[發(fā)明專利]組合式反應(yīng)器及其用途

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410084368.0
• 申請日: 2014-03-07
• 公開（公告）號: CN103816847A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張翼;徐曼;許慎艷;張藝;賈微;賈震
• 申請（專利權(quán)）人: 中石化上海工程有限公司;中石化煉化工程（集團）股份有限公司
• 主分類號: B01J19/00
• 分類號: B01J19/00;B01J19/26;C07C53/08;C07C51/12
• 代理公司: 上海申新律師事務(wù)所 31272
• 代理人: 張惠明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種組合式反應(yīng)器及其用途。

背景技術(shù)

甲醇低壓液相羰基合成反應(yīng)是醋酸生產(chǎn)過程中的核心工藝，在反應(yīng)過程中，原料甲醇、一氧化碳、閃蒸塔底回流和循環(huán)物流以連續(xù)的方式加入到反應(yīng)器中，在主催化劑和助催化劑的作用下經(jīng)過復(fù)雜的中間反應(yīng)生成醋酸。

由于甲醇羰基合成醋酸是強放熱反應(yīng)，需要將反應(yīng)產(chǎn)生的熱及時移除。文獻CN201010217347.3公開了一種甲醇低壓羰基化合成醋酸用反應(yīng)設(shè)備，采用外部循環(huán)撤熱的方式移除反應(yīng)生成熱，從反應(yīng)器底部抽出一股循環(huán)物料，通過循環(huán)泵送到換熱器冷卻后再循環(huán)回反應(yīng)器。由此可見，外部循環(huán)移除反應(yīng)生成熱至少需要一個換熱器和至少一臺循環(huán)泵。該過程需要消耗大量的電能用于外部循環(huán)；同時，由于醋酸具有強腐蝕性，相應(yīng)地換熱器及循環(huán)泵設(shè)備必須使用鋯材，設(shè)備成本較大。

總之，現(xiàn)有技術(shù)存在系統(tǒng)龐大，熱量移除方式不合理，設(shè)備成本高的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一是現(xiàn)有技術(shù)存在系統(tǒng)龐大，熱量移除方式不合理，設(shè)備成本高的問題，提供一種新的組合式反應(yīng)器。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之二是提供一種所述組合式反應(yīng)器的用途。該反應(yīng)器用于甲醇低壓羰基合成醋酸的反應(yīng)中，具有結(jié)構(gòu)簡單，反應(yīng)生成熱移除合理，節(jié)省材料的特點。

為解決上述技術(shù)問題之一，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種組合式反應(yīng)器，包括帶導(dǎo)流筒的反應(yīng)器和換熱元件；所述帶導(dǎo)流筒的反應(yīng)器包括出氣口1、至少一個液體噴射裝置2、至少一個氣體分布器3、進液口4、出液口5和進氣口6；所述換熱元件置于反應(yīng)器器壁與導(dǎo)流筒之間，包括換熱管和上下封頭。

上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述反應(yīng)器液位H與導(dǎo)流筒的內(nèi)徑D的關(guān)系為H/D=1～5。更優(yōu)選地，所述反應(yīng)器液位H與導(dǎo)流筒的內(nèi)徑D的關(guān)系為H/D=1～3。

上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，氣體分布器與反應(yīng)器底部的距離a=0.5～1D。更優(yōu)選地，氣體分布器與反應(yīng)器底部的距離a=0.6～0.8D。

上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述液體噴射裝置為縮徑管式，液相噴射裝置與氣體分布器的距離b=0.1～0.3D，液體噴射裝置的直徑d=0.04～0.1D。更優(yōu)選地，所述液相噴射裝置與氣體分布器的距離b=0.1～0.2D，液體噴射裝置的直徑d=0.04～0.075D。

上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述氣體分布器為環(huán)式氣體分布器；所環(huán)式氣體分布器管徑與導(dǎo)流筒內(nèi)徑之比為0.3～0.6，開孔數(shù)為100～500，開孔之間等距均勻分布。

上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述換熱元件為固定管板式換熱管。

為解決上述技術(shù)問題之二，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：所述的組合式反應(yīng)器用于甲醇與CO低壓液相合成醋酸的反應(yīng)中。

本發(fā)明采用了帶有導(dǎo)流筒的反應(yīng)器，反應(yīng)器器壁與導(dǎo)流筒間設(shè)置有換熱元件的結(jié)構(gòu)。反應(yīng)過程中，導(dǎo)流筒內(nèi)液相料液受氣體分布及反應(yīng)熱的影響密度降低，而導(dǎo)流筒與反應(yīng)器器壁間液相料液溫度低、氣含率低、密度高，從而產(chǎn)生液相料液的自循環(huán)作用，使得液相料液由導(dǎo)流筒上部間隙流入導(dǎo)流筒與反應(yīng)器器壁間，從而與換熱管內(nèi)的冷卻介質(zhì)換熱，反應(yīng)熱被移除，這一過程促進了反應(yīng)器內(nèi)汽液相的混合以及反應(yīng)進行。同時，液相進料采用向上噴射方式完成，有利于氣液物料的混合和反應(yīng)熱的調(diào)節(jié)。氣相進料采用環(huán)分布器，分布器上下部同時開孔，強化了氣體分散作用。特別地是，本發(fā)明反應(yīng)器導(dǎo)流筒內(nèi)設(shè)置有換熱管，換熱管內(nèi)通過冷卻介質(zhì)的循環(huán)換熱不僅能帶走反應(yīng)過程中產(chǎn)生的大量反應(yīng)熱，而且可以通過調(diào)節(jié)冷卻水的循環(huán)量來調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)的溫度。由于熱量的移除可以通過導(dǎo)流筒內(nèi)的換熱管完成，不僅節(jié)省了外部換熱器和循環(huán)泵，而且節(jié)約了由大量循環(huán)物料換熱所造成的能量消耗，同時也減少了鋯材的耗量。與現(xiàn)有技術(shù)相比結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)省至少一臺循環(huán)泵和一臺換熱器，同時不需要外部循環(huán)，節(jié)約投資運行成本，取得了較好的技術(shù)效果。

附圖說明

圖1為文獻CN201010217347.3中公開的一種甲醇低壓羰基化合成醋酸用反應(yīng)設(shè)備的示意圖。

圖2為本發(fā)明組合式反應(yīng)器的示意圖。

圖1中，11為反應(yīng)器，12為換熱器，13為循環(huán)泵。

圖2中，1為出氣口，2為液相噴射裝置，3為氣體分布器，4為進液口，5為出液口，6為進氣口，7為導(dǎo)流筒，8為換熱管，9為換熱管上封頭，10為換熱管下封頭，T1和T2為管程頂部出口，B1和B2為管程底部入口。

圖1中，循環(huán)物料從反應(yīng)器11底部抽出，通過循環(huán)泵13送到換熱器12冷卻后返回到反應(yīng)器。