[發明專利]一種管殼式反應器的催化劑卸載系統及卸載方法

在審

• 申請號: 201710933964.5
• 申請日: 2017-10-10
• 公開（公告）號: CN107570088A
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 謝定中
• 申請（專利權）人: 湖南安淳高新技術有限公司
• 主分類號: B01J8/06
• 分類號: B01J8/06;C07C29/152;C07C31/04
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司43113
• 代理人: 馬強,李發軍

技術領域

本發明涉及一種管殼式反應器的催化劑卸載系統及卸載方法，屬于化工技術領域，尤其適合應用于甲醇合成生產中的甲醇合成反應器即甲醇塔及甲醇合成反應的塔內流程。

背景技術

甲醇合成反應為強放熱可逆反應，主要反應式如下:

?H_R1=-76519.5-49.2909T-0.29303×10^-1T²+0.170052×10^-3T³-0.191925×10^-6T⁴+0.79347×10^-10T⁵（J/mol）

?H_R2=－37858.2－22.666T-0.11831T²+0.2861136×10^-3T³-0.275945×10^-6T⁴+0.1063241×10^-9T⁵（J/mol）

甲醇合成反應是在催化劑上進行的復雜、可逆化學反應，沒有催化劑甲醇合成反應幾乎不能進行。對不同的催化劑，使用溫度范圍是不同的。現代甲醇合成催化劑多為低壓低溫銅鋅鋁系催化劑，其反應壓力為4.0MPa~10MPa，反應溫度為210℃~280℃。由上可知，未反應氣必須先預熱至210℃，反應過程中溫度上升大，放熱量大，每反應1%CO合成甲醇引起溫升約32℃，但是溫升不能過高，應控制在280℃以內，超過280℃會使催化劑活性下降很快，副反應增多。

為控制反應溫度并保持穩定恒定，在反應過程中，盡量利用反應熱產生蒸汽，快速移走反應熱，避免過熱超溫是至關重要的。

工業生產為降低能耗提高單塔產能時，需減少反應氣循環量，要求反應終點甲醇含量達到較高。對可逆放熱反應，其反應溫度必須低于平衡溫度。例如反應壓力為8.0MPa，要求反應終點甲醇含量達到14%，其平衡溫度220℃，反應溫度需≤205℃。要實現此目的,一級等溫反應器不能完成，要采用兩級不同溫度反應器，其終端為有一定溫差的低溫反應器。

工業生產的反應器，還要求穩妥可靠，不因反應過程溫度變化，熱脹冷縮而損壞。

現有一種在國內外廣泛使用的管殼式甲醇反應器，類似如圖1的列管式換熱器，其包括殼體34，列管35兩端分別焊接在兩塊管板33,37上，催化劑36裝在列管35內，列管35外為水汽混合物，未反應氣由上而下通過徑向催化框32，再軸向通過列管35內的催化劑進行反應，反應熱被管外水汽混合物吸收汽化,水蒸氣最終通入汽包31進行利用，管內催化劑保持溫度穩定。也有另一種型式是在上述列管上面裝填一簿層催化劑，催化劑層中沒有任何冷卻管，未反應氣先通過此層進行絕熱升溫反應，然后分別由上而下進入列管催化劑進行恒溫反應。

上述管殼式甲醇反應器的缺點是列管受熱時不能自由伸縮，管材須昂貴雙相不銹鋼。即使如此，每一至二年，管板與殼體焊接處仍易裂損，需停產檢修，上部絕熱層是初始急劇反應高溫區，導致催化劑最先老化失活，催化劑管的中央離管外冷處遠，相對溫度高，也容易老化失活。

按上述原理，終端采用未反應冷氣換熱的冷管反應器，因為冷氣進口溫度低（150℃~190℃），可保證此處反應氣≤205℃~210℃，又可預熱未反應氣。

發明內容

為了克服現有一種在國內外廣泛使用管殼式甲醇反應器的缺點，本發明旨在提供一種管殼式反應器的催化劑卸載系統及卸載方法，該卸載系統充分利用管殼式反應器的特點，通過抽吸裝置將催化劑吸出，方便快捷，卸載效率高。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種管殼式反應器的催化劑卸載系統，其結構特點是，所述管殼式反應器包括外殼，所述外殼內的上部設有上管板和下管板，該上管板和下管板之間設有徑向催化劑床；所述下管板上裝有多根催化劑管；所述催化劑管包括底端封閉的外管和部分裝設在外管內的內套管，所述外管內壁和內套管的外壁之間形成催化劑裝填腔，該內套管的頂部穿過下管板、徑向催化劑床和上管板作為未反應氣入口；所述催化劑管的下端封閉且豎向布置在外殼內的中下部，該催化劑管的上端與所述徑向催化劑床連通；

所述徑向催化劑床與所述催化劑管的催化劑裝填腔連通，所述外殼一側設有與各內套管頂端連通的抽吸裝置。