[發明專利]一種用于CO羰化偶聯合成草酸二甲酯的軸徑向反應器

有效

• 申請號: 201710712659.3
• 申請日: 2017-08-18
• 公開（公告）號: CN109395667B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 毛彥鵬;張博;駱念軍;計揚
• 申請（專利權）人: 上海浦景化工技術股份有限公司
• 主分類號: B01J8/02
• 分類號: B01J8/02;B01J8/00
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225
• 代理人: 林君如

本發明涉及一種用于CO羰化偶聯合成草酸二甲酯的軸徑向反應器，包括承壓殼體和換熱內件，承壓殼體包括依次連接的上封頭、筒體和下封頭，筒體內部沿徑向從外到內依次設有氣體再分布器和氣體收集器，上封頭內的空間形成氣體折返腔，氣體再分布器的外側壁與筒體內側壁之間隔有空隙，形成原料氣上升通道；原料氣經氣體進口進入承壓殼體，先經過氣體分布器均勻的分散到承壓殼體內部，大部分氣體經過氣體再分布器進入催化劑床層，少量氣體經原料氣上升通道進入氣體折返腔，然后軸向進入催化劑床層。產物氣流經過氣體收集器后流出反應器。與現有技術相比，本發明具有換熱效率高、壓降低、反應器空間利用率高、催化劑裝填方便等優點。

技術領域

本發明涉及化工設備領域，具體涉及一種用于CO羰化偶聯合成草酸二甲酯的軸徑向反應器。

背景技術

目前，合成氣經草酸二甲酯生產乙二醇的工藝已經廣泛工業化，其中CO羰化偶聯合成草酸二甲酯的反應是該工藝的關鍵技術之一。其中關鍵反應是CO與亞硝酸甲酯在反應溫度為110-150℃，反應壓力為1-4atm的條件下發生羰化偶聯反應生成草酸二甲酯。該反應為不可逆放熱反應，反應速率快，反應放熱量大。因此對羰化反應器的移熱效率要求較高；同時由于操作壓力小，對催化劑的大小和裝填要求較高，一旦壓降明顯升高會導致壓縮機軸功率增加，能耗增加。

目前，傳統的合成氣制乙二醇工業裝置中的羰化反應器均采用換熱式列管式反應器的型式，氣體由頂部進入，自上而下軸向穿過催化劑床層，反應后的氣體自下部出口離開反應器，同時反應器有配套的汽包控制殼層中加壓水的溫度來控制反應器的溫度。由于平滑管壁的傳熱系數小，而羰化反應的反應速率快、放熱量大，循環水的移熱速度一旦滯后或移熱能力不能匹配，會導致反應溫度驟升，導致原料亞硝酸甲酯在高溫下熱分解或在催化劑作用下催化分解，明顯降低MN的轉化率及草酸二甲酯的收率，而且極大的增加了反應系統的安全性風險。同時，由于軸向存在較大溫差，不同高度催化劑的工作溫度顯著不同，無法激活所有催化劑在最優溫度區間下的最優性能，因而也浪費了反應器的有效容積。

同時，從工程上考慮，由于壓降的因素，列管的長度必須在一定范圍內，同時從運輸角度考慮反應器的直徑不能過大，因此單臺列管式反應器的處理量也受到極大限制，實現列管式反應器的大型化存在諸多困難。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種移熱效率好、反應器有效容積利用率高、催化劑床層壓降低的用于CO羰化偶聯合成草酸二甲酯的軸徑向反應器。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種用于CO羰化偶聯合成草酸二甲酯的軸徑向反應器，包括承壓殼體和換熱內件，所述的承壓殼體包括依次連接的上封頭、筒體和下封頭，所述的上封頭和下封頭上分別設有氣體進口和氣體出口，所述的筒體內部沿徑向從外到內依次設有氣體再分布器和氣體收集器，所述的氣體再分布器由多孔網筒構成，氣體再分布器的外側壁與筒體內側壁之間隔有空隙，形成原料氣上升通道，上封頭內部設有與原料氣體上升通道連通的氣體折返腔，氣體再分布器的頂部設有罩網，底部設有底板，所述的氣體收集器為一具有頂蓋的圓筒，該圓筒的頂蓋穿出罩網，底端開口并與氣體出口相連通，底板與罩網之間的圓筒的下部側壁設有多個開孔，所述的換熱內件設置在氣體再分布器和氣體收集器之間的空間內，該空間內的間隙用于裝填催化劑。

考慮到與后續工段的匹配問題，催化劑并不一定完全裝滿整個反應器，加之催化劑裝入后在不同部位的壓降不同，因此需要便捷的調節氣體收集器的開孔率，以維持整個反應床層的壓降和反應時間。

作為優選的技術方案，氣體收集器上設有開孔的圓筒側壁的長度為氣體再分布器長度的30％～90％，可根據催化劑的裝填量及床層壓降靈活調節。

作為優選的技術方案，圓筒側壁的開孔為規則均勻開孔，設有開孔的圓筒側壁外套設有可旋轉的金屬絲網。