[實用新型]用于強放熱化學反應過程的管殼式軸向列管反應器

有效

• 申請號: 201822251877.4
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN209406296U
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 徐志剛;吳非克;鄒志榮
• 申請（專利權）人: 常州瑞凱化工裝備有限公司
• 主分類號: B01J8/06
• 分類號: B01J8/06
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 朱曉凱

本實用新型涉及一種用于強放熱化學反應過程的管殼式軸向列管反應器，包括殼體，上封頭、下封頭，折流板，換熱管，上管板和下管板，上管板和下管板上均設有中心不開孔區和四周開孔區；所述殼體外側設有熔鹽側，所述熔鹽側包括上鹽道和下鹽道；在反應器的進口端設有錐形導流器和進口流體分布器，所述錐形導流器位于進口流體分布器的下部，且錐形導流器的底部對應固定在上管板的中心不開孔區；在反應器的出口端設有出口整流器和破渦流器，所述出口整流器底部與下管板的中心不開孔區相連。本實用新型可以隔離易爆混合氣與高溫管板的長時間接觸，改善反應器的安全性，同時可以隔離目標產物與高溫區的接觸，快速降溫，減少副反應，提高目標產物的收率。

技術領域

[本實用新型屬于化工反應器技術領域，具體涉及一種用于強放熱化學反應過程的反應器，特別適用于正丁烷法順酐以及鄰苯法苯酐生產裝置，以提高反應產物的收率，提高裝置安全性。

背景技術

順丁烯二酸酐簡稱順酐，又名馬來酸酐，是一種重要的有機化工原料，是僅次于苯酐和醋酐的世界第三大有機酸酐，廣泛用于石油化工、食品加工、醫藥、建材等行業。

目前，按原料路線，順酐的生產方法可分為苯氧化法、正丁烷氧化法。 其中，正丁烷氧化法在順酐生產中占主導地位，其生產能力約占世界順酐總生產能力的 80％。 國際上順酐主要采用正丁烷氧化法生產，我國的順酐則主要采用苯氧化法生產，但由于正丁烷法具備原料價廉，污染相對較輕，碳原子利用率高和順酐生產成本低等優點，近年來正丁烷法順酐的產能不斷增加，并有逐步取代苯氧化法的趨勢。

目前，在順酐工藝領域的研究基本集中在催化反應和后處理工藝上，對于順酐反應器通常采用的是熔鹽外循環管殼式列管固定床反應器，參見化工設計1991年1期P8-13，楊春生著《列管式固定床反應器殼程熔鹽均布結構的設計及應用》的論文；參見化工設計1997年5期P18-24，孫晉波《淺談大型苯酐順酐裝置》的論文，參見華東理工大學2014年曹斌的碩士論文《大型列管式固定床氧化反應器研究》等等，反應器的實用新型基本是以軸向列管式固定床反應器（管殼式反應器）為基礎的，其改進涉及到流體力學、傳熱和反應控制等方面。例如浙江大學的專利CN103071433A提出的一種用于正丁烷氧化制順酐的固定床反應器的氣體預分布器，該分布器由水平導流片、導流管、錐形帽組成，可以減少低氣速區域的面積，并且改善對分布板局部沖擊不均的影響，提高操作的穩定性。天津市化工設計院的專利CN102423666A提出了一種正丁烷法順酐固定床氧化反應溫度調節控制裝置及方法：在反應器與熔鹽冷卻器之間設置有滑閥，通過精確控制滑閥的開啟度，實現反應器殼程熔鹽溫度的穩定，解決和克服反應溫度波動，使氧化反應順酐重量收率提高0.5~1.0%，降低了反應生成物中的副產物。中國藍星哈爾濱石化有限公司的專利CN202983655U提出了一種順酐裝置氧化反應器熔鹽回流管結構，采用該結構可以加大氧化反應器熔鹽的回流效果，延長了氧化反應器的使用壽命。

盡管軸向列管式固定床反應器技術成熟，已有許多應用，但反應器采用軸向列管式固定床反應器仍然具有如下問題，如附圖1所示，大直徑列管式反應器（直徑4-12 m）管程的工藝氣體分布存在嚴重不均勻以及存在滯流區的缺陷，例如，2萬噸/年正丁烷法順酐裝置的氧化器內約有19000根管子，直徑約5300 mm，中心不布管區約1700mm，在反應器進口與上管板的不開孔區域之間容易形成滯流區，高溫的熔鹽通過管板間接地加熱進口工藝物流，極易到達自燃或者爆炸溫度，形成極大的安全隱患；即使沒有達到自燃溫度或爆炸溫度，也會引起反應物的長時間滯留，發生一些并不希望發生的副反應，從而降低反應的選擇性和收率。在反應器出口與下管板的不開孔區域也會形成滯流區，反應目標產物會在該滯流區長時間停留，與氧進一步反應，過度氧化為不希望的CO,CO2副產品，降低目標產物的收率。

發明內容

本實用新型的目的就是針目前工業上用于順酐生產的軸向列管式固定床反應器存在的問題，提出了擁有一種有中心導流錐和出口整流、破渦流器的新型反應器，以形成一個均勻的流場，消除回流區，從而解決反應物和反應產物的長時間滯留，消除不希望發生的副反應的問題，同時提高反應器的安全性，提高節能效果。