[發(fā)明專利]一種草酸二甲酯加氫制乙二醇用反應(yīng)器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810402374.4
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108607475A
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 江志東;陳志勇;高積勤
• 申請（專利權(quán)）人: 上海奕瑪化工科技有限公司
• 主分類號: B01J8/06
• 分類號: B01J8/06;B01J8/00;C07C29/149;C07C31/20
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

本發(fā)明涉及一種草酸二甲酯加氫制乙二醇用反應(yīng)器，包括多根反應(yīng)管，所述的反應(yīng)管中在需要強化傳熱的部位設(shè)有盲管(1)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有強化了傳熱，避免了過度反應(yīng)，設(shè)計簡單，優(yōu)化了反應(yīng)器床層軸向和徑向溫度等優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種反應(yīng)器，尤其是涉及一種草酸二甲酯加氫制乙二醇用反應(yīng)器。

背景技術(shù)

草酸二甲酯加氫反應(yīng)放熱，有較強的熱效應(yīng)。該反應(yīng)對溫度比較敏感：如果反應(yīng)溫度不夠高，產(chǎn)物中原料和中間產(chǎn)物乙醇酸甲酯過多，表現(xiàn)為加氫不足；而溫度過高，則過加氫產(chǎn)物乙醇和1,2-丁二醇含量上升。為節(jié)能降耗，生產(chǎn)中需要優(yōu)化操作條件，尤其是對溫度的控制，在提高原料轉(zhuǎn)化率的同時，也要控制中間產(chǎn)物和過加氫產(chǎn)物的濃度；同時要使得單位床層體積的生產(chǎn)能力盡可能地高。為高效移除反應(yīng)熱，現(xiàn)有草酸二甲酯加氫固定床裝置一般采用列管式反應(yīng)器和蒸汽夾套移熱，目前有兩種代表性的反應(yīng)管尺寸：一種是粗管，其內(nèi)徑為70mm；一種是細管，其內(nèi)徑是38mm。

對圓柱形反應(yīng)管而言，單位床層體積的導(dǎo)熱面積與反應(yīng)管直徑成反比。因此，與細反應(yīng)管相比，粗反應(yīng)管(內(nèi)徑70mm)的移熱效率更低，受傳熱速率限制，其單位床層體積的最大生產(chǎn)能力更低；同時，由于粗反應(yīng)管有更大熱阻，其徑向溫度梯度更顯著。導(dǎo)致在實際生產(chǎn)中粗管反應(yīng)器生產(chǎn)負荷更低，而且操作窗口更窄。尤其是高活性催化劑的單位床層體積放熱量更高，如果采用粗反應(yīng)管，則中心區(qū)的溫升會過高，導(dǎo)致在靠近反應(yīng)器出口的區(qū)域出現(xiàn)反應(yīng)管中心區(qū)過加氫，而邊緣區(qū)加氫仍不足的現(xiàn)象。后果是出現(xiàn)最終產(chǎn)物中，加氫不足和加氫過度產(chǎn)物均過高的最差工況。

另一方面，從反應(yīng)器床層軸向上看，理想的床層溫度分布應(yīng)該是前高后低：在入口段反應(yīng)尚不充分，此時反應(yīng)熱導(dǎo)致的床層溫升有利于提高催化活性，少移熱可提高床層的轉(zhuǎn)化率，還不會導(dǎo)致過加氫副反應(yīng)；而在反應(yīng)器出口段，由于主反應(yīng)接近結(jié)束，溫度過高只會加快過加氫的副反應(yīng)，此時應(yīng)該縮短停留時間，同時加快移熱。因此，反應(yīng)器設(shè)計應(yīng)該針對該反應(yīng)的特點進行優(yōu)化，使反應(yīng)器前后段具備不同的移熱能力，達到提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率、抑制副反應(yīng)的效果。

對現(xiàn)成的工廠而言，如果更換反應(yīng)器其成本和施工難度較大，而催化劑則會不斷改進，活性更高，選擇性和穩(wěn)定性也更好。但新催化劑的優(yōu)越性能往往不能與原有反應(yīng)器結(jié)構(gòu)和尺寸匹配，導(dǎo)致新催化劑的效能難以發(fā)揮。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種草酸二甲酯加氫制乙二醇用反應(yīng)器。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種草酸二甲酯加氫制乙二醇用反應(yīng)器，包括多根反應(yīng)管，所述的反應(yīng)管中在需要強化傳熱的部位設(shè)有盲管。

進一步地，所述的盲管占據(jù)反應(yīng)管中熱阻最大、溫升最高的反應(yīng)區(qū)，有減低床層熱阻，均化床層徑向溫度的效果。

所述的盲管設(shè)置在反應(yīng)管中心位置，盲管為變徑盲管，其直徑與對應(yīng)位置需要移熱的量呈正比。盲管直徑可根據(jù)移熱要求和催化劑填充顆粒大小變化。例如活性越高的催化劑，中心盲管占據(jù)的體積也越大，但要考慮反應(yīng)管剩余的環(huán)型空隙與催化劑顆粒大小相匹配。催化劑顆粒大小和形狀則根據(jù)對催化活性、副反應(yīng)、擴散限制、壓降、制造成本等因素綜合考慮后確定。其次，根據(jù)反應(yīng)特點，可以縮短盲管長度，或者在不同高度位置采用不同外徑尺寸。例如，對前段需要升溫后段需要移熱的草酸酯加氫反應(yīng)，可以在反應(yīng)管入口段不裝或采用管徑較細的盲管，而在反應(yīng)器中段及后段，盲管的外徑分步放大。如果反應(yīng)在前段過于激烈，而在后段熱效應(yīng)消失，反應(yīng)不夠充分，此時則將需要反向設(shè)計，即入口的盲管外徑最大，中段和后段變細，甚至在后段取消盲管。

進一步地，所述的盲管的結(jié)構(gòu)包括上小下大變徑盲管或上大下小變徑盲管。