RU2719441C1 - Reactor for large-scale synthesis of ethylene glycol - Google Patents
Reactor for large-scale synthesis of ethylene glycol Download PDFInfo
- Publication number
- RU2719441C1 RU2719441C1 RU2018145371A RU2018145371A RU2719441C1 RU 2719441 C1 RU2719441 C1 RU 2719441C1 RU 2018145371 A RU2018145371 A RU 2018145371A RU 2018145371 A RU2018145371 A RU 2018145371A RU 2719441 C1 RU2719441 C1 RU 2719441C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- reactor
- cylinder
- inlet
- bundle
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/001—Controlling catalytic processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/008—Details of the reactor or of the particulate material; Processes to increase or to retard the rate of reaction
- B01J8/009—Membranes, e.g. feeding or removing reactants or products to or from the catalyst bed through a membrane
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/0242—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid flow within the bed being predominantly vertical
- B01J8/025—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid flow within the bed being predominantly vertical in a cylindrical shaped bed
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/0278—Feeding reactive fluids
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/0285—Heating or cooling the reactor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/06—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
- C07C29/74—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C31/00—Saturated compounds having hydroxy or O-metal groups bound to acyclic carbon atoms
- C07C31/18—Polyhydroxylic acyclic alcohols
- C07C31/20—Dihydroxylic alcohols
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C67/00—Preparation of carboxylic acid esters
- C07C67/36—Preparation of carboxylic acid esters by reaction with carbon monoxide or formates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00008—Controlling the process
- B01J2208/00017—Controlling the temperature
- B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
- B01J2208/00115—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements inside the bed of solid particles
- B01J2208/00132—Tubes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION
Данное изобретение относится к синтезу этиленгликоля в газовой фазе, в особенности в крупных масштабах.This invention relates to the synthesis of ethylene glycol in the gas phase, especially on a large scale.
ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION
Реактор карбонилирования и реактор гидрирования являются ключевыми составляющими оборудования, необходимого для синтеза этиленгликоля из синтез-газа. Как синтез оксалата из синтез-газа посредством карбонилирования, так и синтез этиленгликоля из оксалата посредством гидрирования представляет собой экзотермическую реакцию. Реакция карбонилирования является быстрой реакцией, длящейся считанные секунды, причем происходит она главным образом в верхней части каталитической трубки, в то время как нижняя ее часть обеспечивает равновесие при удалении из слоя катализатора, завися главным образом от зоны теплообмена в верхней части каталитической трубки. В аварийной ситуации происходит накопление тепла реакции, и слой катализатора перегревается настолько, что под воздействием тепла происходит распад нитрита, который может с легкостью привести к взрыву. Во время реакции гидрирования катализатор с легкостью коксуется и рассыпается, что приводит к разному сопротивлению в каждой из каталитических трубок реактора. В результате происходит дрейф газа, слой катализатора претерпевает локальный перегрев, усиливаются побочные реакции и снижается коэффициент использования катализатора. При этом происходит резкое падение давления в слое катализатора. Компрессор потребляет гораздо больше электроэнергии.The carbonylation reactor and the hydrogenation reactor are key components of the equipment necessary for the synthesis of ethylene glycol from synthesis gas. Both the synthesis of oxalate from synthesis gas by carbonylation and the synthesis of ethylene glycol from oxalate by hydrogenation is an exothermic reaction. The carbonylation reaction is a quick reaction lasting a few seconds, and it occurs mainly in the upper part of the catalytic tube, while its lower part provides equilibrium when removed from the catalyst layer, depending mainly on the heat exchange zone in the upper part of the catalytic tube. In an emergency, reaction heat accumulates, and the catalyst layer overheats so much that nitrite decomposes under the influence of heat, which can easily lead to an explosion. During the hydrogenation reaction, the catalyst is easily coked and crumbles, which leads to different resistance in each of the catalytic tubes of the reactor. As a result, gas drift occurs, the catalyst layer undergoes local overheating, side reactions amplify and the catalyst utilization rate decreases. This causes a sharp drop in pressure in the catalyst bed. The compressor consumes much more electricity.
Как эксплуатируемые, так и проектируемые в настоящее время реакторы карбонилирования и реакторы гидрирования представляют собой трубчатые реакторы. При идентичных условиях транспортировки загрузка одного реактора катализатором является незначительной, а сопротивление в реакционной установке - сниженным. Для создания установки по производству этиленгликоля мощностью 200000 тонн/год или 200 кт/год, как правило, необходимо наличие двух реакторов карбонилирования и трех-четырех реакторов гидрирования, которые не только занимают большую площадь, но и являются весьма затратными в части своего строительства. В подобной установке с легкостью может возникать дрейф газа, а эксплуатация ее - сложна. Каждый из реакторов единого комплекса установки по производству диметилоксалатов мощностью 200000 тонн/год может составлять 6 м в диаметре и 8 м в высоту, вызывая тем самым множество проблем в процессе транспортировки, монтажа и эксплуатации. Трубчатый реактор имеет ограничения при наращивании производства до крупных масштабов.Both the carbonylation reactors and the hydrogenation reactors currently in operation and currently being designed are tubular reactors. Under identical conditions of transportation, the loading of one reactor with a catalyst is negligible, and the resistance in the reaction unit is reduced. To create a plant for the production of ethylene glycol with a capacity of 200,000 tons / year or 200 kt / year, as a rule, it is necessary to have two carbonylation reactors and three to four hydrogenation reactors, which not only occupy a large area, but are also very expensive in terms of their construction. In such an installation, gas drift can easily occur, and its operation is difficult. Each of the reactors of a single complex of a plant for the production of dimethyl oxalates with a capacity of 200,000 tons / year can be 6 m in diameter and 8 m in height, thereby causing many problems in the process of transportation, installation and operation. A tubular reactor has limitations when ramping up production to a large scale.
В целях экономии электроэнергии и сокращения объема капиталовложений вновь возводимые установки по производству этиленгликоля становятся все крупнее и крупнее, а некоторые из них уже достигли объемов производства на уровне миллионов тонн. Существующие трубчатые реакторы карбонилирования и реакторы гидрирования ограничивают наращивание производства этиленгликоля до крупных масштабов. Соответственно, сохраняется потребность в реакторах синтеза этиленгликоля, подходящих для крупных или очень крупных реакционных установок.In order to save electricity and reduce investment, newly built ethylene glycol production plants are becoming larger and larger, and some of them have already reached production volumes of millions of tons. Existing tubular carbonylation reactors and hydrogenation reactors limit the expansion of ethylene glycol production to a large scale. Accordingly, there remains a need for ethylene glycol synthesis reactors suitable for large or very large reaction plants.
ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
В настоящем изобретении предлагаются реактор для крупномасштабного производства диметилоксалата либо этиленгликоля, а также сферы его применения.The present invention provides a reactor for large-scale production of dimethyl oxalate or ethylene glycol, as well as its scope.
При этом предлагается реактор для крупномасштабного производства целевого продукта.At the same time, a reactor is proposed for large-scale production of the target product.
Данный реактор содержит корпус, элемент газораспределения, элемент внутреннего теплообмена, впускные трубные элементы и выпускные трубные элементы. Корпус его оборудован внутренними стенками (М) реакторного цилиндра. Указанный корпус формирует верхнюю часть (I), реакторный цилиндр (II) и нижнюю часть (III). Упомянутый элемент газораспределения содержит один или несколько впускных патрубков (А) подачи исходного газа, один или несколько усилителей (G) газораспределения, снабженный порами газораспределитель (D), полый газовый цилиндр (L), а также один или несколько выпускных патрубков (F) сброса хвостовых газов. Упомянутый элемент внутреннего теплообмена содержит пучок (J) теплообменных трубок. Каждый из упомянутых двух или более впускных трубных элементов оборудован двумя или более впускными патрубками (Е) подачи котловой воды. Каждый из упомянутых двух или более выпускных трубных элементов оборудован двумя или более выпускными патрубками (Н) сброса кипящей при высокой температуре воды. Каждый из этих двух или более впускных трубных элементов соответствует одному из двух или более выпускных трубных элементов. Каждый впускной трубный элемент и соответствующий ему выпускной трубный элемент расположены симметрично по окружности на нижней части (III) и верхней части (I), соответственно, либо на нижней части и верхней части цилиндра (II), соответственно.This reactor contains a housing, a gas distribution element, an internal heat exchange element, inlet pipe elements and exhaust pipe elements. Its body is equipped with inner walls (M) of the reactor cylinder. The specified body forms the upper part (I), the reactor cylinder (II) and the lower part (III). The said gas distribution element comprises one or more inlet nozzles (A) for supplying a source gas, one or more gas distribution amplifiers (G), a pore-distributed gas distributor (D), a hollow gas cylinder (L), and one or more discharge outlet pipes (F) tail gases. Said internal heat exchange element comprises a bundle (J) of heat exchange tubes. Each of said two or more inlet pipe elements is equipped with two or more inlet pipes (E) for supplying boiler water. Each of the two or more exhaust pipe elements mentioned is equipped with two or more exhaust pipes (H) for discharging boiling water at high temperature. Each of these two or more inlet pipe elements corresponds to one of two or more outlet pipe elements. Each inlet tube element and its corresponding outlet tube element are arranged symmetrically in a circle on the lower part (III) and upper part (I), respectively, or on the lower part and upper part of the cylinder (II), respectively.
Один или несколько впускных патрубков (А) подачи исходного газа, один или несколько усилителей (G) газораспределения, а также по меньшей мере два из двух или более выпускных трубных элементов находятся в верхней части (I). Один или несколько выпускных патрубков (F) сброса хвостовых газов, а также по меньшей мере два из двух или более впускных трубных элементов находятся в нижней части (III). Газораспределитель (D), пучок (J) теплообменных трубок, слой (С) катализатора, а также газовый цилиндр (L) находятся в реакторном цилиндре (II). Слой (С) катализатора расположен между газораспределителем (D) и газовым цилиндром (L) и снаружи пучка (J) теплообменных трубок. В слое катализатора содержится катализатор.One or more inlet nozzles (A) for supplying a source gas, one or more gas distribution amplifiers (G), and at least two of two or more outlet pipe elements are located in the upper part (I). One or more tailpipe vents (F), as well as at least two of the two or more inlet tubular elements, are located in the lower part (III). The gas distributor (D), the bundle (J) of the heat transfer tubes, the catalyst bed (C), and the gas cylinder (L) are located in the reactor cylinder (II). The catalyst bed (C) is located between the gas distributor (D) and the gas cylinder (L) and outside the bundle (J) of heat transfer tubes. The catalyst layer contains a catalyst.
Пучок (J) теплообменных трубок расположен между газораспределителем (D) и газовым цилиндром (L) и обеспечивает трубный канал для непрерывно потока котловой воды от двух или более впускных патрубков (Е) подачи котловой воды до двух или более выпускных патрубков (Н) сброса кипящей при высокой температуре воды. При этом от пучка (J) теплообменных трубок отводится тепло.The heat exchange tube bundle (J) is located between the gas distributor (D) and the gas cylinder (L) and provides a pipe channel for the continuous flow of boiler water from two or more inlet pipes (E) of the boiler water supply to two or more outlet pipes (N) for boiling discharge at high water temperature. In this case, heat is removed from the beam (J) of the heat exchange tubes.
Внутренние стенки реакторного цилиндра, поры в газораспределителе (D) и отверстия в газовом цилиндре (L) обеспечивают пространственный канал для непрерывного потока исходного газа от одного или нескольких впускных патрубков (А) подачи исходного газа до одного или нескольких выпускных патрубков (F) сброса хвостовых газов таким образом, что исходный газ контактирует с катализатором в присутствии отводимого тепла. И если исходный газ содержит монооксид углерода (СО) и метилнитрит (MN), то катализатор катализирует процесс синтеза диметилоксалата из монооксида углерода (СО) и метилнитрита (MN), который является целевым продуктом, причем указанный реактор имеет производительность по диметилоксалату более 400 кт/год. А если, в качестве альтернативы, исходный газ содержит диметилоксалат и водород (Н2), то катализатор катализирует процесс синтеза этиленгликоля из диметилоксалата и водорода (Н2), который является целевым продуктом, причем указанный реактор имеет производительность по этиленгликолю более 200 кт/год.The inner walls of the reactor cylinder, the pores in the gas distributor (D) and the holes in the gas cylinder (L) provide a spatial channel for a continuous flow of the source gas from one or more inlet pipes (A) of the source gas to one or more outlet pipes (F) of the tail discharge gases so that the source gas is in contact with the catalyst in the presence of heat removed. And if the source gas contains carbon monoxide (CO) and methyl nitrite (MN), then the catalyst catalyzes the synthesis of dimethyl oxalate from carbon monoxide (CO) and methyl nitrite (MN), which is the target product, and this reactor has a dimethyl oxalate capacity of more than 400 ct / year. And if, as an alternative, the source gas contains dimethyl oxalate and hydrogen (H 2 ), then the catalyst catalyzes the synthesis of ethylene glycol from dimethyl oxalate and hydrogen (H 2 ), which is the target product, and the indicated reactor has an ethylene glycol capacity of more than 200 ct / year .
Кроме того, указанный реактор содержит паровой барабан, который расположен в верхней части (I).In addition, the specified reactor contains a steam drum, which is located in the upper part (I).
Такой реактор может представлять собой радиальный реактор. Реакторный цилиндр (II) и газовый цилиндр (L) этого радиального реактора могут быть расположены вертикально. Реакторный цилиндр (II) и газовый цилиндр (L) могут находиться на одной и той же вертикальной оси. Отверстия в стенках газового цилиндра могут иметь более высокую плотность в нижней части стенок газового цилиндра, чем в верхней части его стенок. Эти отверстия выполнены в форме кругов или вертикальных полос. Пористый газораспределитель (D) может быть отделен от слоя (С) катализатора катализаторной обоймой (K), выполненной из сетки из нержавеющей стали. Газовый цилиндр (L) может быть отделен от слоя (С) катализатора катализаторной обоймой (K), выполненной из сетки из нержавеющей стали. Один или несколько впускных патрубков (А) подачи исходного газа могут находиться в верхней части (I), а один или несколько выпускных патрубков (F) сброса хвостовых газов могут находиться в нижней части (III). Газовый цилиндр (L) может иметь закрытый верхний конец.Such a reactor may be a radial reactor. The reactor cylinder (II) and gas cylinder (L) of this radial reactor can be arranged vertically. The reactor cylinder (II) and gas cylinder (L) can be on the same vertical axis. The holes in the walls of the gas cylinder may have a higher density in the lower part of the walls of the gas cylinder than in the upper part of its walls. These holes are made in the form of circles or vertical stripes. The porous gas distributor (D) can be separated from the catalyst bed (C) by a catalyst cage (K) made of stainless steel mesh. The gas cylinder (L) can be separated from the catalyst bed (C) by a catalyst cage (K) made of stainless steel mesh. One or more inlet nozzles (A) for supplying the source gas may be located in the upper part (I), and one or more outlet nozzles (F) for discharging the tail gases may be in the lower part (III). The gas cylinder (L) may have a closed upper end.
В радиальном реакторе цилиндрический корпус (II может быть соединен с верхней частью (I)) с помощью верхнего фланца, при этом цилиндрический корпус (II) может быть соединен с нижней частью с помощью нижнего фланца, а газовый цилиндр (L) может иметь верхний конец, закрытый фланцем газового цилиндра. Два или более впускных патрубка (Е) подачи котловой воды (Е) могут находиться на нижнем фланце.In a radial reactor, the cylindrical body (II can be connected to the upper part (I)) using the upper flange, while the cylindrical body (II) can be connected to the lower part using the lower flange, and the gas cylinder (L) can have an upper end closed by a gas cylinder flange. Two or more inlets (E) for boiler water (E) may be located on the lower flange.
Кроме того, реактор может содержать один или несколько дополнительных реакторных цилиндров на реакторном цилиндре (II), а также один или несколько дополнительных газовых цилиндров на газовом цилиндре (L). Один или несколько дополнительных реакторных цилиндров могут быть соединены с цилиндрическим корпусом (II) с помощью дополнительного фланца, а один или несколько дополнительных газовых цилиндров соединены с газосборным цилиндром (L) с помощью фланца газового цилиндра. В результате между одним или несколькими дополнительными цилиндрическими корпусами и цилиндрическим корпусом (II) образуется паровой барабан.In addition, the reactor may contain one or more additional reactor cylinders on the reactor cylinder (II), as well as one or more additional gas cylinders on the gas cylinder (L). One or more additional reactor cylinders can be connected to the cylindrical body (II) using an additional flange, and one or more additional gas cylinders are connected to the gas collection cylinder (L) using a gas cylinder flange. As a result, a steam drum is formed between one or more additional cylindrical bodies and a cylindrical body (II).
Упомянутый пучок теплообменных трубок может содержать трубки. Каждая из трубок выбирается из группы, состоящей из прямых трубок, непрерывных змеевиков, а также их сочетания. Внешний диаметр таких трубок может составлять от 15 до 50 мм, а межосевое расстояние между ними - от 25 до 90 мм.Said bundle of heat exchange tubes may comprise tubes. Each tube is selected from the group consisting of straight tubes, continuous coils, as well as their combination. The outer diameter of such tubes can be from 15 to 50 mm, and the center distance between them can be from 25 to 90 mm.
Реакторный цилиндр (II) может иметь диаметр от 4000 до 7000 мм и высоту от 2800 до 8000 мм.The reactor cylinder (II) may have a diameter of from 4000 to 7000 mm and a height of from 2800 to 8000 mm.
Перепад давления в катализаторном пакете может быть менее 30 кПа. Один или несколько из его катализаторов могут иметь объем, превышающий 100 м3.The pressure drop in the catalyst bag may be less than 30 kPa. One or more of its catalysts may have a volume in excess of 100 m 3 .
Также предлагается устройство. Устройство содержит реактор, имеющий производительность по этиленгликолю более 200 кт/год, и единую прямую трубку либо единый непрерывный змеевик водяного охлаждения.A device is also offered. The device comprises a reactor having an ethylene glycol capacity of more than 200 kt / year, and a single straight tube or a single continuous water cooling coil.
Кроме того, предлагается способ получения целевого продукта в крупных масштабах в реакторе.In addition, a method for producing the target product on a large scale in a reactor is proposed.
В соответствии с таким способом указанный реактор содержит корпус, впускной патрубок подачи газа, выпускной патрубок сброса газа, впускной патрубок подачи воды и выпускной патрубок сброса воды. Корпус образует вертикальный реакторный цилиндр. В реакторном цилиндре расположены внутренние стенки цилиндра, снабженный порами газораспределитель, слой катализатора, пучок теплообменных трубок, а также вертикальный полый газовый цилиндр с имеющими отверстия стенками газового цилиндра. Газовый цилиндр расположен в центре цилиндрического корпуса, и с газовым цилиндром соединен выпускной патрубок сброса газа. Газораспределитель расположен между внутренней стенкой реакторного цилиндра и газовым цилиндром, а впускной патрубок подачи газа соединен с пространством, находящимся между газораспределителем и внутренней стенкой реакторного цилиндра. Слой катализатора расположен между газораспределителем и газовым цилиндром и снаружи пучка теплообменных трубок. Слой катализатора содержит катализатор. Пучок теплообменных трубок расположен между газораспределителем и газовым цилиндром и соединяется с впускным патрубком подачи воды и выпускным патрубком сброса воды. Пространство между внутренней стенкой реакторного цилиндра и газораспределителем, поры в газораспределителе, а также отверстия в стенке газового цилиндра обеспечивают канал для протекания газа от впускного патрубка подачи газа до выпускного патрубка сброса газа.In accordance with such a method, said reactor comprises a housing, a gas inlet pipe, a gas discharge outlet pipe, a water inlet pipe and a water discharge pipe. The casing forms a vertical reactor cylinder. In the reactor cylinder there are internal cylinder walls, a gas distributor equipped with pores, a catalyst layer, a bundle of heat exchange tubes, and a vertical hollow gas cylinder with openings on the walls of the gas cylinder. The gas cylinder is located in the center of the cylindrical body, and a gas outlet is connected to the gas cylinder. The gas distributor is located between the inner wall of the reactor cylinder and the gas cylinder, and the gas inlet pipe is connected to the space located between the gas distributor and the inner wall of the reactor cylinder. The catalyst layer is located between the gas distributor and the gas cylinder and outside the bundle of heat transfer tubes. The catalyst layer contains a catalyst. The heat exchange tube bundle is located between the gas distributor and the gas cylinder and is connected to the water inlet and the water outlet. The space between the inner wall of the reactor cylinder and the gas distributor, the pores in the gas distributor, and also the openings in the wall of the gas cylinder provide a channel for gas to flow from the gas inlet to the gas outlet.
Указанный способ включает подачу котловой воды во впускной патрубок подачи воды; непрерывное перемещение котловой воды через пучок теплообменных трубок таким образом, что эта котловая вода отводит тепло от пучка теплообменных трубок, а в результате этого образуются кипящая при высокой температуре вода и пар; сброс кипящей при высокой температуре воды и пара из реактора через выпускной патрубок сброса воды; подачу исходного газа во впускной патрубок подачи газа; непрерывное перемещение исходного газа по газовому каналу; введение исходного газа в контакт с катализатором в присутствии отводимого тепла, в результате чего получается целевой продукт и образуется хвостовой газ; а также сброс хвостового газа из реактора через выпускной патрубок сброса газа.The specified method includes the supply of boiler water to the inlet pipe of the water supply; continuous movement of the boiler water through the bundle of heat transfer tubes so that this boiler water removes heat from the bundle of heat transfer tubes, and as a result, water and steam boiling at high temperature are formed; discharge of boiling water and steam from a reactor at a high temperature through an outlet pipe for water discharge; supplying source gas to the gas inlet; continuous movement of the source gas through the gas channel; introducing the source gas into contact with the catalyst in the presence of heat removed, as a result of which the target product is obtained and tail gas is formed; and also discharging tail gas from the reactor through the gas outlet.
И если исходный газ содержит монооксид углерода (СО) и метилнитрит (MN), и катализатор катализирует процесс синтеза диметилоксалата из монооксида углерода (СО) и метилнитрита (MN), то целевым продуктом является диметилоксалат, производимый указанным реактором с выходом более 400 кт/год на протяжении по меньшей мере одного года. А если, в качестве альтернативы, исходный газ содержит диметилоксалат и водород (Н2), и катализатор катализирует процесс синтеза этиленгликоля из диметилоксалата и водорода (Н2), то целевым продуктом является этиленгликоль, производимый указанным реактором с выходом более 200 кт/год на протяжении по меньшей мере одного года.And if the source gas contains carbon monoxide (CO) and methyl nitrite (MN), and the catalyst catalyzes the synthesis of dimethyl oxalate from carbon monoxide (CO) and methyl nitrite (MN), then the target product is dimethyl oxalate produced by this reactor with a yield of more than 400 ct / year for at least one year. And if, as an alternative, the source gas contains dimethyl oxalate and hydrogen (H 2 ), and the catalyst catalyzes the synthesis of ethylene glycol from dimethyl oxalate and hydrogen (H 2 ), then the target product is ethylene glycol produced by the specified reactor with a yield of more than 200 ct / year for at least one year.
В соответствии с представленном в данном изобретении способом пучок теплообменных трубок может содержать одну или несколько трубок, выбранных из группы, состоящей из прямой трубки, непрерывного змеевика, а также их сочетания. Внешний диаметр одной или нескольких трубок может составлять от 15 до 50 мм, а межосевое расстояние между ними - от 25 до 90 мм. Реакторный цилиндр может иметь диаметр от 4000 до 7000 мм и высоту от 2800 до 8000 мм. Перепад давления в слое катализатора может быть менее 30 кПа. Один или несколько из его катализаторов могут иметь объем, превышающий 100 м3.In accordance with the method of the invention, the bundle of heat exchange tubes may comprise one or more tubes selected from the group consisting of a straight tube, a continuous coil, and a combination thereof. The outer diameter of one or more tubes can be from 15 to 50 mm, and the center distance between them can be from 25 to 90 mm. The reactor cylinder may have a diameter of 4000 to 7000 mm and a height of 2800 to 8000 mm. The pressure drop in the catalyst bed may be less than 30 kPa. One or more of its catalysts may have a volume in excess of 100 m 3 .
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖАBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING
На фиг. 1А представлен вид сбоку реактора в соответствии с одним из вариантов осуществления данного изобретения, и на фиг. 1В - вид сверху на этот реактор. (I) верхняя часть; (II) цилиндр; (III) нижняя часть; А: впускной патрубок подачи исходного газа; В: фланец; С: слой катализатора; D: газораспределитель; Е: впускной патрубок подачи котловой воды; F: выпускной патрубок сброса газа; G: усилитель газораспределения; Н: выпускной патрубок сброса кипящей при высокой температуры воды; J: пучок трубок (прямых либо змеевидных); K: катализаторная обойма; L: газовый цилиндр; М: внутренняя стенка цилиндра.In FIG. 1A is a side view of a reactor in accordance with one embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a plan view of this reactor. (I) the upper part; (Ii) a cylinder; (Iii) the lower part; A: feed gas inlet B: flange C: catalyst bed D: gas distributor E: boiler water inlet F: gas outlet; G: gas booster; N: exhaust pipe discharge boiling at high temperature water; J: bundle of tubes (straight or serpentine); K: catalyst holder L: gas cylinder; M: inner wall of the cylinder.
На фиг. 2 представлено схематическое изображение, демонстрирующее, как (1) в реактор поступает исходный газ, а (2) покидает реактор хвостовой газ, и как одновременно (3) в реактор поступает котловая вода, а (4) а покидают реактор кипящая при высокой температуре вода и пар.In FIG. 2 is a schematic view showing how (1) the source gas enters the reactor, and (2) tail gas leaves the reactor, and how (3) boiler water enters the reactor, and (4) boiling water leaving the reactor leaves the reactor at high temperature and steam.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
В настоящем изобретении предлагаются реактор для крупномасштабного производства диметилоксалата посредством карбонилирования либо этиленгликоля посредством гидрирования. Данное изобретение не только обеспечивает преимущества рядового радиального реактора, в котором повышается количество загрузки катализатора, уменьшается падение давления в слое катализатора, сокращается энергопотребление рабочего агрегата, снижаются эксплуатационные затраты, но также преодолеваются трудности, связанные с производством и транспортировкой большого реактора с неподвижным слоем. Для увеличения производительности реактора в пределах желаемого диапазона допуска по весу и сокращения капиталовложений в оборудование могут быть использованы множественные реакторные цилиндры и газовые цилиндры; при этом в реакторе уменьшается радиальный температурный градиент, что благоприятно сказывается на полноте и эффективности использования катализаторов, понижая температуру слоя катализатора, продлевая срок службы катализатора, а также снижая эксплуатационные затраты. Например, в представленном в настоящем изобретении реакторе перепад давления в слое катализатора может составлять менее 30 кПа, если последний загружен катализатором в объеме более 100 м3. Реактор может быть полностью приспособлен к установкам крупномасштабного производства этиленгликоля.The present invention provides a reactor for the large-scale production of dimethyl oxalate by carbonylation or ethylene glycol by hydrogenation. This invention not only provides the advantages of an ordinary radial reactor, in which the amount of catalyst loading increases, the pressure drop in the catalyst bed decreases, the energy consumption of the working unit is reduced, operating costs are reduced, but the difficulties associated with the production and transportation of a large fixed bed reactor are also overcome. Multiple reactor cylinders and gas cylinders can be used to increase reactor productivity within the desired weight tolerance range and reduce equipment investment; while in the reactor decreases the radial temperature gradient, which favorably affects the completeness and efficiency of the use of catalysts, lowering the temperature of the catalyst layer, extending the life of the catalyst, and also reducing operating costs. For example, in the reactor of the present invention, the pressure drop in the catalyst bed may be less than 30 kPa if the latter is loaded with more than 100 m 3 of catalyst. The reactor can be fully adapted to large-scale ethylene glycol production plants.
Одной из задач настоящего изобретения является преодоление проблем, связанных с крупномасштабным синтезом диметилоксалата посредством карбонилирования и/или этиленгликоля посредством гидрирования в газовой фазе, путем предложения реактора, способного эффективно уменьшить падение давления в реакторе и связанном с ним рабочем агрегате. Например, как показано на ФИГ. 1, радиальный реактор крупномасштабного карбонилирования и гидрирование состоит из корпуса, элемента внутреннего теплообмена, элемента газораспределения, впускного трубного элемента и выпускного трубного элемента, причем элемент внутреннего теплообмена содержит пучок теплообменных трубок, корпус формирует верхнюю часть (I), реакторный цилиндр (II), а также нижнюю часть (III), а верхняя часть (I) и нижняя часть (III), соответственно, оборудованы впускным патрубком подачи газа и выпускным патрубком сброса газа. Сам реактор отличается следующим: впускной трубный элемент и выпускной трубный элемент, соответственно, находятся на нижней части (III) и верхней части (I) либо в нижней части и верхней части реакторного цилиндра (II) и расположены симметрично друг к другу по окружности. Каждая из частей (I, III) оборудована двумя или более впускными либо выпускными элементами. Впускная труба А подачи сырьевого газа оснащена усилителем газораспределения. Пучок теплообменных трубок расположен между пористым газораспределителем D и газовым цилиндром L. Верхняя часть (I) оборудована элементом выпускного патрубка сброса кипящей воды или высокотемпературного пара, который служит в качестве парового барабана. Котловая вода протекает через пучок J теплообменных трубок. Катализатор загружается в проем между пучком J теплообменным трубок, где образует слой катализатора. Газ протекает по пространству между наружной стенкой пористого газораспределителя D и внутренней стенкой газового цилиндра. Газовый цилиндр расположен в центре реакторного цилиндра (II). В стенках газового цилиндра имеются отверстия, плотность расположения которых в нижней части стенок газового цилиндра выше, чем в верхней части его стенок. Эти отверстия выполнены в форме кругов и уменьшают падение давления. Как пористый газораспределитель D, так и центральный газосборный цилиндр L отделен от слоя катализатора с помощью катализаторной обоймы K, выполненной из сетки из нержавеющей стали. Центральный газовый цилиндр L представляет собой полый элемент, верхний конец которого является закрытым. Реакторный цилиндр (I) и каждая из его частей соединяются фланцем В. Верхний конец газового цилиндра L закрыт фланцем. Пучок J теплообменных трубок представляет собой прямую трубу, а котловая вода подается через впускной патрубок Е, который расположен на нижнем фланце. На фиг. 2 показано, как исходный газ быстро протекает в радиальном направлении от пористого газораспределителя D через слой катализатора С, достигает газового цилиндра L и вытекает из нижнего выпускного патрубка F сброса отходящих газов. Котловая вода следует по указанной трубке и вытекает из верхнего выпускного патрубка F сброса кипящей при высокой температуре воды.One of the objectives of the present invention is to overcome the problems associated with large-scale synthesis of dimethyl oxalate through carbonylation and / or ethylene glycol by hydrogenation in the gas phase, by proposing a reactor that can effectively reduce the pressure drop in the reactor and the associated working unit. For example, as shown in FIG. 1, a large-scale carbonylation radial reactor and hydrogenation consists of a vessel, an internal heat exchange element, a gas distribution element, an inlet pipe element and an exhaust pipe element, wherein the internal heat exchange element contains a bundle of heat exchange tubes, the body forms the upper part (I), the reactor cylinder (II), as well as the lower part (III), and the upper part (I) and the lower part (III), respectively, are equipped with an inlet pipe for gas supply and an outlet pipe for gas discharge. The reactor itself is distinguished by the following: the inlet pipe element and the outlet pipe element, respectively, are located on the lower part (III) and the upper part (I) or in the lower part and the upper part of the reactor cylinder (II) and are located symmetrically to each other around the circumference. Each of the parts (I, III) is equipped with two or more inlet or outlet elements. The feed gas inlet pipe A is equipped with a gas distribution amplifier. A bundle of heat exchanger tubes is located between the porous gas distributor D and gas cylinder L. The upper part (I) is equipped with a boiling water or high-temperature steam discharge nozzle element that serves as a steam drum. The boiler water flows through a bundle J of heat exchange tubes. The catalyst is loaded into the opening between the bundle J of heat transfer tubes, where it forms a catalyst layer. Gas flows through the space between the outer wall of the porous gas distributor D and the inner wall of the gas cylinder. The gas cylinder is located in the center of the reactor cylinder (II). There are holes in the walls of the gas cylinder whose density in the lower part of the walls of the gas cylinder is higher than in the upper part of its walls. These holes are made in the form of circles and reduce the pressure drop. Both the porous gas distributor D and the central gas collection cylinder L are separated from the catalyst bed using a catalyst sleeve K made of stainless steel mesh. The central gas cylinder L is a hollow element, the upper end of which is closed. The reactor cylinder (I) and each of its parts are connected by a flange B. The upper end of the gas cylinder L is closed by a flange. The heat exchanger tube bundle J is a straight pipe, and boiler water is supplied through the inlet pipe E, which is located on the lower flange. In FIG. 2 shows how the feed gas rapidly flows radially from the porous gas distributor D through the catalyst bed C, reaches the gas cylinder L and flows from the lower exhaust gas discharge pipe F. Boiler water follows the specified pipe and flows from the upper outlet pipe F discharge boiling at high temperature water.
Здесь предлагается реактор для получения целевого продукта в крупных масштабах. Таким целевым продуктом может быть диметилоксалат либо этиленгликоль. Данный реактор состоит из корпуса, элемента газораспределения, элемента внутреннего теплообмена, впускного трубного элемента и выпускного трубного элемента. Реактор может обладать производительностью по диметилоксалату более примерно 400 кт/год, либо производительностью по этиленгликолю более примерно 200 кт/год.A reactor is proposed here to produce the desired product on a large scale. Such a target product may be dimethyl oxalate or ethylene glycol. This reactor consists of a vessel, a gas distribution element, an internal heat exchange element, an inlet pipe element and an exhaust pipe element. The reactor may have a dimethyl oxalate capacity of more than about 400 ct / year, or an ethylene glycol capacity of more than about 200 ct / year.
Корпус его оборудован внутренними стенками (М) реакторного цилиндра. Указанный корпус вмещает в себя верхнюю часть (I), реакторный цилиндр (II) и нижнюю часть (III).Its body is equipped with inner walls (M) of the reactor cylinder. The specified housing accommodates the upper part (I), the reactor cylinder (II) and the lower part (III).
Элемент газораспределения содержит впускной патрубок (А) подачи исходного газа, через который исходный газ поступает в реактор; усилитель (G) газораспределения, усиливающий распределение исходного газа в реакторе посредством, например, использования вентилятороподобной турбовентиляторной конструкции, которая за счет вращения газа изменяет направление его потока; газораспределитель (D), в котором имеются поры, и который распределяет исходный газ по катализаторам в слое катализатора, пропуская исходный газ через свои поры и устремляя его в полый газовый цилиндр (L), в котором имеются стенки с отверстиями. Хвостовой газ накапливается в полом газовом цилиндре и выводится из реактора через выпускной патрубок (F) сброса хвостового газа.The gas distribution element contains an inlet pipe (A) for supplying a source gas through which the source gas enters the reactor; a gas distribution amplifier (G) that enhances the distribution of the source gas in the reactor by, for example, using a fan-like turbofan design that changes the direction of its flow due to the rotation of the gas; a gas distributor (D), in which there are pores, and which distributes the source gas to the catalysts in the catalyst bed, passing the source gas through its pores and directing it into the hollow gas cylinder (L), in which there are openings. Tail gas accumulates in the hollow gas cylinder and is discharged from the reactor through the tail gas discharge outlet (F).
Упомянутый элемент внутреннего теплообмена состоит из пучка (J) теплообменных трубок. Указанный впускной трубный элемент оборудован двумя или более впускными патрубками (Е) подачи котловой воды. Выпускной трубный элемент оборудован выпускным патрубком (Н) сброса кипящей при высокой температуре воды.Said internal heat exchange element consists of a bundle (J) of heat exchange tubes. The specified inlet pipe element is equipped with two or more inlet nozzles (E) for supplying boiler water. The outlet pipe element is equipped with an outlet pipe (N) for discharging boiling water at high temperature.
Каждый впускной трубный элемент соответствует определенному выпускному трубному элементу. Каждый впускной трубный элемент и соответствующий ему выпускной трубный элемент расположены симметрично по окружности на нижней части (III) и верхней части (I), соответственно, либо нижней части и верхней части цилиндра (II), соответственно.Each inlet pipe element corresponds to a specific outlet pipe element. Each inlet tube element and its corresponding outlet tube element are arranged symmetrically in a circle on the lower part (III) and upper part (I), respectively, or the lower part and upper part of the cylinder (II), respectively.
Впускной патрубок (А) подачи исходного газа, усилитель (G) газораспределения, а также по меньшей мере два выпускных трубных элемента расположены в верхней части (I). Газораспределитель (D), пучок (J) теплообменных трубок, слой (С) катализатора, а также газовый цилиндр (L) находятся в реакторном цилиндре (II). Выпускной патрубок (F) сброса хвостового газа, а также по меньшей мере два впускных трубных элемента расположены в нижней части (III).The inlet pipe (A) for supplying the source gas, the gas distribution booster (G), as well as at least two exhaust pipe elements are located in the upper part (I). The gas distributor (D), the bundle (J) of the heat transfer tubes, the catalyst bed (C), and the gas cylinder (L) are located in the reactor cylinder (II). The tail gas discharge outlet (F) and at least two inlet pipe elements are located in the lower part (III).
Слой (С) катализатора расположен между газораспределителем (D) и газовым цилиндром (L), но снаружи пучка (J) теплообменных трубок. Слой катализатора содержит катализатор.The catalyst bed (C) is located between the gas distributor (D) and the gas cylinder (L), but outside the bundle (J) of the heat exchange tubes. The catalyst layer contains a catalyst.
Между газораспределителем (D) и газовым цилиндром (L) расположен пучок (J) теплообменных трубок, который обеспечивает трубный канал для непрерывного потока котловой воды от впускного патрубка (Е) подачи до выпускного патрубка (Н) сброса кипящей при высокой температуре воды. При этом от пучка (J) теплообменных трубок отводится тепло.Between the gas distributor (D) and the gas cylinder (L) there is a bundle (J) of heat exchange tubes, which provides a pipe channel for a continuous flow of boiler water from the inlet pipe (E) of the supply to the outlet pipe (H) of the discharge of boiling water at high temperature. In this case, heat is removed from the beam (J) of the heat exchange tubes.
Внутренние стенки реакторного цилиндра, поры в газораспределителе (D) и отверстия в газовом цилиндре (L) обеспечивают пространственный канал для непрерывного потока исходного газа от впускного патрубка (А) подачи исходного газа до выпускного патрубка (F) сброса хвостового газа таким образом, что исходный газ контактирует с катализаторами в присутствии отводимого тепла.The inner walls of the reactor cylinder, the pores in the gas distributor (D) and the holes in the gas cylinder (L) provide a spatial channel for a continuous flow of the source gas from the inlet pipe (A) of the source gas to the outlet pipe (F) of the tail gas discharge so that the source the gas contacts the catalysts in the presence of heat removed.
И если исходный газ содержит монооксид углерода (СО) и метилнитрит, то катализатор катализирует процесс синтеза диметилоксалата из монооксида углерода (СО) и метилнитрита, который является целевым продуктом, причем указанный реактор может обладать производительностью по диметилоксалату более 400, 500, 600, 700 либо 800 кт/год.And if the source gas contains carbon monoxide (CO) and methyl nitrite, then the catalyst catalyzes the synthesis of dimethyl oxalate from carbon monoxide (CO) and methyl nitrite, which is the target product, and this reactor may have a dimethyl oxalate capacity of more than 400, 500, 600, 700 or 800 ct / year.
А если, в качестве альтернативы, исходный газ содержит диметилоксалат и водород (Н2), а катализатор катализирует процесс синтеза этиленгликоля из диметилоксалата и водорода (Н2), то целевым продуктом является этиленгликоль, а указанный реактор может обладать производительностью по этиленгликолю более 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450 либо 500 кт/год. Кроме того, указанный реактор оборудован паровым барабаном, который расположен в верхней части (I).And if, as an alternative, the source gas contains dimethyl oxalate and hydrogen (H 2 ), and the catalyst catalyzes the synthesis of ethylene glycol from dimethyl oxalate and hydrogen (H 2 ), then the target product is ethylene glycol, and this reactor may have an ethylene glycol capacity of more than 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450 or 500 ct / year. In addition, the specified reactor is equipped with a steam drum, which is located in the upper part (I).
Такой реактор может представлять собой радиальный реактор. Реакторный цилиндр (II) и газовый цилиндр (L) этого радиального реактора могут быть расположены вертикально. Реакторный цилиндр (II) и газовый цилиндр (L) могут находиться на одной и той же вертикальной оси. Отверстия в стенках газового цилиндра могут иметь более высокую плотность в нижней части стенок газового цилиндра, чем в верхней части его стенок, причем эти отверстия проделаны в форме кругов либо вертикальных полос. Пористый газораспределитель (D) может быть отделен от слоя (С) катализатора катализаторной обоймой (K), выполненной из сетки из нержавеющей стали. Газовый цилиндр (L) может быть отделен от слоя (С) катализатора катализаторной обоймой (K), выполненной из сетки из нержавеющей стали. Впускной патрубок (А) подачи исходного газа может быть расположен в верхней части (I), а выпускной патрубок (F) сброса хвостового газа - в нижней части (III). Газовый цилиндр (L) может иметь закрытый верхний конец.Such a reactor may be a radial reactor. The reactor cylinder (II) and gas cylinder (L) of this radial reactor can be arranged vertically. The reactor cylinder (II) and gas cylinder (L) can be on the same vertical axis. The holes in the walls of the gas cylinder can have a higher density in the lower part of the walls of the gas cylinder than in the upper part of its walls, and these holes are made in the form of circles or vertical stripes. The porous gas distributor (D) can be separated from the catalyst bed (C) by a catalyst cage (K) made of stainless steel mesh. The gas cylinder (L) can be separated from the catalyst bed (C) by a catalyst cage (K) made of stainless steel mesh. The source gas inlet (A) may be located in the upper part (I), and the tail gas outlet (F) in the lower part (III). The gas cylinder (L) may have a closed upper end.
Цилиндрический корпус (II) радиального реактора с помощью верхнего фланца может быть соединен с верхней частью (I), при этом данный цилиндрический корпус (II) с помощью нижнего фланца может быть соединен с нижней частью, а газовый цилиндр (L) такого реактора может иметь верхний конец, закрытый фланцем газового цилиндра. Два или более впускных патрубка (Е) подачи котловой воды могут находиться у нижнего фланца.The cylindrical body (II) of the radial reactor can be connected to the upper part (I) using the upper flange, while this cylindrical body (II) can be connected to the lower part using the lower flange, and the gas cylinder (L) of such a reactor can have upper end closed by gas cylinder flange. Two or more boiler water inlets (E) may be located at the bottom flange.
Кроме того, реактор, помимо реакторного цилиндра (II), может быть оборудован дополнительным реакторным цилиндром. Такой дополнительный реакторный цилиндр может быть подсоединен к цилиндрическому корпусу (II) с помощью дополнительного фланца. Газосборный цилиндр (L) может быть подсоединен с помощью фланца газового цилиндра. В результате между одним или несколькими дополнительными цилиндрическими корпусами и цилиндрическим корпусом (II) может быть образован паровой барабан.In addition, the reactor, in addition to the reactor cylinder (II), can be equipped with an additional reactor cylinder. Such an additional reactor cylinder may be connected to the cylindrical body (II) using an additional flange. The gas collection cylinder (L) can be connected using the gas cylinder flange. As a result, a steam drum may be formed between one or more additional cylindrical bodies and a cylindrical body (II).
Упомянутый пучок теплообменных трубок может содержать трубки. Каждая из трубок может быть выбрана из группы, в которую входят прямая трубка, непрерывный змеевик, а также их сочетание. Внутренний диаметр таких трубок может составлять примерно от 15 до 50 мм, а межосевое расстояние между ними - примерно от 25 до 90 мм.Said bundle of heat exchange tubes may comprise tubes. Each of the tubes can be selected from the group consisting of a straight tube, a continuous coil, as well as their combination. The inner diameter of such tubes can be from about 15 to 50 mm, and the center distance between them is from about 25 to 90 mm.
Реакторный цилиндр (II) может иметь диаметр примерно от 4000 до 7000 мм и/или высоту примерно от 2800 до 8000 мм.The reactor cylinder (II) may have a diameter of from about 4000 to 7000 mm and / or a height of from about 2800 to 8000 mm.
Перепад давления в слое катализатора может составлять менее чем примерно 5, 10, 12, 15, 20, 25, 30 кПа. Объем одного или нескольких катализаторов может превышать примерно 100, 110, 120,130,140, 150, 160, 170,180,190 или 200 м3.The pressure drop in the catalyst bed may be less than about 5, 10, 12, 15, 20, 25, 30 kPa. The volume of one or more catalysts may exceed about 100, 110, 120,130,140, 150, 160, 170,180,190 or 200 m 3 .
Также здесь предлагается устройство для крупномасштабного производства. Такое устройство содержит представленный в данном изобретении реактор, а также единую прямую трубку либо единый непрерывный змеевик системы водяного охлаждения.A device for large-scale production is also offered here. Such a device comprises the reactor of the present invention, as well as a single straight tube or a single continuous coil of a water cooling system.
Кроме того, предлагается способ получения целевого продукта в крупных масштабах в реакторе. Указанный реактор содержит корпус, впускной патрубок подачи газа, выпускной патрубок сброса газа, впускной патрубок подачи воды и выпускной патрубок сброса воды. Корпус образует вертикальный реакторный цилиндр. В реакторном цилиндре расположены внутренние стенки цилиндра, снабженный порами газораспределитель, слой катализатора, пучок теплообменных трубок, а также вертикальный полый газовый цилиндр с имеющими отверстия стенками. Газовый цилиндр расположен в центре цилиндрического корпуса, и с газовым цилиндром соединен выпускной патрубок сброса газа. Газораспределитель расположен между внутренней стенкой реакторного цилиндра и газовым цилиндром, а впускной патрубок подачи газа соединен с пространством, находящимся между газораспределителем и внутренней стенкой реакторного цилиндра. Слой катализатора и пучок теплообменных трубок расположены между газораспределителем и газовым цилиндром и снаружи пучка теплообменных трубок. Слой катализатора содержит катализатор. Пучок теплообменных трубок соединяется с впускным патрубком подачи воды и выпускным патрубком сброса воды, а также обеспечивает трубный канал для протекания воды от впускного патрубка подачи воды до выпускному патрубка сброса воды. Пространство между внутренней стенкой реакторного цилиндра и газораспределителем, поры в газораспределителе, а также отверстия в стенках газового цилиндра обеспечивают канал для протекания газа от впускного патрубка подачи газа до выпускного патрубка сброса газа.In addition, a method for producing the target product on a large scale in a reactor is proposed. The specified reactor contains a housing, an inlet pipe for supplying gas, an outlet pipe for discharging gas, an inlet pipe for supplying water and an outlet pipe for discharging water. The casing forms a vertical reactor cylinder. In the reactor cylinder there are internal cylinder walls, a gas distributor equipped with pores, a catalyst layer, a bundle of heat exchange tubes, and a vertical hollow gas cylinder with openings having walls. The gas cylinder is located in the center of the cylindrical body, and a gas outlet is connected to the gas cylinder. The gas distributor is located between the inner wall of the reactor cylinder and the gas cylinder, and the gas inlet pipe is connected to the space located between the gas distributor and the inner wall of the reactor cylinder. The catalyst layer and the bundle of heat transfer tubes are located between the gas distributor and the gas cylinder and outside the bundle of heat transfer tubes. The catalyst layer contains a catalyst. The heat exchange tube bundle is connected to the water inlet pipe and the water discharge pipe, and also provides a pipe channel for water to flow from the water inlet pipe to the water discharge pipe. The space between the inner wall of the reactor cylinder and the gas distributor, the pores in the gas distributor, and also the holes in the walls of the gas cylinder provide a channel for gas to flow from the gas inlet to the gas outlet.
Указанный способ включает подачу котловой воды во впускной патрубок подачи воды; непрерывное перемещение котловой воды через пучок теплообменных трубок таким образом, что эта котловая вода отводит тепло от пучка теплообменных трубок, а в результате этого образуются кипящая при высокой температуре вода и пар; сброс кипящей при высокой температуре воды и пара из реактора через выпускной патрубок сброса воды; подачу исходного газа во впускной патрубок подачи газа; непрерывное перемещение исходного газа по газовому каналу; введение исходного газа в контакт с катализатором в присутствии отводимого тепла, в результате чего получается целевой продукт и образуется хвостовой газ; а также сброс хвостового газа из реактора через выпускной патрубок сброса газа.The specified method includes the supply of boiler water to the inlet pipe of the water supply; continuous movement of the boiler water through the bundle of heat transfer tubes so that this boiler water removes heat from the bundle of heat transfer tubes, and as a result, water and steam boiling at high temperature are formed; discharge of boiling water and steam from a reactor at a high temperature through an outlet pipe for water discharge; supplying source gas to the gas inlet; continuous movement of the source gas through the gas channel; introducing the source gas into contact with the catalyst in the presence of heat removed, as a result of which the target product is obtained and tail gas is formed; and also discharging tail gas from the reactor through the gas outlet.
И если исходный газ содержит монооксид углерода (СО) и метилнитрит (MN), и катализатор катализирует процесс синтеза диметилоксалата из монооксида углерода (СО) и метилнитрита (MN), то целевым продуктом является диметилоксалат, который производится указанным реактором с выходом более 400, 500, 600. 700 либо 800 кт/год на протяжении по меньшей мере одного года. А если, в качестве альтернативы, исходный газ содержит диметилоксалат и водород (Н2), и катализатор катализирует процесс синтеза этиленгликоля из диметилоксалата и водорода (Н2), то целевым продуктом является этиленгликоль, который производится указанным реактором с выходом более 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450 либо 500 кт/год на протяжении не менее одного года. В соответствии с представленной в данном изобретении технологией пучок теплообменных трубок может содержать трубки. Каждая из таких трубок выбирается из группы, в которую входят прямая трубка, непрерывный змеевик, а также их сочетание. Внутренний диаметр таких трубок может составлять примерно от 15 до 50 мм, а межосевое расстояние между ними - примерно от 25 до 90 мм. Реакторный цилиндр может иметь диаметр примерно от 4000 до 7000 мм и/или высоту примерно от 2800 до 8000 мм. Перепад давления в слое катализатора может составлять менее чем примерно 5, 10, 12, 15, 20, 25, 30 кПа. Объем одного или нескольких катализаторов может превышать примерно 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170,180, 190 или 200 м3.And if the source gas contains carbon monoxide (CO) and methyl nitrite (MN), and the catalyst catalyzes the synthesis of dimethyl oxalate from carbon monoxide (CO) and methyl nitrite (MN), the target product is dimethyl oxalate, which is produced by this reactor with a yield of more than 400, 500 , 600. 700 or 800 ct / year for at least one year. And if, as an alternative, the source gas contains dimethyl oxalate and hydrogen (H 2 ), and the catalyst catalyzes the synthesis of ethylene glycol from dimethyl oxalate and hydrogen (H 2 ), then the target product is ethylene glycol, which is produced by the specified reactor with a yield of more than 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450 or 500 ct / year for at least one year. According to the technology of the invention, the bundle of heat exchange tubes may comprise tubes. Each of these tubes is selected from the group consisting of a straight tube, a continuous coil, as well as their combination. The inner diameter of such tubes can be from about 15 to 50 mm, and the center distance between them is from about 25 to 90 mm. The reactor cylinder may have a diameter of from about 4000 to 7000 mm and / or a height of from about 2800 to 8000 mm. The pressure drop in the catalyst bed may be less than about 5, 10, 12, 15, 20, 25, 30 kPa. The volume of one or more catalysts may exceed about 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170,180, 190 or 200 m 3 .
Термин «примерно», используемый в настоящем документе при упоминании измеряемого значения, например, количества, процента и тому подобного, предназначен для охвата отклонений в пределах ±20% либо ±10%, более предпочтительно - ±5%, еще более предпочтительно - ±1% и еще более предпочтительно - ±0,1% от указанного значения, поскольку такие отклонения соответствуют норме.The term “about”, as used herein when referring to a measured value, for example, quantity, percent, and the like, is intended to encompass deviations within ± 20% or ± 10%, more preferably ± 5%, even more preferably ± 1 % and even more preferably ± 0.1% of the indicated value, since such deviations correspond to the norm.
Образец 1.
Был использован реактор карбонилирования, оборудованный двумя реакторными цилиндрами высотой DN 4000 мм и диаметром DN 4600 мм. Внешний диаметр теплообменных трубок в пучке теплообменных трубок составлял 28 мм, причем расположены они были в форме положительного треугольника, а межосевое расстояние между трубками составляло 44 мм. Катализатор был заполнен в объеме, превышающем 120 м3. При нормальных рабочих условиях производительность по диметилоксалату превысила 400 кт/год. Перепад давления в слое катализатора составлял менее 12 кПа.A carbonylation reactor was used, equipped with two reactor cylinders with a height of DN 4000 mm and a diameter of DN 4600 mm. The outer diameter of the heat transfer tubes in the bundle of heat transfer tubes was 28 mm, and they were arranged in the form of a positive triangle, and the center distance between the tubes was 44 mm. The catalyst was filled in a volume exceeding 120 m 3 . Under normal operating conditions, the dimethyl oxalate capacity exceeded 400 ct / year. The pressure drop in the catalyst bed was less than 12 kPa.
Образец 2.
Был использован реактор карбонилирования, оборудованный двумя реакторными цилиндрами высотой DN 4000 мм и диаметром DN 5800 мм. Внешний диаметр теплообменных трубок в пучке теплообменных трубок составлял 28 мм, причем расположены они были в форме положительного треугольника, а межосевое расстояние между трубками составляло 44 мм. Катализатор был заполнен в объеме, превышающем 200 м3. При нормальных рабочих условиях производительность по диметилоксалату превысила 600 кт/год. Перепад давления в слое катализатора составлял менее 12 кПа.A carbonylation reactor was used, equipped with two reactor cylinders with a height of DN 4000 mm and a diameter of DN 5800 mm. The outer diameter of the heat transfer tubes in the bundle of heat transfer tubes was 28 mm, and they were arranged in the form of a positive triangle, and the center distance between the tubes was 44 mm. The catalyst was filled in a volume exceeding 200 m 3 . Under normal operating conditions, the dimethyl oxalate capacity exceeded 600 ct / year. The pressure drop in the catalyst bed was less than 12 kPa.
Образец 3.
Был использован реактор гидрирования, оборудованный двумя реакторными цилиндрами высотой DN 4000 мм и диаметром DN 4000 мм. Внешний диаметр теплообменных трубок в пучке теплообменных трубок составлял 25 мм, причем расположены они были в форме положительного треугольника, а межосевое расстояние между трубками составляло 44 мм. Катализатор был заполнен в объеме, превышающем 110 м3. При нормальных рабочих условиях производительность по этиленгликолю превысила 200 кт/год. Перепад давления в слое катализатора составлял менее 30 кПа.A hydrogenation reactor was used, equipped with two reactor cylinders with a height of DN 4000 mm and a diameter of DN 4000 mm. The outer diameter of the heat transfer tubes in the bundle of heat transfer tubes was 25 mm, and they were arranged in the form of a positive triangle, and the center distance between the tubes was 44 mm. The catalyst was filled in a volume exceeding 110 m 3 . Under normal operating conditions, ethylene glycol capacity exceeded 200 ct / year. The pressure drop in the catalyst bed was less than 30 kPa.
Образец 4.
Был использован реактор гидрирования, оборудованный двумя реакторными цилиндрами высотой DN 5000 мм и диаметром DN 4400 мм. Внешний диаметр теплообменных трубок в пучке теплообменных трубок составлял 25 мм, причем расположены они были в форме положительного треугольника, а межосевое расстояние между трубками составляло 44 мм. Катализатор был заполнен в объеме, превышающем 162 м3. При нормальных рабочих условиях производительность по этиленгликолю превысила 300 кт/год. Перепад давления в слое катализатора составлял менее 30 кПа.A hydrogenation reactor was used, equipped with two reactor cylinders with a height of DN 5000 mm and a diameter of DN 4400 mm. The outer diameter of the heat transfer tubes in the bundle of heat transfer tubes was 25 mm, and they were arranged in the form of a positive triangle, and the center distance between the tubes was 44 mm. The catalyst was filled in a volume exceeding 162 m 3 . Under normal operating conditions, ethylene glycol capacity exceeded 300 ct / year. The pressure drop in the catalyst bed was less than 30 kPa.
Хотя заявленное изобретение проиллюстрировано и описано в настоящем документе с упоминанием конкретных вариантов осуществления, оно никак не ограничивается продемонстрированными характеристиками. Наоборот, в эти характеристики в пределах объема и диапазона эквивалентов формулы изобретения могут вноситься различные изменения без отступления от самого изобретения.Although the claimed invention is illustrated and described herein with reference to specific embodiments, it is not limited to the demonstrated characteristics. Conversely, various changes may be made to these characteristics within the scope and range of equivalents of the claims without departing from the invention itself.
Claims (67)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/CN2018/111139 WO2020082202A1 (en) | 2018-10-22 | 2018-10-22 | Large-scale ethylene glycol reactor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2719441C1 true RU2719441C1 (en) | 2020-04-17 |
Family
ID=70277916
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018145371A RU2719441C1 (en) | 2018-10-22 | 2018-10-22 | Reactor for large-scale synthesis of ethylene glycol |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
AU (1) | AU2018446829B2 (en) |
RU (1) | RU2719441C1 (en) |
WO (1) | WO2020082202A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112387219A (en) * | 2020-11-13 | 2021-02-23 | 华东理工大学 | Gasification-reaction integrated multi-stage reactor for ethylene carbonate hydrogenation |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111676058B (en) * | 2020-06-19 | 2022-01-07 | 中耐工程科技有限公司 | Residual oil hydrogenation reactor with alternately changed material flow directions, residual oil hydrogenation system comprising reactor and residual oil hydrogenation process |
CN113912491B (en) * | 2020-07-10 | 2024-08-13 | 中国石油化工股份有限公司 | Method and device for safely preparing dimethyl oxalate in coupling reactor and application thereof |
CN113856568A (en) * | 2021-09-28 | 2021-12-31 | 联化新瑞(北京)科技有限公司 | Reactor for preparing 1, 3-propylene glycol by hydrogenating 3-hydroxypropionaldehyde and control method thereof |
CN113680305B (en) * | 2021-10-25 | 2022-01-04 | 东营明德化工有限公司 | Constant temperature type hydrogenation reaction kettle |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100216896A1 (en) * | 2007-09-29 | 2010-08-26 | Jinsheng Wang | Gas-liquid-solid three-phase suspension bed reactor for fischer-tropsch synthesis and its applications |
RU2570573C2 (en) * | 2011-02-25 | 2015-12-10 | Чайна Петролеум Энд Кемикал Корпорейшн | Method of producing ethylene glycol |
CN106866363A (en) * | 2017-02-10 | 2017-06-20 | 南京敦先化工科技有限公司 | A kind of synthesis gas that maximizes prepares the system and method for ethylene glycol |
RU2659069C1 (en) * | 2014-06-05 | 2018-06-28 | Шанхай Учжэн Инжиниринг Текнолоджи Ко., Лтд | Method and system of devices for producing dimethyloxalate by carbonylation of industrial synthesis gas under medium-high and high pressure and production of ethylene glycol by hydration of dimethyloxalate |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3631642A1 (en) * | 1986-09-17 | 1988-04-07 | Linde Ag | METHOD FOR CARRYING OUT CATALYTIC REACTIONS |
JP5239667B2 (en) * | 2008-09-16 | 2013-07-17 | 三菱化学株式会社 | Plate reactor and method for producing reaction product using the same |
CN102649736B (en) * | 2011-02-25 | 2015-06-10 | 中国石油化工股份有限公司 | Method for producing oxalate through carbon monoxide gas phase- coupled catalytic reaction |
CN102895922B (en) * | 2012-10-23 | 2015-06-24 | 上海戊正工程技术有限公司 | Industrial plate type reactor for preparing glycol by hydrogenating oxalate or preparing alcohol by hydrogenating ester |
CN102872767B (en) * | 2012-10-23 | 2014-10-22 | 上海戊正工程技术有限公司 | Industrialized plate type reactor for carbonylating and coupling to synthesize ester |
CN204619939U (en) * | 2015-04-16 | 2015-09-09 | 中国五环工程有限公司 | A kind of novel hydrogenation reactor for the synthesis of gas preparing ethylene glycol technique |
CN108636298B (en) * | 2018-06-15 | 2023-06-23 | 南京聚拓化工科技有限公司 | Carbonylation reactor of device for preparing glycol from synthetic gas |
-
2018
- 2018-10-22 RU RU2018145371A patent/RU2719441C1/en active
- 2018-10-22 WO PCT/CN2018/111139 patent/WO2020082202A1/en active Application Filing
- 2018-10-22 AU AU2018446829A patent/AU2018446829B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100216896A1 (en) * | 2007-09-29 | 2010-08-26 | Jinsheng Wang | Gas-liquid-solid three-phase suspension bed reactor for fischer-tropsch synthesis and its applications |
RU2570573C2 (en) * | 2011-02-25 | 2015-12-10 | Чайна Петролеум Энд Кемикал Корпорейшн | Method of producing ethylene glycol |
RU2659069C1 (en) * | 2014-06-05 | 2018-06-28 | Шанхай Учжэн Инжиниринг Текнолоджи Ко., Лтд | Method and system of devices for producing dimethyloxalate by carbonylation of industrial synthesis gas under medium-high and high pressure and production of ethylene glycol by hydration of dimethyloxalate |
CN106866363A (en) * | 2017-02-10 | 2017-06-20 | 南京敦先化工科技有限公司 | A kind of synthesis gas that maximizes prepares the system and method for ethylene glycol |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112387219A (en) * | 2020-11-13 | 2021-02-23 | 华东理工大学 | Gasification-reaction integrated multi-stage reactor for ethylene carbonate hydrogenation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU2018446829B2 (en) | 2022-12-15 |
WO2020082202A1 (en) | 2020-04-30 |
AU2018446829A1 (en) | 2021-04-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2719441C1 (en) | Reactor for large-scale synthesis of ethylene glycol | |
RU2234975C2 (en) | Radial-flow through reactor and method for processing of liquid reactant flow | |
CN101721956B (en) | Isothermal low-temperature CO conversion reactor | |
CN102836676B (en) | Gas-solid phase catalytic reactor | |
JPS5839572B2 (en) | Reactor and its use | |
KR20190077388A (en) | Catalyst tube for reforming | |
CN203075923U (en) | Axial-radial constant-temperature conversion reactor | |
CN112204120B (en) | Method for carrying out catalytic gas phase reactions, tube bundle reactor and reactor system | |
JP5188895B2 (en) | Methanol synthesis reactor and methanol synthesis method | |
CN102887481A (en) | Low water-gas ratio pre-conversion constant-temperature CO conversion technology | |
JPH0376976B2 (en) | ||
RU2719986C2 (en) | Isothermal catalytic tubular reactor | |
CA2939854A1 (en) | Isothermal tubular catalytic reactor | |
RU2482909C2 (en) | Isothermal chemical reactor with plate heat exchanger | |
CN105833804B (en) | Steam ascending manner radial flow reactors | |
CN207641442U (en) | Calandria type fixed bed reactor for strong exothermal reaction | |
JP5312355B2 (en) | Reactor and reaction product manufacturing method using the same | |
RU2156160C2 (en) | Method and reactor for heterogeneous exothermic synthesis of formaldehyde | |
CN205328607U (en) | Be used for large -scale for methanol steam reforming hydrogen plant methyl alcohol converter | |
CN209197530U (en) | A kind of cage heat exchanger in catalytic hydrogenation reaction device | |
CN109294627B (en) | Isothermal conversion device and synthesis gas complete conversion reaction system comprising same | |
KR20130023134A (en) | Exchanger-reactor for the production of hydrogen with an integrated steam generation bundle | |
WO2001091894A1 (en) | A gas-solid phase exothermic catalytic reactor with low temperature difference and its process | |
CN109186292A (en) | A kind of cage heat exchanger in catalytic hydrogenation reaction device | |
JPH0424090B2 (en) |