CN219898078U - 一种乙烯两步法氧化生产环氧乙烷反应器 - Google Patents
一种乙烯两步法氧化生产环氧乙烷反应器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN219898078U CN219898078U CN202321649274.4U CN202321649274U CN219898078U CN 219898078 U CN219898078 U CN 219898078U CN 202321649274 U CN202321649274 U CN 202321649274U CN 219898078 U CN219898078 U CN 219898078U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gas
- reactor
- ethylene
- tube
- oxidation reaction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 115
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 title claims abstract description 115
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 104
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 29
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims description 27
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 60
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 50
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 48
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 24
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 17
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 claims description 14
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 23
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 6
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 188
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 4
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 4
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 3
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001039 duplex stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 2
- 229910000885 Dual-phase steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 150000005215 alkyl ethers Chemical class 0.000 description 1
- 150000001414 amino alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- XENVCRGQTABGKY-ZHACJKMWSA-N chlorohydrin Chemical compound CC#CC#CC#CC#C\C=C\C(Cl)CO XENVCRGQTABGKY-ZHACJKMWSA-N 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 125000000816 ethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 150000003944 halohydrins Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- -1 polyoxyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
Abstract
本实用新型提供了一种乙烯两步法氧化生产环氧乙烷反应器，包括水气等温列管反应器和中压蒸汽汽包，所述水气等温列管反应器的预热原料气进口管路上设有气气等温列管反应器，所述气气等温列管反应器包括气气反应器壳体和设置在气气反应器壳体内的用于通过原料气的内管单元，所述气气反应器壳体上还设有第二步乙烯氧化反应后合成气出口。该乙烯两步串联法氧化生产环氧乙烷反应器，通过气气等温列管反应器和水气等温列管反应器二步法串联反应，使得两个反应器兼顾了动力学和热力学状态，无需在串/并联多台水气等温列管反应器的前提下，就可提高单程转化率，降低乙烯循环比，减少装置能耗，提高催化剂的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型属于石油化工技术领域，具体属于一种环氧乙烷工业化生产设备，适用于乙烯氧化法制备环氧乙烷工艺。
背景技术
环氧乙烷是乙烯重要的衍生物，作为中间产品，主要用于生产乙二醇、氨基醇、卤醇、聚氧乙烯烷基醚、乙二醇醚、非离子表面活性剂等，也可用于增塑剂、润滑剂、塑料盒橡胶等领域。环氧乙烷工业化生产方法主要有氯乙醇法和乙烯直接氧化法两种，乙烯直接氧化法又分为空气氧化法和纯氧氧化法，目前工业化生产中普遍采用一步法乙烯纯氧氧化法生产环氧乙烷。乙烯氧化反应是强放热反应，反应初期受动力学反应控制，需要通过增大反应温度来提高反应速度，用于增加氧化反应的转化率。反应末期，受热力学平衡控制。因此，比较理想的反应状态是，在等温列管反应器末端，反应温度低，这样更有利于平衡向环氧乙烷生成的方向推进。同时，末端反应温度低，乙烯与氧气混合的爆炸危险性小，从而在理论上可以增加原料气中氧气浓度，提高一次转化率，减少了乙烯循环比，从而降低循环压缩机的负荷，达到节能降耗的目的。为了解决目前工业上一步法乙烯氧化法生产环氧乙烷，存在单程转化率低，乙烯循环量大，银基催化剂寿命短的问题，这时就需要提出一种乙烯两步法氧化生产环氧乙烷反应器。
现有的乙烯纯氧氧化生产环氧乙烷反应器，受制于反应强放热性，水气等温列管反应器的单程转化率仅有这就导致了乙烯循环量大，银基催化剂寿命短的问题。因此，为了提高转化效率，目前都采用多台水气等温列管反应器串/并联，从而扩大产能。然而，这种多台水气等温列管反应器串/并联设置，又会导致装置贫液循环量大，能耗及电耗高等问题。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种乙烯两步法氧化生产环氧乙烷反应器，该装置能够在不串并联多台水气等温列管反应器的前提下，提高单程转化率，降低乙烯循环比，减少装置能耗，提高催化剂的使用寿命。
本实用新型采用的技术方案如下：一种乙烯两步法氧化生产环氧乙烷反应器，包括水气等温列管反应器和中压蒸汽汽包，所述水气等温列管反应器的预热原料气进口管路上设有气气等温列管反应器，所述气气等温列管反应器包括气气反应器壳体和设置在气气反应器壳体内的用于通过原料气的内管单元，所述水气等温列管反应器的第一步乙烯氧化反应后合成气出口与气气反应器壳体的第一步乙烯氧化反应后合成气进口相连通，所述气气反应器壳体上还设有第二步乙烯氧化反应后合成气出口。
优选的，所述水气等温列管反应器的第一步乙烯氧化反应后合成气出口与气气反应器壳体之间设有中间换热器，所述气气反应器壳体内的内管单元预热气出口与水气等温列管反应器的预热原料气进口管路经中间换热器设置。
优选的，所述水气等温列管反应器的内部设置有第一步乙烯氧化反应单元；第一步乙烯氧化反应单元包括水气反应器壳程、两块上下依次设置的挠性管板、换热管束、预热原料气进口、第一步乙烯氧化反应后合成气出口、锅炉水上升管口和锅炉水下降管口；所述挠性管板与水气等温列管反应器的内壁连接形成一封闭的水气反应器壳程，所述水气反应器壳程内竖向设有换热管束，所述换热管束的两端分别与水气等温列管反应器的预热原料气进口和第一步乙烯氧化反应后合成气出口相连通，所述水气等温列管反应器的侧壁上还设有与水气反应器壳程相连通的锅炉水上升管口和锅炉水下降管口。
优选的，所述换热管束的内部装填有银基催化剂。
优选的，所述换热管束的管端安装有支撑弹簧。
优选的，所述气气等温列管反应器的内部设置有内管单元；内管单元包括气气反应器壳体、管束、上出气球腔、下进气球腔、L型弯管束、新鲜气入口、预热气出口、第一步乙烯氧化反应后合成气进口、第二步乙烯氧化反应后合成气出口；所述气气反应器壳体的内部安装有管束，所述管束的进气端通过L型弯管束与下进气球腔连接，出气端通过L型弯管束与上出气球腔连接，所述上出气球腔的上方连通有预热出气口，所述预热出气口贯穿气气反应器壳体的顶部，所述下进气球腔的下方连通有新鲜气入口，所述新鲜气入口贯穿气气反应器壳体的底部，所述预热气出口的一侧设置有第一步乙烯氧化反应后合成气进口，所述第一步乙烯氧化反应后合成气进口开设于气气反应器壳体的顶部，所述新鲜气入口的一侧设置有第二步乙烯氧化反应后合成气出口，所述第二步乙烯氧化反应后合成气出口开设于气气反应器壳体的底部，所述预热出气口通过中间换热器与预热原料气进口相连通，所述第一步乙烯氧化反应后合成气进口通过中间换热器与第一步乙烯氧化反应后合成气出口相连通。
优选的，所述气气反应器壳体的内部装填有银基催化剂。
优选的，所述上出气球腔和下进气球腔均采用球形联箱结构。
优选的，所述气气反应器壳体的外壁底部开设有催化剂卸料口。
优选的，所述中压蒸汽汽包的底部连通有若干个下降管和上升管，所述下降管的下方连通有文丘里管，所述下降管的末端与锅炉水下降管口相连通，所述上升管的末端与锅炉水上升管口相连通。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
该乙烯两步法氧化生产环氧乙烷反应器，从水气等温列管反应器第一步氧化反应后合成气出口排出的混合气气体被输送到气气反应器壳体中，与管束中的新鲜原料气产生换热反应，从而使混合气体中未反应的原料气在气气反应器壳体中继续反应——约70％的氧化反应发生在水气等温列管反应器内，剩余30％的氧化反应发生在气气等温列管反应器内，因此，该装置能够在不串并联多个水气等温列管反应器的前提下，提高单程转化率，降低乙烯循环比，减少装置能耗，提高催化剂的使用寿命。
通过将银基催化剂装填于水气等温列管反应器内部的换热管束内，乙烯与氧气的混合气通过装有催化剂的换热管束内侧，水气反应器壳程内通过锅炉水，通过水气反应器壳程内沸腾水汽化移走热量，完成第一步乙烯氧化反应，同时为提高反应效率乙烯与氧气的混合气会经由中间换热器进行预热升温。
通过将银基催化剂装填于气气反应器壳体内部(即壳程)，第一步乙烯氧化反应后合成气通过第一步乙烯氧化反应后合成气进口自上而下进入气气反应器壳体内部，使得管束内的新鲜原料气被加热并带走第二步乙烯氧化副产的大量反应热，由于壳程第二步乙烯氧化反应温度控制的较低，完全杜绝了尾烧的发生。
通过气气等温列管反应器中管束、上出气球腔和下进气球腔的配合，解决了现有技术等温列管反应器存在的管板与管束热应力大的问题，相对于平管板或者椭圆形结构，具有最优良的承压能力，同时球形联箱结构便于检修人员进入球腔内部检查是否出现堵漏，无需卸除催化剂，大大减轻了检修人员的工作压力。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本实用新型实施例提供的反应流程示意图；
图2为本实用新型实施例提供的气气等温列管反应器结构示意图；
图3为本实用新型实施例提供的水气等温列管反应器结构示意图；
附图说明：1、气气等温列管反应器，2、中间换热器，3、水气等温列管反应器，4、中压蒸汽汽包，5、文丘里管，6、下降管，7、上升管，101、气气反应器壳体，102、管束，103、上出气球腔，104、下进气球腔，105、L型弯管束，106、催化剂卸料口，107、新鲜气入口，108、预热气出口，109、第一步乙烯氧化反应后合成气进口，110、第二步乙烯氧化反应后合成气出口，301、水气反应器壳程，302、挠性管板，303、换热管束，304、预热原料气进口，305、第一步乙烯氧化反应后合成气出口，306、锅炉水上升管口，307、锅炉水下降管口，308、支撑弹簧。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。
下面结合图1-图3对本实用新型作详细说明。
实施例
实施例一：由图1-3可知，一种乙烯两步法氧化生产环氧乙烷反应器，包括水气等温列管反应器3和中压蒸汽汽包4，其特征在于：水气等温列管反应器3的预热原料气进口304管路上设有气气等温列管反应器1，气气等温列管反应器1为本实用新型第二步乙烯氧化容器，其内部具体结构下文将详细表述，气气等温列管反应器1包括气气反应器壳体101和设置在气气反应器壳体101内的用于通过原料气的内管单元，水气等温列管反应器3为本实用新型第一步乙烯氧化容器，其内部具体结构下文将详细表述，水气等温列管反应器3的第一步乙烯氧化反应后合成气出口305与气气反应器壳体101的第一步乙烯氧化反应后合成气进口109相连通，气气反应器壳体101上还设有第二步乙烯氧化反应后合成气出口110；
在具体实施过程中，值得特别指出的是，气气等温列管反应器1为本实用新型第二步乙烯氧化容器，其内部具体结构下文将详细表述，水气等温列管反应器3为本实用新型第一步乙烯氧化容器，其内部具体结构下文将详细表述；
进一步的，水气等温列管反应器3的第一步乙烯氧化反应后合成气出口305与气气反应器壳体101之间设有中间换热器2，中间换热器2起到预热升温新鲜气的作用，同时对第一步乙烯氧化反应后合成气反应热进行回收，气气反应器壳体101内的内管单元预热气出口108与水气等温列管反应器3的预热原料气进口304管路经中间换热器2设置；
在具体实施过程中，值得特别指出的是，中间换热器2起到预热升温新鲜气的作用，同时对第一步乙烯氧化反应后合成气反应热进行回收；
具体的，在使用一种乙烯两步法氧化生产环氧乙烷反应器时，首先新鲜气经由气气等温列管反应器1的预热气出口108排出进入到中间换热器2内进行预热升温，随后预热原料气经由预热原料气进口304进入到水气等温列管反应器3内进行第一步乙烯氧化反应，此时中压蒸汽汽包4已经工作，锅炉水自下而上进入到水气等温列管反应器3内准备与管内发生第一步乙烯氧化反应的预热原料气逆流换热，吸收第一步乙烯氧化反应放出的的热量，然后第一步乙烯氧化反应后合成气从水气等温列管反应器3的第一步乙烯氧化反应后合成气出口305经由中间换热器2进行反应热回收，随后经由第一步氧化反应后合成气进口109进入到气气等温列管反应器1内进行第二步乙烯氧化反应，第二步乙烯氧化反应完成后，从气气等温列管反应器1的第二步乙烯氧化反应后合成气出口110排出，由于管内新鲜气取热，第二步乙烯氧化反应床层温度控制在/>低温下有助于反应热力学平衡常数往生产环氧乙烷的方向移动，提高单程转化率，降低乙烯循环比，减少装置能耗，提高催化剂的使用寿命，与此同时再次进入到气气等温列管反应器1的新鲜气自下而上会与第一步乙烯氧化反应后合成气进行逆流换热，温度由/>被加热至170℃，随后第一次预热完成的预热原料气进入到中间换热器2进行二次预热，温度预热至/>使得进入到水气等温列管反应器3内进行第一步乙烯氧化反应初始温度高，起到预热升温，提高反应效率的作用。
实施例二：由图1-3可知，水气等温列管反应器3的内部设置有第一步乙烯氧化反应单元；第一步乙烯氧化反应单元包括水气反应器壳程301、两块上下依次设置的挠性管板302、换热管束303、预热原料气进口304、第一步乙烯氧化反应后合成气出口305、锅炉水上升管口306和锅炉水下降管口307；挠性管板302与水气等温列管反应器3的内壁连接形成一封闭的水气反应器壳程301，挠性管板302，这种结构形式能完全消除水气等温列管反应器3内水气反应器壳程301与换热管束303管程温差引起的热膨胀，防止反应器泄露，防止水气反应器壳程301高压水进入换热管束303管程催化剂床层内，水气反应器壳程301内竖向设有换热管束303，换热管束303采用无缝钢管，由于钢管埋在水气反应器壳程301水浴内，壁厚较低，可以选择碳钢管，也可以选择合金钢管或者双相不锈钢管，优先的，本发明选择双相不锈钢管，换热管束303的两端分别与水气等温列管反应器3的预热原料气进口304和第一步乙烯氧化反应后合成气出口305相连通，水气等温列管反应器3的侧壁上还设有与水气反应器壳程301相连通的锅炉水上升管口306和锅炉水下降管口307；
在具体实施过程中，值得特别指出的是，换热管束303采用无缝钢管，由于钢管埋在水气反应器壳程301水浴内，壁厚较低，可以选择碳钢管，也可以选择合金钢管或者双相不锈钢管，优先的，本发明选择双相不锈钢管，换热管束303采用高通量换热管，在换热管束303外层涂抹金属烧结涂层，特别适用于这种壳体有相变的传热工况；
进一步的，换热管束303的内部装填有银基催化剂；
在具体实施过程中，值得特别指出的是，本实用新型采用的银基催化剂为本发明人所在公司的子公司润和催化剂材料(浙江)有限公司在CN112206798B发明了一种新型乙烯氧化催化剂，在反应温度较低的情况下，催化剂的活性也不受影响；
进一步的，换热管束303的管端安装有支撑弹簧308，用于作为催化剂以及瓷球的支撑；
在具体实施过程中，值得特别指出的是，通过在换热管束3的管端安装支撑弹簧308，用于作为催化剂以及瓷球的支撑，同时便于管内催化剂的装填以及拆卸更换；
具体的，在上述实施例一的基础上，经过气气等温列管反应器1和中间换热器2进行预热升温的预热原料气，自上而下经由预热原料气进口304进入到装填有银基催化剂的换热管束303内，进行第一步乙烯氧化反应，锅炉水自下而上经由锅炉水下降管口307进入到水气反应器壳程301内，准备与管内发生第一步乙烯氧化反应的预热原料气逆流换热，吸收第一步乙烯氧化反应放出的的热量，当第一步乙烯氧化反应完成后，产生的第一步氧化反应后合成气从第一步氧化反应后合成气出口305排出水气等温列管反应器3进入气气等温列管反应器1，锅炉水自身由液相变为气液两相并最终从锅炉水上升管口306循环进入中压蒸汽汽包4，最后当操作人员想要将换热管束303内的银基催化剂进行装填或者拆卸更换时，可以通过取下换热管束303管端的支撑弹簧308，使得银基催化剂和换热管束303管端的瓷球失去支撑，即方便最后装填或拆卸更换银基催化剂，本实用新型第一步乙烯氧化反应单元的反应条件为，温度230/>优选/>反应压力/>优选/>空速选择范围/>优选/>
实施例三：由图1-3可知，所述气气等温列管反应器1的内部设置有内管单元；内管单元包括气气反应器壳体101、管束102、上出气球腔103、下进气球腔104、L型弯管束105、新鲜气入口107、预热气出口108、第一步乙烯氧化反应后合成气进口109、第二步乙烯氧化反应后合成气出口110；气气等温列管反应器1直径气气等温列管反应器1的壳侧材质选用碳钢、合金钢或者双相钢，优选碳钢，气气反应器壳体101的内部安装有管束102，管束102两端采用“L型弯”消除热应力，避免采用常用的直管管束结构，管束102长度管束102选择直径范围为/>管束102的进气端通过L型弯管束105与下进气球腔104连接，出气端通过L型弯管束105与上出气球腔103连接，L型弯管束105为整根无焊接无缝钢管结构，上出气球腔103的上方连通有预热出气口108，预热出气口108贯穿气气反应器壳体101的顶部，下进气球腔104的下方连通有新鲜气入口107，新鲜气入口107贯穿气气反应器壳体101的底部，预热气出口108的一侧设置有第一步乙烯氧化反应后合成气进口109，第一步乙烯氧化反应后合成气进口109开设于气气反应器壳体101的顶部，新鲜气入口107的一侧设置有第二步乙烯氧化反应后合成气出口110，第二步乙烯氧化反应后合成气出口110开设于气气反应器壳体101的底部，预热出气口108通过中间换热器2与预热原料气进口304相连通，第一步乙烯氧化反应后合成气进口109通过中间换热器2与第一步乙烯氧化反应后合成气出口305相连通；
在具体实施过程中，值得特别指出的是，管束102两端采用“L型弯”消除热应力，避免采用常用的直管管束结构，L型弯管束105为整根无焊接无缝钢管结构，且根据处理量以及传热速率，选择直径范围为
进一步的，气气反应器壳体101的内部装填有银基催化剂；
在具体实施过程中，值得特别指出的是，本实用新型采用的银基催化剂为本发明人所在公司的子公司润和催化剂材料(浙江)有限公司在CN112206798B发明了一种新型乙烯氧化催化剂，在反应温度较低的情况下，催化剂的活性也不受影响；
进一步的，上出气球腔103和下进气球腔104均采用球形联箱结构，球形联箱结构便于检修人员进入球腔内部检查是否出现堵漏，无需卸除催化剂，大大减轻了检修人员的工作压力；
在具体实施过程中，值得特别指出的是，通过气气等温列管反应器1中管束102、上出气球腔103和下进气球腔104的配合，解决了现有技术等温列管反应器存在的管板与管束热应力大的问题，相对于平管板或者椭圆形结构，具有最优良的承压能力，同时球形联箱结构便于检修人员进入球腔内部检查是否出现堵漏，无需卸除催化剂，大大减轻了检修人员的工作压力；
进一步的，气气反应器壳体101的外壁底部开设有催化剂卸料口106，催化剂卸料口106，方便使用者快速更换催化剂；
在具体实施过程中，值得特别指出的是，通过在气气反应器壳体101的外壁底部开设有催化剂卸料口106，方便使用者快速更换催化剂；
具体的，在上述实施例一的基础上，首先银基催化剂装填于气气反应器壳体101内(即壳程)，随后经由新鲜气入口107将新鲜气通入，进入下进气球腔104内，然后进入管束102内，自下而上进入到上进气球腔103内，随后从与上进气球腔103连通的预热气出口108排出，进入中间换热器2预热升温，最后从预热原料气进口304进入水气等温列管反应器3中换热管束303内进行第一步乙烯氧化反应，反应完成后产生的第一步氧化反应合成气从第一步氧化反应合成气出口305排出，然后再次经由中间换热器2进行反应热回收，回收完成后通过第一步氧化反应合成气进口109，进入到气气等温列管反应器1内进行第二步乙烯氧化反应，反应完成后经由第二步氧化反应后合成气出口110排出，与此同时新一轮的新鲜气自下而上会与第一步乙烯氧化反应后合成气进行逆流换热，并也进入中间换热器2内进行二次预热，最后进入进入到水气等温列管反应器3内进行第一步乙烯氧化反应，当操作人员想要更换气气反应器壳体101内的催化剂时，打开底部催化剂卸料口即可。
实施例三：由图1可知，中压蒸汽汽包4的底部连通有若干个下降管6和上升管7，下降管6的下方连通有文丘里管5，下降管6的末端与锅炉水下降管口307相连通，上升管7的末端与锅炉水上升管口306相连通，中压蒸汽汽包4上层提供沸腾锅炉水气液分离的空间，副产的中压饱和蒸汽由中压蒸汽汽包4顶部引出，在饱和蒸汽管线上设置一台压力调节阀，用于控制中压蒸汽汽包4产蒸汽压力，中压蒸汽汽包4的压力范围为优选中压蒸汽汽包4的蒸汽压力为2.0Mpa；
在具体实施过程中，值得特别指出的是，通过中压蒸汽汽包4、下降管6、上升管7和文丘里管5的配合，实现了通过控制中压蒸汽汽包4与水气反应器壳程301之间的压力，进而调整水气反应器壳程301水侧的温度以及水取热速度，进而控制换热管束303内催化剂床层的温度；
具体的，在上述实施例一的基础上，水气反应器壳程301、中压蒸汽汽包4、下降管6、上升管7组成水闭路循环，界外的锅炉水通过流量调节阀控制进入中压蒸汽汽包4的加入量，通过热虹吸自然循环，锅炉水由锅炉水下降管口307从水气等温列管反应器3下部进入，锅炉水自下往上与管内发生第一步氧化反应的预热原料气逆流换热，吸收氧化反应放出的的热量，锅炉水自身由液相变为气液两相并最终从锅炉水上升管口306循环进入汽包，通过控制产蒸汽压力，进而控制循环锅炉水在反应器壳侧的温度，从而控制床层的反应温度，适用于催化剂反应初期末期对床层温度有不同要求的情况。这种控制方法安全、响应时间快，与此同时本实用新型设置了一套开工蒸汽系统，开工阶段预热水气换热器，加快了开车时间，节省了乙烯氧气的消耗，开工蒸汽系统由5文丘里管与开车蒸汽组成。
以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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 (10)
1.一种乙烯两步法氧化生产环氧乙烷反应器，包括水气等温列管反应器(3)和中压蒸汽汽包(4)，其特征在于：所述水气等温列管反应器(3)的预热原料气进口(304)管路上设有气气等温列管反应器(1)，所述气气等温列管反应器(1)包括气气反应器壳体(101)和设置在气气反应器壳体(101)内的用于通过原料气的内管单元，所述水气等温列管反应器(3)的第一步乙烯氧化反应后合成气出口(305)与气气反应器壳体(101)的第一步乙烯氧化反应后合成气进口(109)相连通，所述气气反应器壳体(101)上还设有第二步乙烯氧化反应后合成气出口(110)。
2.根据权利要求1所述的一种乙烯两步法氧化生产环氧乙烷反应器，其特征在于：所述水气等温列管反应器(3)的第一步乙烯氧化反应后合成气出口(305)与气气反应器壳体(101)之间设有中间换热器(2)，所述气气反应器壳体(101)内的内管单元预热气出口(108)与水气等温列管反应器(3)的预热原料气进口(304)管路经中间换热器(2)设置。
3.根据权利要求1所述的一种乙烯两步法氧化生产环氧乙烷反应器，其特征在于：所述水气等温列管反应器(3)的内部设置有第一步乙烯氧化反应单元；
第一步乙烯氧化反应单元包括水气反应器壳程(301)、两块上下依次设置的挠性管板(302)、换热管束(303)、预热原料气进口(304)、第一步乙烯氧化反应后合成气出口(305)、锅炉水上升管口(306)和锅炉水下降管口(307)；
所述挠性管板(302)与水气等温列管反应器(3)的内壁连接形成一封闭的水气反应器壳程(301)，所述水气反应器壳程(301)内竖向设有换热管束(303)，所述换热管束(303)的两端分别与水气等温列管反应器(3)的预热原料气进口(304)和第一步乙烯氧化反应后合成气出口(305)相连通，所述水气等温列管反应器(3)的侧壁上还设有与水气反应器壳程(301)相连通的锅炉水上升管口(306)和锅炉水下降管口(307)。
4.根据权利要求3所述的一种乙烯两步法氧化生产环氧乙烷反应器，其特征在于：所述换热管束(303)的内部装填有银基催化剂。
5.根据权利要求3所述的一种乙烯两步法氧化生产环氧乙烷反应器，其特征在于：所述换热管束(303)的管端安装有支撑弹簧(308)。
6.根据权利要求1所述的一种乙烯两步法氧化生产环氧乙烷反应器，其特征在于：所述气气等温列管反应器(1)的内部设置有内管单元；
内管单元包括气气反应器壳体(101)、管束(102)、上出气球腔(103)、下进气球腔(104)、L型弯管束(105)、新鲜气入口(107)、预热气出口(108)、第一步乙烯氧化反应后合成气进口(109)、第二步乙烯氧化反应后合成气出口(110)；
所述气气反应器壳体(101)的内部安装有管束(102)，所述管束(102)的进气端通过L型弯管束(105)与下进气球腔(104)连接，出气端通过L型弯管束(105)与上出气球腔(103)连接，所述上出气球腔(103)的上方连通有预热气出口(108)，所述预热气出口(108)贯穿气气反应器壳体(101)的顶部，所述下进气球腔(104)的下方连通有新鲜气入口(107)，所述新鲜气入口(107)贯穿气气反应器壳体(101)的底部，所述预热气出口(108)的一侧设置有第一步乙烯氧化反应后合成气进口(109)，所述第一步乙烯氧化反应后合成气进口(109)开设于气气反应器壳体(101)的顶部，所述新鲜气入口(107)的一侧设置有第二步乙烯氧化反应后合成气出口(110)，所述第二步乙烯氧化反应后合成气出口(110)开设于气气反应器壳体(101)的底部，所述预热气出口(108)通过中间换热器(2)与预热原料气进口(304)相连通，所述第一步乙烯氧化反应后合成气进口(109)通过中间换热器(2)与第一步乙烯氧化反应后合成气出口(305)相连通。
7.根据权利要求6所述的一种乙烯两步法氧化生产环氧乙烷反应器，其特征在于：所述气气反应器壳体(101)的内部装填有银基催化剂。
8.根据权利要求6所述的一种乙烯两步法氧化生产环氧乙烷反应器，其特征在于：所述上出气球腔(103)和下进气球腔(104)均采用球形联箱结构。
9.根据权利要求6所述的一种乙烯两步法氧化生产环氧乙烷反应器，其特征在于：所述气气反应器壳体(101)的外壁底部开设有催化剂卸料口(106)。
10.根据权利要求1所述的一种乙烯两步法氧化生产环氧乙烷反应器，其特征在于：所述中压蒸汽汽包(4)的底部连通有若干个下降管(6)和上升管(7)，所述下降管(6)的下方连通有文丘里管(5)，所述下降管(6)的末端与锅炉水下降管口(307)相连通，所述上升管(7)的末端与锅炉水上升管口(306)相连通。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202321649274.4U CN219898078U (zh) | 2023-06-27 | 2023-06-27 | 一种乙烯两步法氧化生产环氧乙烷反应器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202321649274.4U CN219898078U (zh) | 2023-06-27 | 2023-06-27 | 一种乙烯两步法氧化生产环氧乙烷反应器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN219898078U true CN219898078U (zh) | 2023-10-27 |
Family
ID=88463203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202321649274.4U Active CN219898078U (zh) | 2023-06-27 | 2023-06-27 | 一种乙烯两步法氧化生产环氧乙烷反应器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN219898078U (zh) |
-
2023
- 2023-06-27 CN CN202321649274.4U patent/CN219898078U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101704513B (zh) | 分流式等温耐硫变换工艺及其设备 | |
| WO2016045585A1 (zh) | 一种大型反应器及其装置和工艺 | |
| CN102160981B (zh) | 一种催化反应设备 | |
| CN102850183B (zh) | 甲醇合成系统及方法 | |
| CN103240036B (zh) | 一种抗温差应力的换热反应器及其组合装置和应用 | |
| CN112678770B (zh) | 一种采用psa尾气催化燃烧供热的甲醇、水制氢装置 | |
| CN113461027A (zh) | 一种低压合成氨塔及可再生能源低压合成氨系统 | |
| CN204365252U (zh) | 一种大型反应器及其装置 | |
| CN219898078U (zh) | 一种乙烯两步法氧化生产环氧乙烷反应器 | |
| CN100386138C (zh) | 内部换热催化反应方法及设备 | |
| CN202460592U (zh) | 一种抗温差应力的换热反应器及其组合装置 | |
| CN116078313B (zh) | 一种溴乙烷连续制备系统及制备工艺 | |
| CN217568762U (zh) | 一种塔式气液相氯乙烯生产装置 | |
| CN105907481A (zh) | 交替串联使用高压气相甲醇生产生物柴油的反应装置 | |
| CN216538373U (zh) | 一种末级水移热床层氨合成反应器 | |
| CN216638914U (zh) | 一种甲醇制氢转化器及甲醇制氢装置 | |
| CN113479905B (zh) | 一种自除氧合成氨塔及可再生能源合成氨系统 | |
| CN111718760B (zh) | 一种煤制天然气的耐硫甲烷化系统及方法 | |
| CN111167382B (zh) | 一种气体换热式反应器及硫酸催化分解方法 | |
| CN210560165U (zh) | 一种甲醇合成系统 | |
| CN114307869A (zh) | 一种氨合成反应器 | |
| CN201439492U (zh) | 分流式等温耐硫变换设备 | |
| CN213506660U (zh) | 一种新型合成装置 | |
| CN2900522Y (zh) | 换热型二甲醚合成塔 | |
| CN216159012U (zh) | 一种甲醛生产的余热利用装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 200120 Zone D, 2f, No. 500, Nanliu highway, Xuanqiao Town, Pudong New Area, Shanghai Patentee after: Shanghai Runhe Shengjian Equipment Technology Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 200120 Zone D, 2f, No. 500, Nanliu highway, Xuanqiao Town, Pudong New Area, Shanghai Patentee before: Shanghai Runhe Shengjian Engineering Technology Co.,Ltd. Country or region before: China |