[發明專利]一種大型反應器及其裝置和工藝

在審

• 申請號: 201410497496.8
• 申請日: 2014-09-24
• 公開（公告）號: CN105642197A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 樓韌;樓壽林
• 申請（專利權）人: 樓韌
• 主分類號: B01J8/02
• 分類號: B01J8/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及石油和煤化工領域，特別是流體固定床催化反應和傳熱過程，尤其適用大型石化煤化工中甲醇、甲醚、烴類等強放熱和吸熱化學反應過程。

背景技術

目前我國煤化工廣受國內外關注，一是發展迅速、投資大；二是規模大型化，國家發改委對新上煤化工設定規模要求，例如甲醇合成為年產100萬噸，乙二醇為年產20萬噸，一些知名國外公司如Lurgi、DAVY等均已成功開發日產5000噸大甲醇，并在我國神華寧煤、包頭等煤化工裝置投運；三是煤化工項目中大型反應器都采用國外技術；四是大型煤化工項目中采用多臺反應器組合，單臺能力尚不大。

目前國際跨國公司以其巨大的實力和知名度成功開發了多種型式的反應器，在應用最多的固定床反應器中就有絕熱式、冷激式、水冷或氣冷換熱、管式或板式換熱、軸向和徑向、立式或臥式反應器。其中DAVY徑向塔阻力低，而移熱能力不足，投運后熱點高達300℃多高溫，影響催化劑壽命，Lurgi大甲醇水冷和氣冷塔串聯均為軸向塔，合成塔壓降和合成回路阻力大，總阻力高達0.7MPa多，增加了電耗。

美國Exxon-mobil化學專利公司的大型甲醇合成反應系統專利WO2007021393、CN101243027由一臺管殼反應器和一臺氣冷管，和一臺水冷管外催化劑反應器串聯組成，直徑5.8米，總床高22米，CO單程轉化率35.3％，同樣存在反應器大、合成阻力大的問題。

總之，至今為止國內外均還沒有工藝性能好、溫度均勻、轉化率高、容積利用率大、能效高、單臺達到年產100萬噸的大型甲醇塔。

發明內容

本發明針對現有大型工藝反應技術和反應器的不足提出均溫、高效、低壓降的大型反應工藝技術和反應器的解決方案。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

一種大型反應器，包括殼體、換熱內件、進口管箱和出口管箱，所述的換熱內件包括換熱繞管，所述的殼體包括上封頭、筒體、下封頭，所述的上封頭和下封頭上分別設有進氣口和出氣口，所述的進口管箱和/或出口管箱的數量各為2或2的倍數，分別設于下封頭和上封頭上，或者筒體下部和上部，所述的進口管箱和出口管箱分別連接換熱繞管的兩端，所述的換熱繞管由定位條分隔定位纏繞成層層管組，所述的換熱繞管間裝填催化劑形成催化劑層。

作為一種優選，所述的上封頭上方設有兼做出口管箱的汽包，所述的汽包與上封頭之間的管板上連接偶數個扇形布管區的繞管組。

作為一種優選，所述的大型反應器是徑軸向反應器，所述的筒體內壁的中下部設有多孔集氣筒，筒體中心設有中心分氣筒，所述的中心分氣筒的中下部開孔，所述的中心分氣筒和多孔集氣筒上靠催化劑一側鋪有不銹鋼絲網，所述的中心分氣筒和多孔集氣筒之間為換熱繞管外的催化劑層，所述的出氣口位于上封頭上，所述的進氣口位于中心分氣筒頂端，所述的中心分氣筒為底端密封的中空芯軸。該結構形式的反應器為先徑向后軸向的軸徑向繞管反應器，氣體從中心分氣筒頂端的進氣口進入，經中心分氣筒中下部的分氣孔均勻分布進入催化劑層，大部分氣體徑向穿過催化劑層進入多孔集氣筒，在多孔集氣筒內軸向向上流動，出多孔集氣筒后的反應氣繼續軸向向上流動，從出氣口出反應器。

作為一種優選，所述的大型反應器是軸徑向反應器，所述的筒體內壁三分之二高度的中下部設有多孔分氣筒，筒體中心設有中心集氣筒，所述的中心集氣筒的中下部開孔，所述的中心集氣筒和多孔分氣筒上靠催化劑層一側鋪有不銹鋼絲網，所述的中心集氣筒用定位圈固定于筒體中心，所述的中心集氣筒和多孔分氣筒之間為換熱繞管外的催化劑層，所述的進氣口位于上封頭頂部，所述的出氣口位于中心集氣筒底端，所述的中心集氣筒為頂端密封的中空芯軸。該結構形式的反應器為先軸向后徑向的軸徑向繞管反應器，氣體從上封頭頂部的進氣口進入，軸向向下流動進入多孔分氣筒，從多孔分氣筒上的分氣孔均勻分布進入催化劑層，徑向流動穿過催化劑層，從中心集氣筒上的集氣孔進入，再沿中心集氣筒向下從底部的出氣口出反應器。

作為一種優選，所述的換熱繞管為小管徑螺旋換熱管，管內徑10～25mm。

作為一種優選，位于催化劑床層自上而下10～50％高度部分的換熱繞管軸向上下相鄰二管的管壁間距為正常均勻間距的10～90％。