[發明專利]氣體分布器和包括所述氣體分布器的醋酸乙烯合成反應器

無效

• 申請號: 201210240615.2
• 申請日: 2012-07-12
• 公開（公告）號: CN102784603A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 張敏華;李永輝;耿中峰;姜浩錫;張志強;董秀芹
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B01J19/00
• 分類號: B01J19/00;B01J8/06;C07C69/15;C07C67/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 原紹輝

技術領域

本發明總體上涉及一種新型氣體分布器和一種醋酸乙烯合成反應器。特別是，本發明涉及一種能夠提高乙烯制醋酸乙烯合成反應的反應效率的新型氣體分布器和包括該新型氣體分布器的列管式醋酸乙烯合成反應器。

背景技術

乙烯氧化法是在工業上主要采用的一種用于合成醋酸乙烯的工藝方法。醋酸乙烯合成反應的原料乙烯可由乙醇制備，特別是可由生物乙醇制備。使用生物乙醇制取乙烯作為合成醋酸乙烯原料的工藝路線對于生物質資源化而言具有重要意義。該合成反應過程屬于氣固非均相催化反應，列管式固定床反應器是通常使用的合成設備。采用乙烯氧化法生產醋酸乙烯需要使用擔載在硅膠上的貴金屬鈀和金作為催化劑，并且需要在工藝過程中添加一些作為助催化劑的醋酸鉀。

在醋酸乙烯合成工藝過程中，反應循環氣從位于列管式醋酸乙烯合成反應器頂部的氣體入口進入合成反應器內。一般來說，氣體入口管道的直徑遠遠小于反應器的直徑，如果反應循環氣直接由小直徑的氣體入口噴入大直徑的合成反應器內，在氣體入口附近區域內，氣體速度很大，氣流所具有的能量以動能為主，靜壓能很小，對進入合成反應器內的氣體沿合成反應器徑向方向的分配十分不利，由此往往導致反應氣體在進入合成反應器內之后分布不均勻。另外，尤其是當使用助催化劑時，醋酸鉀溶液液滴在沾到惰性瓷球上后很難二次分布，從而使反應器內的各反應管受氣量和助催化劑分配差別較大。對合成反應器來說，這會造成部分催化劑利用率低，部分催化劑又因負荷過高而提前失活；還會出現某些反應管內的反應熱不能被及時帶走的現象，引起局部過熱，甚至燒毀催化劑，使工藝操作不穩定。對反應物料來說，由于在各個反應管內參與反應的情況不一致，會使總體的醋酸乙烯合成反應轉化率和收率降低。

為此，需要在列管式醋酸乙烯合成反應器入口處設置氣體分布裝置，對反應氣流進行能量轉換。單級或多級擋板，多孔板以及導流板等是反應器內氣體分布裝置常采用的形式（謝一樂,固定床催化反應器的氣體分布裝置，石油化工設備技術，1990,11（3），2-9）。

在反應器入口下方，設置一個圓盤型擋板可以避免高速入射氣流對催化劑床層的沖擊，提高氣體在反應器徑向的流動能力。當反應器直徑較大時，還可采用圓盤-圓環型的多級擋板結構。這種擋板結構存在的不足是容易使高速氣流向外偏斜，從而沿著反應器內壁向下流動，造成另一種形式的分布不均勻。并且通過該擋板結構后，氣體流速仍會保持較高水平，上述反應氣流分布不均勻的問題依然會出現。

采用多孔板或者類似結構的內部構件為解決上述問題的一種可能性（謝一樂,固定床催化反應器的氣體分布裝置，石油化工設備技術，1990,11（3），2-9）。這種內部構件被安裝在合成反應器的整個橫截面上，能夠有助于實現反應氣流的均勻分布。但是這種內部構件會產生較高的壓降，從而會增加操作運行費用。此外，內部構件的整截面安裝會給合成反應器的安裝、維護、以及失活催化劑的更換、再生操作帶來很大的麻煩。

使用同心圓錐形的導流板結構能夠將入射氣體進行分流，并實現在反應器徑向上的逐步分散（參見中國實用新型專利CN201684583U）。然而這種分配器存在著結構復雜，設計、制造困難的問題；如果設計、制造不當仍能導致上述問題的出現。

因此，需要一種具有結構簡單、氣體分布均勻、壓降小、制造安裝方便等特點的新型氣體分布器。

此外，反應管是列管式醋酸乙烯合成反應器的核心部件，良好的催化劑的支撐方式和床層的測溫方式是實現反應器穩定運行的重要保證。對于催化劑的支撐，無論采用管帽、支撐片還是擋板加彈簧的方式都存在著一些工程問題。此外，傳統的測溫方式即在一根反應管內布置一個測溫點，不能滿足對合成反應器高精度的控制要求。

因此，還需要一種采用制造安裝方便的催化劑支撐結構且能夠滿足對列管式醋酸乙烯合成反應高精度的控制要求的醋酸乙烯合成反應器。

發明內容

本發明的目的在于提高乙烯制醋酸乙烯合成反應的反應效率。本發明的上述目的是通過以下技術手段實現的，即提供一種能夠使進入醋酸乙烯合成反應器的反應氣體和助催化劑均勻分布到催化劑床層的新型氣體分布器、提供一種包括所述氣體分布器的列管式醋酸乙烯合成反應器、提供一種采用制造安裝方便的催化劑支撐結構且反應管內具有多點測溫的熱電偶布置的包括所述氣體分布器的列管式醋酸乙烯合成反應器。本發明的列管式醋酸乙烯合成反應器包括所述新型氣體分布器和能夠實現催化劑穩定可靠的支撐和反應床層溫度的準確測量的反應管結構。