[實用新型]一種用于甲烷液相氧化反應的鼓泡塔

無效

• 申請號: 200720201334.0
• 申請日: 2007-11-13
• 公開（公告）號: CN201154945Y
• 公開（公告）日: 2008-11-26
• 發明（設計）人: 肖鋼;侯曉峰;李鋒偉;李波
• 申請（專利權）人: 漢能科技有限公司
• 主分類號: C07C31/04
• 分類號: C07C31/04;C07C29/48;B01J10/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種用于甲烷液相氧化反應的鼓泡塔，具體涉及一種用于甲烷液相連續氧化制甲醇工藝的鼓泡塔氧化反應裝置。

背景技術

甲烷和天然氣是重要的化工原料，但由于甲烷的化學結構異常穩定，傳統的甲烷制甲醇的工藝需將甲烷與水蒸氣在高溫高壓下進行熱解，或將甲烷與純氧在高溫高壓條件下進行部分氧化，制成合成氣(CO+2H₂)，然后再在高壓和高溫條件下合成甲醇。這種工藝雖然成熟，但投資龐大，能耗也很高。因此，許多科學家一直在探索甲烷直接氧化制備甲醇的新工藝。其中專利ZL01124019.9采用發煙硫酸為溶劑、碘作催化劑，在高壓釜內將甲烷氧化成硫酸氫甲酯。但這項研究采用間歇反應，反應壓力由通入高壓釜的甲烷初始壓力和反應溫度確定，不僅壓力高，而且無法調整，反應速率也隨時間變化，其實驗結果主要放在反應機理的研究方面，距工業應用和設計尚有一定的距離。通過對現有的甲烷液相間歇氧化反應機理的深入研究，并通過對甲烷液相氧化過程所進行的化學工程基礎研究，可將這種間歇工藝開發為連續過程，即甲烷液相連續氧化制甲醇的工藝，以解決甲烷液相氧化間歇反應工藝的缺點，克服天然氣制備甲醇傳統工藝存在的流程長、能耗高等缺陷。

甲烷液相連續氧化制甲醇工藝的核心裝置是氧化反應器。用于該工藝的反應器的設計至少需要滿足氣液相間的動量與質量傳遞，相界面與液相內部的反應過程，反應氣體在反應器內的停留時間，反應介質的熱交換等四個方面的要求。由于該項工藝系首次提出，國內外還沒有這類反應器的設計先例。根據反應物料的種類和反應過程來劃分，該反應器屬于氣液反應裝置，雖然氣液反應器的類型很多，但根據反應過程的要求和通過大量的實驗研究，并通過反應工程的基本理論計算，開發出與該工藝配套的專用氧化反應裝置。

實用新型內容

本實用新型提供了一種結構簡單，造價和運行費用低廉的新型鼓泡塔。

為解決上述技術問題，本實用新型采用以下技術方案：一種新型鼓泡塔，包括塔本體，所述塔本體從上至下分為氣體處理段、自由空間段和氣液反應段三部分，所述塔本體下端設有排凈口，上端設有出氣口，其特征在于：所述氣液反應段的下部設有氣體進口和液相進料口，所述的液相進料口在氣體進口的上方；所述氣液反應段的中上部設有冷卻區；所述氣液反應段和自由空間段的交界處設有溢流口；所述氣體處理段設有除沫器，除沫器可根據需要設在氣體處理段的上部、中部或下部。

所述的氣體處理段占鼓泡塔總高度的10％～20％，所述的自由空間段的占鼓泡塔總高度的5％～20％，所述的氣液反應段占鼓泡塔總高度的60％～85％。

所述的氣液反應段的高度和直徑之比為10～20。

所述的塔本體的下部設有氣體分布器。

所述的氣體分布器上的噴氣孔全部向上。

按照權利要求1所述的用于甲烷液相氧化反應的鼓泡塔，其特征在于：所述冷卻區包括冷卻盤管(4)和多孔隔板(5)，所述多孔隔板(5)位于冷卻盤管(4)的下方。

所述冷卻盤管為1-4個，所述的多孔隔板為1-4個。冷卻盤跟多孔隔板相對應，有一個冷卻管就對應有一個多孔隔板。

本實用新型的鼓泡塔用于甲烷液相連續氧化制甲醇，該反應的原理是以甲烷或天然氣為原料，以碘為催化劑、以發煙硫酸為溶劑和氧化劑進行催化氧化生成甲醇的反應。一般鼓泡塔，其上部有一擴大段以分離液滴和泡沫，本實用新型鼓泡塔由于在高溫和高壓下工作，反應介質又有一定的強腐蝕性，為了減少設備制作的困難，故不設置擴大段。另一方面，由于在氣液反應段的上部設置了冷卻盤管和多孔隔板形成的冷卻區，其作用是讓液相反應產物在流出反應器前降低溫度，使反應器內存在一低溫區，當反應氣體通過這一低溫區時，氣體中所含的SO₃和I₂蒸汽能被液相吸收，以減少反應尾氣后處理的負荷。另外，由于反應段的液位由溢流口的位置確定，在操作時可保證液位與氣體處理段之間保留有一定的自由空間。氣液反應段的高度和直徑之比根據反應所要求的空塔氣速、氣液傳質系數、氣泡直徑、氣含率、SO₃濃度分布等參數確定，經過綜合考慮和實驗驗證，本實用新型鼓泡塔反應段適用的高度和直徑之比為10～20。本實用新型鼓泡塔采用在塔內設置多孔隔板來改善氣泡的運動，促進傳質過程。因此，本實用新型結構簡單，造價和運行費用低廉。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步描述：

附圖1是本實用新型鼓泡塔的結構示意圖。

具體實施方式