[實(shí)用新型]中心水冷式合成甲醇反應(yīng)器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920114816.1
• 申請日: 2009-03-05
• 公開（公告）號: CN201362666Y
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 令狐文生
• 申請（專利權(quán)）人: 紹興文理學(xué)院
• 主分類號: C07C29/152
• 分類號: C07C29/152;C07C31/04
• 代理公司: 紹興市越興專利事務(wù)所
• 代理人: 蔣衛(wèi)東

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種中心水冷式合成甲醇反應(yīng)器，屬于合成甲醇反應(yīng)器的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

甲醇是一種重要的基礎(chǔ)化工原料，目前工業(yè)上甲醇由一氧化碳加氫合成，此反應(yīng)是一個(gè)受熱力學(xué)平衡限制的強(qiáng)放熱反應(yīng)，在目前一般工業(yè)操作條件(5.0MPa、250℃、H₂∶CO＝2)下，CO理論單程轉(zhuǎn)化率為50％，實(shí)際單程轉(zhuǎn)化率只有6-12％。如何改進(jìn)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)、提高CO單程轉(zhuǎn)化率是甲醇合成的研究重點(diǎn)之一。

目前工業(yè)上普遍使用的合成甲醇反應(yīng)器有兩種類型：ICI法采用的多段驟冷式反應(yīng)器和Lurgi低壓法采用的列管式反應(yīng)器。不論多段驟冷式反應(yīng)器，還是Lurgi列管式反應(yīng)器，反應(yīng)都是在固定床中進(jìn)行。由于固體的熱容和傳熱系數(shù)較小，盡管進(jìn)行了冷卻，仍然存在床層溫度不易控制、局部區(qū)域溫度過高等問題。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型本發(fā)明的目的在于改進(jìn)合成甲醇反應(yīng)器的冷卻形式，及時(shí)移去床層中的產(chǎn)物甲醇，降低反應(yīng)區(qū)域產(chǎn)物濃度，達(dá)到提高CO單程轉(zhuǎn)化率的目的。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：

一種中心水冷式合成甲醇反應(yīng)器，包括本體，本體上開設(shè)有冷卻水入口，合成氣入口，冷卻水出口，產(chǎn)物出口；本體內(nèi)安裝有催化劑床層支座，催化劑床層支座上設(shè)有催化劑床層；反應(yīng)器本體的外壁、催化劑床層內(nèi)壁、催化劑床層上方，催化劑床層中心安裝有4個(gè)熱電偶；本體內(nèi)安裝有中心冷卻水管，其一端位于冷卻水入口處，另一端位于冷卻水出口處；本體外安裝有加熱套。

所述的催化劑床層支座包括上部支座管和下部支座臺，且上部支座管頂部安裝有支座蓋。

所述的上部支座管的管壁上和下部支座臺的臺面上表面上都開設(shè)有孔道。

本實(shí)用新型的有益效果為：由于催化劑床層與反應(yīng)器中心存在一定的溫度差，產(chǎn)物甲醇冷卻后及時(shí)從催化劑床層轉(zhuǎn)移到反應(yīng)器中心，降低了反應(yīng)區(qū)域產(chǎn)物的濃度，使反應(yīng)有利于進(jìn)行，從而提高了一氧化碳的單程轉(zhuǎn)化率。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型催化劑床層支座的主視圖；

圖3是本實(shí)用新型催化劑床層支座的俯視圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

在如圖1至圖2所示，一種中心水冷式合成甲醇反應(yīng)器，包括本體1，本體1上開設(shè)有冷卻水入口2，合成氣入口3，冷卻水出口4，產(chǎn)物出口5；本體1內(nèi)安裝有催化劑床層支座10，催化劑床層支座10上設(shè)有催化劑床層11；反應(yīng)器本體1的外壁、催化劑床層11內(nèi)壁、催化劑床層11上方，催化劑床層11中心安裝有4個(gè)熱電偶6，7，8，9；熱電偶可以根據(jù)反應(yīng)的要求，分別使用熱電偶6或7或8或9中的一個(gè)，也可以同時(shí)使用其中的任意兩個(gè)或三個(gè)或四個(gè)熱電偶。本體1內(nèi)安裝有中心冷卻水管12，其一端位于冷卻水入口2處，另有端位于冷卻水出口4處。催化劑床層支座10包括上部支座管13和下部支座臺14，且上部支座管13頂部安裝有支座蓋15。上部支座管13的管壁上和下部支座臺14的臺面上表面上都開設(shè)有孔道16，本體1外安裝有加熱套17。

中心水冷式合成甲醇反應(yīng)器中進(jìn)行合成甲醇試驗(yàn)。合成氣組成為H₂∶CO＝2，流量為200ml/min，由合成氣入口3進(jìn)入，催化劑為自制銅基催化劑，裝添量為10g，放在催化劑床層11上。反應(yīng)壓力為4.0MPa，冷卻水流量為50ml/min，冷卻水有冷卻水入口2進(jìn)入，自上而下經(jīng)過整個(gè)蛇形中心冷卻水管12，由冷卻水出口4排出。不同催化劑床層11中心溫度(反應(yīng)溫度由熱電偶的多少和加熱溫度有關(guān))下，反應(yīng)產(chǎn)物由產(chǎn)物出口5取出。有無冷卻水條件下的CO單程轉(zhuǎn)化率對比情況如表1所示，表1為不同反應(yīng)溫度，有無冷卻水條件下的CO單程轉(zhuǎn)化率對比表，見表1。

本實(shí)施例采用了水冷式中心冷卻水管12，使反應(yīng)器橫向存在一定的溫度梯度。利用催化劑床層支座10上的上部支座管13和下部支座臺14上設(shè)置的許多甲醇轉(zhuǎn)移的小孔道16，通過催化劑床層11與反應(yīng)器中心的溫度差，使產(chǎn)物甲醇冷卻后及時(shí)從催化劑床層11轉(zhuǎn)移到反應(yīng)器中心，降低了反應(yīng)區(qū)域產(chǎn)物的濃度，使反應(yīng)有利于進(jìn)行，從而提高了一氧化碳的單程轉(zhuǎn)化率。

表1

??催化劑床層中心溫度，℃??220??230??240??250??有冷卻水下的CO轉(zhuǎn)化率，％??58.3??52.1??41.3??34.5??無冷卻水下的CO轉(zhuǎn)化率，％??45.2??37.4??32.0??25.6