效率和质量的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决上述问题而提供一种管板组合径向醋酸乙烯反应器，采用换热管与换热板的组合设计增加换热面积，降低热点温度，提高反应产物的反应选择性。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种管板组合径向醋酸乙烯反应器，包括壳体，所述壳体上端设有进气口，下端设有出气口，所述壳体内设置外多孔分布筒，所述外多孔分布筒内设置内多孔分布筒，所述外多孔分布筒与内多孔分布筒之间设置催化剂床层形成径向反应区；

所述催化剂床层内设置换热元件，所述换热元件包括换热板组件和换热管组件，所述换热板组件沿轴向布置在所述外多孔分布筒与内多孔分布筒之间，所述换热管组件设置在所述换热板组件的外围。

本反应器通过在催化剂床层内设置换热板组件和换热管组件，在换热板组件的外围设置换热管组件，这样的结构设置能使通过外多孔分布筒进入径向反应区时，在靠外反应相对剧烈处，可以增加外围换热面积，有效提高换热效率，降低热点温度，保证换热均匀性，提高催化反应效率。

作为优选的技术方案，所述外多孔分布筒与内多孔分布筒均为表面布设若干通气孔的套筒结构。

作为优选的技术方案，所述外多孔分布筒下端与所述壳体内壁密封连接，所述外多孔分布筒与所述壳体内壁之间设置形成分流管区域，由所述壳体上端的进气口进入的反应原料气体经过所述分流管区域分布后通过所述外多孔分布筒进入催化剂床层。

作为优选的技术方案，所述内多孔分布筒位于所述壳体内腔的中心，所述内多孔分布筒下端与所述壳体下端的出气口相连通，所述内多孔分布筒内腔形成集流管区域，反应后的反应产物气体进入集流管区域被收集并由出气口排出。

作为优选的技术方案，所述换热板组件在所述壳体内腔沿竖直向等间距的布置在所述外多孔分布筒与内多孔分布筒之间。

作为优选的技术方案，所述换热板组件包括第一换热板和/或第二换热板，所述第二换热板布置在所述第一换热板之间，所述第一换热板与所述第二换热板表面之间的距离保持一致。

作为优选的技术方案，沿所述壳体的径向方向，所述第一换热板的截面长度长于所述第二换热板的截面长度。

作为优选的技术方案，第一换热板与第二换热板均采用中空板管，所述第一换热板的截面呈长条矩形，所述第二换热板的截面呈由外至内依次变窄的梯形或锥形。

作为优选的技术方案，所述换热管组件采用直管或U型管，沿所述壳体内腔的竖直向布置在所述换热板组件的外周；或者采用盘管盘绕设置在所述换热板组件的外周。

作为优选的技术方案，由外向内，所述换热管组件设置多层，设置在所述换热板组件的外围或者换热板组件之间，所述换热板外围采用小直径换热管，因为外层部分反应剧烈，放热快，小直径换热管的换热面积更大，更有利于降低热点温度。

本反应器具体工作过程为：反应气从进气口流入，经分流管及外多孔分布筒进入催化剂床层，反应气在催化剂床层中向心流动，经与催化剂接触发生反应后，经内多孔分布筒收集，内多孔分布筒可以通过开孔率控制反应气的通过阻力降，从而保证反应气在催化剂床层的径向均布，出催化剂的反应气经集流管收集后从下管口流出。在反应过程中，换热板组件的外围或内部设置换热管组件，在靠外反应相对剧烈处，增加外围换热面积，有效提高换热效率，降低热点温度，保证换热均匀性，提高催化反应效率。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本反应器通过在催化剂床层内设置换热板组件和换热管组件，通过对换热板组件和换热管组件的结构设计，使原料气通过外多孔分布筒进入径向反应区时，在靠外反应相对剧烈处，增加外围换热面积，有效提高换热效率，降低热点温度。此外，换热板组件由第一换热板和第二换热板组成，第二换热板布置在第一换热板之间，第一换热板与第二换热板表面之间的距离保持一致，进一步增加换热均匀性，提高催化反应效率。

附图说明

图1是实施例1反应器横截面的结构示意图；

图2是实施例2反应器横截面的结构示意图；

图3是实施例3反应器横截面的结构示意图；

图4是实施例4反应器纵向截面的结构示意图；

图5是实施例4反应器横截面的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例1

如图1所示，一种管板组合径向醋酸乙烯反应器，用于乙烯气相法生产醋酸乙烯，该反应器包括壳体，壳体结构具体为圆筒状结构，壳体上端设有进气口，下端设有出气口，在壳体内部腔体设置外多孔分布筒1，在外多孔分布筒1内设置内多孔分布筒2，外多孔分布筒1与内多孔分布筒2之间设置催化剂床层形成径向反应区；催化剂床层内设置换热元件，其中，换热元件包括换热板组件和换热管组件4，换热板组件沿轴向布置在外多孔分布筒1与内多孔分布筒2之间。

本实施例中，外多孔分布筒1与内多孔分布筒2均为表面布设若干通气孔的套筒结构。外多孔分布筒1下端与壳体内壁密封连接，外多孔分布筒1与壳体内壁之间设置形成分流管区域，由壳体上端的进气口进入的反应原料气体经过分流管区域分布后通过外多孔分布筒1进入催化剂床层。内多孔分布筒2位于壳体内腔的中心，内多孔分布筒2下端与壳体下端的出气口相连通，内多孔分布筒2内腔形成集流管区域，反应后的反应产物气体进入集流管区域被收集并由出气口排出。

本实施例中，换热板组件包括第一换热板31和第二换热板32，第二换热板32布置在第一换热板31之间，第一换热板31和第二换热板32均沿轴向等间距的设置在外多孔分布筒1与内多孔分布筒2之间。沿壳体的径向方向，第一换热板31的截面长度长于第二换热板32的截面长度，第一换热板31与第二换热板32均采用中空板管，第一换热板31的截面呈长条矩形，第二换热板32的截面呈由外至内依次变窄的梯形，第一换热板31与第二换热板32表面之间的距离保持一致，这种结构设置可以增加换热均匀性。换热管组件4采用直管(或者U型管)，沿壳体内腔的竖直向布置在换热板组件的外周。换热管和换热板管中通入冷剂以移除反应热。

本反应器通过在催化剂床层内设置换热板组件和换热管组件4，并且在换热板组件的外围设置换热管组件4，这样设置能使通过外多孔分布筒1进入径向反应区时，在靠外反应相对剧烈处，增加外围换热面积，有效提高换热效率，降低热点温度，保证换热均匀性，提高催化反应效率。

本反应器用于乙烯气相法生产醋酸乙烯，原料配比为乙烯：氧：醋酸＝9：1：4，在压力0.785±0.02MPa(G)和温度110～185℃条件发生反应，反应生成物为醋酸乙烯，水，二氧化碳等。具体工作时，反应气从管口流入，经分流管及外多孔分布筒1进入催化剂床层。反应气在催化剂床层中向心流动，经与催化剂接触发生反应后，经内多孔分布筒2收集。内多孔分布筒2通过开孔率控制反应气的通过阻力降，从而保证反应气在催化剂床层的径向均布，出催化剂的反应气经集流管收集后从下管口流出。

实施例2

如图2所示，本实施例与实施例1相比，由外向内，换热管组件4设置多层，本实施例分别设置外层的换热管41、中间层的换热管42、以及内层的换热管43，其中，中间层的换热管42以及内层的换热管43设置在换热板组件之间，换热管41的直径小于换热管42的直径，换热管42的直径小于换热管43的直径。因为外层部分反应剧烈，放热快，小直径换热管的换热面积更大，更有利于降低热点温度。

实施例3

如图3所示，与实施例1相比，本反应器的换热板组件设置了第二换热板32，并在第二换热板32外围设置了两层换热管41、换热管42，换热管41的直径小于换热管42的直径。

实施例4

如图4、5所示，与实施例1相比，本反应器的换热板组件设置了第一换热板31，并在第一换热板31外围通过采用盘管螺旋盘绕方式设置在换热板组件的外周，该结构具有更好的换热效果。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种管板组合径向醋酸乙烯反应器，包括壳体，所述壳体上端设有进气口，下端设有出气口，其特征在于，所述壳体内设置外多孔分布筒，所述外多孔分布筒内设置内多孔分布筒，所述外多孔分布筒与内多孔分布筒之间设置催化剂床层形成径向反应区；

所述催化剂床层内设置换热元件，所述换热元件包括换热板组件和换热管组件，所述换热板组件沿轴向布置在所述外多孔分布筒与内多孔分布筒之间，所述换热管组件设置在所述换热板组件的外围。

2.根据权利要求1所述的一种管板组合径向醋酸乙烯反应器，其特征在于，所述外多孔分布筒与内多孔分布筒均为表面布设若干通气孔的套筒结构。

3.根据权利要求2所述的一种管板组合径向醋酸乙烯反应器，其特征在于，所述外多孔分布筒下端与所述壳体内壁密封连接，所述外多孔分布筒与所述壳体内壁之间设置形成分流管区域，由所述壳体上端的进气口进入的反应原料气体经过所述分流管区域分布后通过所述外多孔分布筒进入催化剂床层。

4.根据权利要求3所述的一种管板组合径向醋酸乙烯反应器，其特征在于，所述内多孔分布筒位于所述壳体内腔的中心，所述内多孔分布筒下端与所述壳体下端的出气口相连通，所述内多孔分布筒内腔形成集流管区域，反应后的反应产物气体进入集流管区域被收集并由出气口排出。

5.根据权利要求1所述的一种管板组合径向醋酸乙烯反应器，其特征在于，所述换热板组件在所述壳体内腔沿竖直向等间距的布置在所述外多孔分布筒与内多孔分布筒之间。

6.根据权利要求5所述的一种管板组合径向醋酸乙烯反应器，其特征在于，所述换热板组件包括第一换热板和/或第二换热板，所述第二换热板布置在所述第一换热板之间，所述第一换热板与所述第二换热板表面之间的距离保持一致。

7.根据权利要求6所述的一种管板组合径向醋酸乙烯反应器，其特征在于，沿所述壳体的径向方向，所述第一换热板的截面长度长于所述第二换热板的截面长度。

8.根据权利要求7所述的一种管板组合径向醋酸乙烯反应器，其特征在于，第一换热板与第二换热板均采用中空板管，所述第一换热板的截面呈长条矩形，所述第二换热板的截面呈由外至内依次变窄的梯形或锥形。

9.根据权利要求5-8任一项所述的一种管板组合径向醋酸乙烯反应器，其特征在于，所述换热管组件采用直管或U型管，沿所述壳体内腔的竖直向布置在所述换热板组件的外周；或者采用盘管盘绕设置在所述换热板组件的外周。

10.根据权利要求9所述的一种管板组合径向醋酸乙烯反应器，其特征在于，由外向内，所述换热管组件设置多层，设置在所述换热板组件的外围或者换热板组件之间，所述换热板外围采用小直径换热管。

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