CN219596585U - 一种生产丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸甲酯的绝热反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种生产丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸甲酯的绝热反应器，包括反应器塔体，所述反应器塔体内设有上下设置的上填料层和下填料层，所述反应器塔体的底部设有出料口，顶部设有顶部进料口，上下填料层之间设有冷料进料口，所述反应器塔体内分别设有与顶部进料口和冷料进料口连接的分布器；所述上下填料层的顶部还分别设有填料压盖。本实用新型相较于流化床反应器，具有返混小、催化剂用量小，不易磨损等优点。

Description

一种生产丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸甲酯的绝热反应器

技术领域

本实用新型属于能源化工技术领域，尤其涉及原料为醋酸甲酯、甲醛和甲醇生成丙烯酸甲酯，丙酸甲酯、甲醛和甲醇生成甲基丙烯酸甲酯的绝热反应器。

背景技术

与现有的工业化丙酮菁醇法（ACH法）、异丁烯法（i- 法）和乙烯法（BASF法）相比较，经醋酸甲酯、甲醛、甲醇合成MMA的新工艺路线实现了生产过程无剧毒物质参加，无大量副产物、环境友好和原料易获得的优点，且该工艺成本更低。具有很强的技术和经济竞争力，是目前公认的绿色生产工艺。

目前该工艺方法中的绝热反应器通常采用流化床反应器，在生产过程中反应器物料返混现象较严重，同时还导致催化剂流失过大，影响产品收率和装置的稳定性。

发明内容

发明目的：针对上述现有存在的问题和不足，本实用新型的目的是提供一种生产丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸甲酯的绝热反应器，相较于流化床反应器，具有返混小、催化剂用量小，不易磨损等优点。

技术方案：为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：一种生产丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸甲酯的绝热反应器，包括反应器塔体，所述反应器塔体内设有上下设置的上填料层和下填料层，所述反应器塔体的底部设有出料口，顶部设有顶部进料口，上下填料层之间设有冷料进料口，所述反应器塔体内分别设有与顶部进料口和冷料进料口连接的分布器；所述上下填料层的顶部还分别设有填料压盖。

作为优选，所述反应器塔体的内壁上设有防壁流圈，所述防壁流圈位于上填料层的下方。

作为优选，所述上下填料层包括催化剂填料层和分别铺设在催化剂填料层底部和顶部的瓷球层。

作为优选，所述瓷球层铺设的瓷球直径越靠近催化剂层，其直径越小。

作为优选，所述瓷球层的瓷球直径范围为13mm~5mm。

作为优选，所述反应器塔体还设有若干个人孔。

作为优选，所述催化剂层采用铯系催化剂。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1. 该反应器设计为两段式反应器，结构简单，造价便宜，反应体积得到充分利用的前提下，增加了分段及段间反应物料的换热，能在一定程度上调节反应温度；

2. 反应器设计为两段式反应器，上下段分别有进料口，上段进料口位于反应器顶部，预热后物料由此进入反应器内，下段进料口位于两段填料之间，冷原料由此补充进入，用于降低反应温度。两段式的进料，不仅能有效的控制反应器的最佳反应温度，经过两段进料比例不断调整，对不同比例进料时产品质量进行分析后发现，随着下段进料的比例在一定范围内的增加，反应转化率及选择性也有相应的提高，下段进料的比例控制在40%~50%最佳。

3.反应器催化剂层采用夹心层设计，外层瓷球层越靠近催化剂层，直径越小，在起到支撑固定催化剂的同时，改善反应介质的分布，缓冲进入反应器的物料对催化剂的冲击，保护催化剂的同时保证流动分布均匀；同时通过防壁流圈改善壁流现象。

附图说明

图1为本实用新型所述生产丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸甲酯的绝热反应器的结构示意图；

图2为本实用新型所述填料层的结构示意图。

反应器塔体1、分布器2、人孔3、上填料层4、防壁流圈5、填料压盖6、顶部进料口7、冷料进料口8、出料口9、手孔10、瓷球层11、催化剂层12。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

本实用新型绝热反应塔是用于以醋酸甲酯、甲醛和甲醇为原料生成丙烯酸甲酯，丙酸甲酯、甲醛和甲醇生成制备甲基丙烯酸甲酯。反应器适用于反应转化率为15%~50%之间的丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸甲酯生产工艺；反应器设计为反应温度250℃~450℃，压力为0.1MPA~0.3MPA，使用时采用双反应器，同时用于反应和再生，并通过特定程序可以自动切换。具体而言：

如图1和2所示，本实用新型绝热反应器的塔体内主要设置有物料分布器、填料压盖、填料层、壁流圈、人孔、手孔等；

反应器上部和中部都设有分布器，原料进入反应器时，通过盘式或者槽式分布器后进入反应器填料层内，有效避免物料在反应体系内与填料或者催化剂接触不均匀的情况。

所述填料层分两段，每段的填料层装填方式：填料选用惰性瓷球，催化剂选用铯系催化剂。填料层底部和顶部铺设瓷球，中间层铺设催化剂，每段铺设的瓷球直径在Φ13mm~Φ5mm，越靠近催化剂段，直径越小，支撑固定催化剂的同时，改善反应介质的分布，缓冲进入反应器的物料对催化剂的冲击，保护催化剂的同时保证流动分布均匀。上段填料层与下段填料层间设置防壁流圈，改善由于填料贴合的不够紧密导致避流现象从而引起分离效率的下降。

本专利反应器设计反应温度范围在250~450℃；压力设定在0.3Mpa，温度设定为320℃时，物料转化率为25%，产品选择性为90%；压力不变，温度设定为380℃时，物料转化率为49%，产品选择性为70%。温度超过380℃时，转化率基本不变，但选择性明显降低，产品多分解为CO、CO2、H2等；故所述反应器设最佳反应温度在320~380℃。

反应器设计反应压力范围在0.1~0.3Mpa；温度设定在320℃，压力设定为0.3Mpa时，转化率为20%，产品选择性为90%；温度不变，压力设定在0.3Mpa时，转化率为25%，此时的选择性也稍微有所提高，故所述反应器设最佳反应压力在0.3Mpa。

以下通过具体实施例进行进一步说明：

实施例1：

反应器规格：

进料口直径：DN350mm

冷原料进料口直径：DN350mm

出料口直径：DN400 mm

反应器直径：Φ1200 mm

反应器填料层高度：5m×2

催化剂及瓷球体积：11m³

醋酸甲酯、甲醛和甲醇通过此反应器生成丙烯酸甲酯，醋酸甲酯的转化率约为44%，丙烯酸甲酯选择性为78%。

实施例2:

反应器规格：

进料口直径：DN200 mm

冷原料进料口直径：DN200 mm

出料口直径：DN250 mm

反应器直径：Φ1000 mm

反应器填料层高度：4m×2

催化剂及瓷球体积：6.5m³

以丙酸甲酯、甲醛和甲醇为原料生成甲基丙烯酸甲酯，丙酸甲酯的转化率约为46%，甲基丙烯酸甲酯选择性为81%。

通过上述实例1和实例2说明，原料为醋酸甲酯、甲醛和甲醇通过此反应器生成丙烯酸甲酯，原料为丙酸甲酯、甲醛和甲醇通过此反应器生成甲基丙烯酸甲酯，反应转化率都满足15%~50%之间；因此，此反应器适用于原料为醋酸甲酯、甲醛和甲醇生成丙烯酸甲酯，丙酸甲酯、甲醛和甲醇生成甲基丙烯酸甲酯。

Claims (7)

1.一种生产丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸甲酯的绝热反应器，其特征在于：包括反应器塔体，所述反应器塔体内设有上下设置的上填料层和下填料层，所述反应器塔体的底部设有出料口，顶部设有顶部进料口，上下填料层之间设有冷料进料口，所述反应器塔体内分别设有与顶部进料口和冷料进料口连接的分布器；所述上下填料层的顶部还分别设有填料压盖。

2.根据权利要求1所述生产丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸甲酯的绝热反应器，其特征在于：所述反应器塔体的内壁上设有防壁流圈，所述防壁流圈位于上填料层的下方。

3.根据权利要求1所述生产丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸甲酯的绝热反应器，其特征在于：所述上下填料层包括催化剂填料层和分别铺设在催化剂填料层底部和顶部的瓷球层。

4.根据权利要求3所述生产丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸甲酯的绝热反应器，其特征在于：所述瓷球层铺设的瓷球直径越靠近催化剂层，其直径越小。

5.根据权利要求4所述生产丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸甲酯的绝热反应器，其特征在于：所述瓷球层的瓷球直径范围为13mm~5mm。

6.根据权利要求1所述生产丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸甲酯的绝热反应器，其特征在于：所述反应器塔体还设有若干个人孔。

7.根据权利要求3所述生产丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸甲酯的绝热反应器，其特征在于：所述催化剂填料层采用铯系催化剂。