CN217910326U - 一种无汞触媒转化器及转化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种无汞触媒转化器及转化系统，涉及转化器技术领域技术领域，包括筒体和排列在筒体内部的转化器列管，列管内放置有触媒，筒体内设置有多个测温杆且插入到转化器列管内，测温杆上设置有多个测温点；筒体上设有冷剂循环换热装置，冷剂循环换热装置包括至少两个冷剂进口和至少两个冷剂出口，冷剂进口和所述冷剂出口上下垂直交替分布在所述筒体的两侧。本实用新型不同转化器的反应器出口管和原料气进口管可通过管道连通，管道上安装阀门，通过调节阀门开闭使不同转化器进行并联或串联，可以更好的控制转化器转化温度，且可实现前后台转化器的在线切换，减少触媒翻倒过程中的损失，避免停车造成的产量降低，节约人工成本。

Description

一种无汞触媒转化器及转化系统

技术领域

本实用新型涉及转化器技术领域，具体涉及一种无汞触媒转化器及转化系统。

背景技术

作为目前用汞最大的行业，电石乙炔法生产聚氯乙烯的过程中，一般采用氯化汞催化剂，但是氯化汞为一种高汞催化剂，易升华流失，造成催化剂失效，且生产过程中产生的带有汞污染物的废水具有较强的毒性，严重影响环境及生态平衡，因此，电石法聚氯乙烯生产行业已经开始了无汞催化剂试验。

现在试验较多的无汞催化剂有三大类：1.金系催化剂；2.铜系催化剂；3.非金金属催化剂/非贵金属催化剂。具体的生产步骤为：利用电石(碳化钙CaC2)遇水生成乙炔(C2H2)，将乙炔与氯化氢(HCl)合成制出氯乙烯单体(CH3CH2Cl)，再通过聚合反应使氯乙烯生成聚氯乙烯-[CH2-CHCl]n-的化学反应方法。金系催化剂在现有生产工艺中，转化温度高、活性好，但在工艺中金系触媒仍然存在接触不均匀的问题。

申请号为CN200720032866.6的中国专利公开了一种新型氯乙烯合成转化器，包括上下锥封头，转化床，测温计；上下锥封头上设有介质进口、介质出口，并在上锥封头设有测温计口；转化床为列管换热器结构，列管通过胀焊与上下管板连接，圆形壳体包围列管与上下管板组焊，列管和壳体形成相互隔绝的管程、壳程两个腔体，在转化床壳体上设有热水进口，热水出口，排汽口，排污口，其位置均紧贴上下管板，且与壳体呈径向分布；列管内装填催化剂，列管外的壳体中循环热水，列管下部采用催化剂支撑座支撑催化剂。但是该转化器中，用于测量控制转化床反应温度的测温计设置在上锥封头处，而实际转化位置位于列管处，无法准确显示反应温度。

申请号为CN201920334875.3的中国专利提供了一种无汞催化生产氯乙烯的多段温控转化器，包括壳体、列管、折流板，列管垂直穿过折流板，折流板设置于壳体的内部，折流板与壳体的内壁连接，且和壳体呈径向分布，折流板的面积小于壳体的横截面的面积，以将壳体的内部分隔为多个连通的换热空间，其特征在于，每个换热空间对应的壳体上均设有成对换热介质进口与换热介质出口。该转化器可以根据反应时列管中温度反应热转移分布，对列管进行合理有效的热传导，当列管内进入的原料气在触媒催化作用发生反应时，利用插在列管内部的热电偶确定出反应热集中的位置，跟进反应列管轴向方向温度的变化，对换热的换热介质的流量进行合理控制，带走反应热量。但是该转化器内部设置多个折流板，将其分隔成不同的换热空间，温度控制的结构繁琐，不利于检修；且不便对触媒进行翻倒作业或再次活化。

当低汞/无汞触媒使用到中后期，即“衰老期”时，或当低汞/无汞触媒使用未达到预期时，需要对触媒进行翻倒作业或再次活化。需要翻倒时，首先将转化器内气体泄压、排空，然后进行氮气置换，进行触媒翻倒更换工作。转化器停用时，应检测触媒中汞含量，根据含汞量确定触媒翻倒与报废。一般来说将触媒从后台翻倒到前台是“衰老期”普遍做法，从高效应用企业运行经验来看，也可采用后台自翻倒和前台自翻倒来延长触媒使用时间。因此，触媒翻倒工作往往伴随着转化器的停用，影响生产工作，且触媒翻倒的间隔会对触媒活性、寿命、乙炔转化率、反应温度、床层阻力等有不同程度的影响，导致触媒损失。

申请号为CN201510364995.4的中国专利公开了一种转化装置，增加前台、后台可转变转化器，既能做前台转化器使用又能作为后台转化器使用。当前台转化器数量不足时作为前台转化器使用，或者当后台转化器达到需翻倒触媒的条件后，直接切换阀门作为前台转化器，不再进行触媒翻倒。但是在转换过程中增加了前台、后台可转变转化器作为中转，并非前台转化器和后台转化器直接切换，易造成资源浪费。

因此，需要提供一种无汞触媒转化器、转化系统及方法，可以更好的控制转化器转化温度，且可实现前后台转化器的在线切换，减少触媒翻倒过程中的损失，避免停车造成的产量降低，节约人工成本。

实用新型内容

基于以上问题，本实用新型目的在于提供一种无汞触媒转化器及转化系统。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种无汞触媒转化器，包括筒体和排列在所述筒体内部的若干个转化器列管，所述列管内放置有触媒，所述筒体内设置有多个测温杆，所述测温杆插入到所述转化器列管内，所述测温杆上设置有多个测温点；测温点用来检测所述列管内的温度变化，确定反应热集中的地方。

所述筒体上设有冷剂循环换热装置，所述冷剂循环换热装置包括至少两个冷剂进口和至少两个冷剂出口，所述冷剂进口和所述冷剂出口上下垂直交替分布在所述筒体的两侧，且所述冷剂进口位于所述冷剂出口的下方；冷剂进口和冷剂出口相互交替排列，其中位于最下方的为冷剂进口，位于最上方的为冷剂出口，总体呈现出低进高出的情况；根据所述测温点的测温情况，可根据需要选择冷剂出口和冷剂进口进行热交换，有助于更好的控制转化器转化温度。

所述筒体上下端分别设有反应器出口管和原料气进口管。

优选地，所述测温杆包括中心测温杆和边缘测温杆，所述中心测温杆插入位于中心位置的所述转化器列管中，所述边缘测温杆围绕所述中心测温杆周向分布并插入对应的所述转化器列管中。

优选地，所述测温点至少有四个。

优选地，所述筒体上端通过上法兰连接上封头，所述筒体下端通过下法兰连接下封头；所述上封头与所上法兰之间形成上封腔，所述下封头与所下法兰之间形成下封腔；所述上法兰和所述下法兰上均设置有若干和列管通孔且通过所述列贯通孔与所述转化器列管相连通；

所述上封头上设有反应器出口管；所述下封头设有原料气进口管和排污管。

原料气体(包含乙炔)从所述原料气进口管进入下封腔，再进入列管中，在列管中经催化剂催化产生氯乙烯单体，未反应的原料气继续在上升过程中与催化剂接触反应生成氯乙烯，提高原料气的转化率，原料气进入转化器设计为低进高出，可以使原料气在转化器下层开始反应，反应放出的热不断上移，可以更好地维持反应温度；有利于未反应的氯化氢与乙炔气体优先接触催化剂，减少氯乙烯的逆向分解。

优选地，所述排污管套在所述原料进口管的外侧，

所述原料气进口管为L形且所述原料气进口管一端伸入所述下封腔中，另一端从所述排污管的侧面穿出。

优选地，所述原料气进口管伸入所述下封腔中的一端高于所述排污管与所述下封头的连接处。排污管的套管式设计，可以避免排污不会进入到原料气进口管中。

优选地，所述下封腔内填充有活性炭，所述活性炭与所述转化器列管之间覆盖有筛网。

优选地，所述筛网下方固定设置有伞帽，所述伞帽呈下端开口的圆锥状，且所述伞帽的开口端朝向所述原料气进气口伸入所述下封腔中的一端。

优选地，所述筒体上设有膜片压差液位计，所述膜片压差液位计分别分布在所述筒体与所述上封头和所述下封头的交界处。

优选地，所述上封头和所述下封头上固定有若干个支耳。

优选地，所述筒体外壁的上部固定连接有若干支座。支座位于筒体的三分之二或四分之三的位置处。

优选地，所述触媒为金系催化剂或者铜系催化剂。

本实用新型还提供一种无汞触媒转化系统，包括第一转化器和第二转化器，所述第一转化器和第二转化器均为上述任意一项所述的无汞触媒转化器；

所述第一转化器的反应器出口管与所述第二转化器原料气进口管通过切换管道相连通；所述切换管道上设有第一阀门和第二阀门；

所述第一转化器和所述第二转化器的原料气进口管均与混合器总管相连通；

所述第一转化器和所述第二转化器的反应器出口管均与水洗总管相连通；

所述第一转化器和所述第二转化器的反应器出口管与所述水洗总管之间分别设有第三阀门和第四阀门；

所述第一转化器和所述第二转化器的原料气进口管与所述混合器总管之间设有第五阀门和第六阀门。

第一转化器和第二转化器的反应器出口管和原料气进口管通过切换管道连通，切换管道上安装有第一阀门和第二阀门，通过调节阀门开闭使不同转化器进行并联或串联。

若要并联第一转化器和第二转化器，则关闭第一阀门和第二阀门，其余阀门保持开启。若要串联第一转化器和第二转化器，且原料气从左端进入右端排出时，关闭第四阀门和第六阀门，其余阀门保持开启。

与现有技术相比，本实用新型有以下优势：

本实用新型转化器原料气进入转化器设计为低进高出，考虑合成的氯乙烯比重大于原料气，优先原料气与催化剂接触进行反应；不同转化器可实现前后台在线切换，减少了无汞催化剂翻倒过程中触媒的损失、停车造成的产量影响以及降低了人员的劳动强度，特别是对金系催化剂而言，可大大减少金的损失，降低运行成本；本实用新型转化器冷剂换热多进多出，有助于更好的控制转化器转化温度；增加液位计，作为蒸汽或庚烷气闪蒸罐使用，随着金系催化剂热点上移，增加转化器庚烷气相段空间；为减少无汞催化剂翻倒触媒中金的损失；本实用新型转化器减少了现有转化器中的折流挡板，原料气与触媒充分接触，提高转化率。

附图说明

图1为本实用新型一种无汞触媒转化器的结构示意图；

图2为本实用新型一种无汞触媒转化器的剖视图；

图3为本实用新型一种无汞触媒转化器列管的结构示意图；

图4为本实用新型一种无汞触媒转化系统图。

附图标记：

1-筒体，2-上封头，3-下封头，4-支耳，5-反应器出口管，

6-原料气进口管，7-排污管，8-伞帽，9-冷剂进口，10-冷剂出口，11-支座，12-上法兰，13-筛网，14-转化器列管，15-测温杆，16-触媒，17-膜片压差液位计；18-第一转化器；19-第二转化器；20-混合器总管；

21-水洗总管；22-第一阀门；23-第二阀门；24-第三阀门；25-第四阀门；26-第五阀门；27-第六阀门。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“上”、“下”、“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申请和简化描述，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申请的限制。

如图1-3所示，本实用新型提供一种用于VCM转化的无汞触媒转化器，

包括筒体1，筒体1上端通过上法兰12连接上封头2，上封头2采用可拆卸安装在筒体1上，上封头2的中部固定连接反应器出口管5的一端，上封头2与所上法兰12之间形成上封腔，反应器出口管5的一端通往转化器外部，另一端进入上封腔内，筒体1内设置有若干转化器列管14，所述上法兰12上设置有若干和列管通孔且通过所述列贯通孔与所述转化器列管14相连通，若干转化器列管14形成列管管束，优选地，所述转化器列管14均匀排布在所述筒体1内部。转化器列管14内放置触媒16，触媒16采用金系催化剂或铜系催化剂。所述触媒16均匀的贴合在所述转化器列管14的内壁上。

筒体1内设置有若干个测温杆15，测温杆15插入到转化器列管14内，本实施方式中，测温杆15设置有八个，其中一个为中心测温杆，所述中心测温杆插入到位于中心位置的转化器列管14中，其余七个为边缘测温杆，所述边缘测温杆绕着所述中心测温杆圆周分布设置，且均插入到相应的转化器列管14中，每个测温杆15上设置有至少四个测温点。除此之外，可根据所述筒体的尺寸设置不同的测温杆数量，但保证中心测温杆插入到位于中心位置的转化器列管14中且边缘测温杆周向均匀分布。

筒体1下端通过下法兰连接下封头3，下封头3可拆卸式地安装在筒体1下端，下封头3与所下法兰之间形成下封腔。下法兰上设置有若干和列管通孔且通过所述列贯通孔与所述转化器列管14相连通。下封头3中部设置有原料气进口管6和排污管7，所述排污管7为一直筒管道，所述排污管7一端开口于所述下封头3上，且与所述下封腔相连通，另一端通往转化器外部。所述原料气进口管6成L型，其中排污管7的直径大于所述原料气进口管6的直径，且所述排污管7套在原料气进口管6的外侧，原料气进口管6的一端伸入所述下封腔内部，另一端从排污管7的侧面穿出。原料气进口管6伸入所述下封腔内部的一端高于所述排污管7的上端口，排污管7的套管式设计，可以避免排污不会进入到原料气进口管6中。下封头3内填充有活性炭，活性炭在下封头空腔内装填，目的是使原料气进入转化器列管时均匀分布，活性炭上盖有筛网13。筛网13下方设置有伞帽8，伞帽8呈开口的圆锥状，且开口位于原料气进口管6上方，用于防止触媒16和活性炭掉进原料气进口管6内。原料气进口管6在下封头下端，反应器出口管5在上封头，反应生成的氯乙烯从反应器出口管5排出后，在反应气冷却器冷却后进入净化系统处理。

筒体1上下各设置一个膜片压差液位计17，膜片压差液位计17分别设置在所述筒体1与所述上封头2和所述下封头3的交界处。膜片压差液位计17作为蒸汽或庚烷气闪蒸罐使用，随着金系催化剂热点上移，增加转化器庚烷气相段空间。膜片压差液位计17随着转化器内反应的热点层上移而提高庚烷液层，可以调节庚烷液层高度，使得反应带的反应放热处于庚烷液位控制中。

筒体1上还设置有冷剂循环换热装置，冷剂循环换热装置包括冷剂进口9和冷剂出口10，两个冷剂进口9和两个冷剂出口10上下垂直交替分布在筒体1的两侧，自上至下的排布方式为冷剂进口9-冷剂出口10-冷剂进口9-冷剂出口10，形成低进高出，除此之外，可根据所述转换器的尺寸调整所述冷剂进口9和冷剂出口10的数量，但需要保证每一组对应的冷剂进口9在垂直方向上是位于冷剂出口10的下方，且径向位置相对立，保证换热介质为低进高出的流动。换热介质从冷剂进口9流入，环绕流经所述转化器列管14周围后从冷剂出口10流出，有利于每个换热空间中列管的充分换热。测温杆15与冷剂循环换热装置相互配合，测温杆15上的测温点用来检测所述列管内的温度变化，确定反应热集中的地方，然后根据测温情况选择性的从对应位置处的冷剂进口9流入换热介质，有助于更好的控制转化器转化温度。

上封头2和下封头3上固定连接若干支耳4，上封头2、下封头3为蝶形封头，材质为Q345R，下封头3衬一层耐酸瓷砖。筒体1外侧上部还固定连接有若干支座11，支座11位于筒体1的三分之二或四分之三的位置处。

不同转化器的反应器出口管5和原料气进口管6可通过管道连通，管道上安装阀门，通过调节阀门开闭使不同转化器进行并联或串联。

如图4所示，本实用新型还提供一种无汞触媒转化系统，包括第一转化器和第二转化器，所述第一转化器18和第二转化器19均为上述所述的无汞触媒转化器；所述第一转化器18的反应器出口管5与所述第二转化器19原料气进口管通过切换管道相连通；所述切换管道上设有第一阀门22和第二阀门23；所述第一转化器18和所述第二转化器19的原料气进口管均与混合器总管20相连通；所述第一转化器18和所述第二转化器19的反应器出口管5均与水洗总管21相连通；所述第一转化器18和所述第二转化器19的反应器出口管5与所述水洗总管21之间分别设有第三阀门24和第四阀门25；所述第一转化器18和所述第二转化器19的原料气进口管与所述混合器总管20之间设有第五阀门26和第六阀门27。

若要并联第一转化器18和第二转化器19，则关闭第一阀门22和第二阀门23，其余阀门保持开启。若要串联第一转化器18和第二转化器19，且原料气从左端进入右端排出时，关闭第四阀门25和第六阀门2，其余阀门保持开启。

本实用新型利用上述无汞触媒转化系统，还提供一种无汞触媒转化方法。

当触媒16采用金系催化剂时，金系催化剂在现有生产工艺中，转化温度高、活性好。在前台试验使用时间高于低汞，在后台使用远远不如低汞。

为使得金系催化剂更好的使用，增加液位计，作为蒸汽或庚烷气闪蒸罐使用，随着金系催化剂热点下移，增加转化器庚烷气相段空间，即冷剂液位控制下移；为减少金系催化剂翻倒触媒中金的损失，前台可以变后台，后台可以变前台，装填金系催化剂的转化器可前后台切换；

鉴于金系催化剂试验情况，以1‰含金量使用单台独立使用，转化率含乙炔大于3％(可运行3000～4000小时)，开始串联后台(运行3000～4000小时的1‰金系，经过24小时的活化或在线再生)，后台使用后，转化率含乙炔大于3％(温度满足要求的话可运行2000～3000小时)，这时前台乙炔转化率低于85％，开始进行前后台切换运行(切换前原前台需要经过活化或在线再生)。前后台切换或串并联切换时通过各部位的阀门开闭来控制。

当触媒16采用铜系催化剂时，铜系金属催化剂使用条件与现有低汞触媒使用条件区别不大，使用中副反应比低汞触媒多，转化气中除合成氯乙烯外还催生了氯乙烷、丁二烯和乙烯基乙炔。铜系催化剂还有在卸除时易发热自燃，须通入氯化氢或空气氮气混合气进行灭活或者钝化，卸除时存有安全隐患的不确定性。在试验铜系金属催化剂时，转化器冷剂换热采用两进两出，更好的控制转化器转化温度；原料气进入转化器应低进高出(低汞的原料气是高进低出，降低汞升华流失)，考虑合成的氯乙烯比重大于原料气，优先原料气与催化剂接触进行反应；与金系催化剂一样，为减少翻倒触媒，可采用前后台转化器切换工艺。

以上仅为本实用新型的部分实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种无汞触媒转化器，包括筒体和排列在所述筒体内部的若干个转化器列管，所述列管内放置有触媒，其特征在于：

所述筒体内设置有多个测温杆，所述测温杆插入到所述转化器列管内，所述测温杆上设置有多个测温点；

所述筒体上设有冷剂循环换热装置，所述冷剂循环换热装置包括至少两个冷剂进口和至少两个冷剂出口，所述冷剂进口和所述冷剂出口上下垂直交替分布在所述筒体的两侧，且所述冷剂进口位于所述冷剂出口的下方；

所述筒体上下端分别设有反应器出口管和原料气进口管。

2.如权利要求1所述的一种无汞触媒转化器，其特征在于：

所述测温杆包括中心测温杆和边缘测温杆，所述中心测温杆插入位于中心位置的所述转化器列管中，所述边缘测温杆围绕所述中心测温杆周向分布并插入对应的所述转化器列管中。

3.如权利要求1所述的一种无汞触媒转化器，其特征在于：

所述筒体上端通过上法兰连接上封头，所述筒体下端通过下法兰连接下封头；

所述上封头与所上法兰之间形成上封腔，所述下封头与所下法兰之间形成下封腔；

所述上法兰和所述下法兰上均设置有若干和列管通孔且通过所述列管通孔与所述转化器列管相连通；

所述上封头上设有反应器出口管；所述下封头设有原料气进口管和排污管。

4.如权利要求3中所述的一种无汞触媒转化器，其特征在于：

所述排污管套在所述原料气进口管的外侧，

所述原料气进口管为L形且所述原料气进口管一端伸入所述下封腔中，另一端从所述排污管的侧面穿出；所述原料气进口管伸入所述下封腔中的一端高于所述排污管与所述下封头的连接处。

5.如权利要求4中所述的一种无汞触媒转化器，其特征在于：

所述下封腔内填充有活性炭，所述活性炭上覆盖有筛网。

6.如权利要求5所述的一种无汞触媒转化器，其特征在于：

所述筛网下方固定设置有伞帽，所述伞帽呈下端开口的圆锥状，且所述伞帽的开口端朝向所述原料气进口管伸入所述下封腔中的一端。

7.如权利要求4所述的一种无汞触媒转化器，其特征在于：

所述筒体上设有膜片压差液位计，所述膜片压差液位计分别分布在所述筒体与所述上封头和所述下封头的交界处。

8.如权利要求4所述的一种无汞触媒转化器，其特征在于：

所述上封头和所述下封头上固定有若干个支耳；所述筒体外壁的上部固定连接有若干支座。

9.如权利要求1所述的一种无汞触媒转化器，其特征在于：所述触媒为金系催化剂或者铜系催化剂。

10.一种无汞触媒转化系统，其特征在于：

包括第一转化器和第二转化器，所述第一转化器和第二转化器均为如权利要求1-9中任意一项所述的无汞触媒转化器；

所述第一转化器的反应器出口管与所述第二转化器原料气进口管通过切换管道相连通；所述切换管道上设有第一阀门和第二阀门；

所述第一转化器和所述第二转化器的原料气进口管均与混合器总管相连通；

所述第一转化器和所述第二转化器的反应器出口管均与水洗总管相连通；

所述第一转化器和所述第二转化器的反应器出口管与所述水洗总管之间分别设有第三阀门和第四阀门；

所述第一转化器和所述第二转化器的原料气进口管与所述混合器总管之间设有第五阀门和第六阀门。

Images