合成气制乙二醇装置的羰化反应器制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种合成气制乙二醇装置的羰化反应器，其具有壳体及安装在壳体上的进气口、冷媒出口、排气口和冷媒进口；在进气口有布气器；在壳体内安装有集气筒和分布筒，分布筒与壳体之间具有环隙；在集气筒与分布筒之间形成反应腔，在反应腔内布置有连通冷媒出口和冷媒进口的换热管；集气筒包括筒体部，该筒体部包括从上至下顺序连接并相互连通的上筒部、中筒部和下筒部；在上下方向上，中筒部位于反应腔的中间部，仅在集气筒的中筒部的筒壁上开设有连通集气筒内外的集气孔。本发明专利技术可以保证在低压降的情况下有效地提高羰化反应器中催化剂的装填量，并由此降低反应器的制造成本以及提高反应器的单台生产能力。

Carbonylation reactor for synthetic gas to ethylene glycol unit

The invention discloses a carbonylation reactor of a syngas-to-ethylene glycol plant, which has a shell and an air inlet, a refrigerant outlet, an air outlet and a refrigerant inlet mounted on the shell, an air distributor at the air inlet, a gas collector and a distributor installed in the shell, and an annular gap between the distributor and the shell, and an air collector and a distributor distribution. A reaction chamber is formed between the cylinders, and a heat exchange tube connected with the refrigerant outlet and the refrigerant inlet is arranged in the reaction chamber; the gas collector comprises a cylinder body which comprises an upper cylinder, a middle cylinder and a lower cylinder connected sequentially from the top to the bottom and connected with each other; and the middle cylinder is located in the middle of the reaction chamber, only in the gas collector. A gas collecting hole inside and outside the cylinder is arranged on the cylinder wall of the middle cylinder. The invention can effectively increase the catalyst loading amount in the carbonylation reactor under the condition of low pressure drop, thereby reducing the production cost of the reactor and increasing the unit production capacity of the reactor.

【技术实现步骤摘要】
合成气制乙二醇装置的羰化反应器
本专利技术涉及化工设备领域，具体涉及一种合成气制乙二醇装置中的羰化反应器。
技术介绍
乙二醇反应器装置中各反应器的大型化是乙二醇行业竞争的大势所趋，有利于装置大型化降低装置投资费用，有利于生产企业降本、节能降耗。在目前，乙二醇普遍采用羰化、加氢两步法来合成乙二醇，第一步是一氧化碳与亚硝酸甲酯进行羰化反应生成草酸二甲酯，第二步是草酸二甲酯加氢合成乙二醇。目前的乙二醇反应器装置中的羰化反应器仍基本上以轴向流反应器为主，由于轴向流反应器受气体压降限制较大，一般床层不宜超过6米，另外由于受加工工艺、加工费用以及运输高度的现在，羰化反应器的催化剂装填量一般控制在30～50m3，其单台羰化反应器的年产能在5～10万吨，年产40万吨的乙二醇装置，则需要4～8台羰化反应器并联使用，多台反应器的并联使用使得控制点的数量加大，同时也是控制的难度加大。另外，羰化反应器采用轴向流时，单台产能10万吨/年的羰化反应器，其直径已达到6米，反应器中管板的厚度需要达到500mm，使管板的制造成本及加工难度大大提高，同时由于反应器直径的加大，反应器壳体的厚度也需要加厚，这进一步加大了反应器的制造成本。目前，乙二醇加氢反应器中已较为成功地采用了径向流反应器，径向流反应器具有较低的压降，在小直径的情况下，可以加大床层的高度以增加催化剂的装填量，提高单台反应器的产能。但是由于反应机理的不同，并不能将现有的乙二醇加氢径向反应器作为羰化反应器来使用，仍需要针对羰化反应的特点来进行针对的研究。本申请旨在将径向流反应器作为羰化反应器。
技术实现思路
为实现将径向流反应器作为羰化反应器，本申请提出了一种羰化反应器，该反应器能够很好地适应羰化反应，采用本专利技术可以保证在低压降的情况下有效地提高羰化反应器中催化剂的装填量，并由此降低反应器的制造成本以及提高反应器的单台生产能力。具体的技术方案为：合成气制乙二醇装置的羰化反应器，其具有壳体，在壳体的顶部设置有进气口和冷媒出口，在壳体的底部设置有排气口和冷媒进口；在进气口位于壳体内的一侧安装有布气器；在壳体内安装有集气筒和分布筒，集气筒位于分布筒的内腔中，分布筒与壳体之间具有环隙；在分布筒的上端部安装有触媒盖板，在分布筒的下端部安装有触媒支撑板；触媒盖板与壳体的顶部之间形成一布气腔，所述布气器位于该布气腔内，环隙连通该布气腔；在集气筒与分布筒之间形成有反应腔，在反应腔内布置有换热管，换热管的上端连通冷媒出口，换热管的下端连通冷媒进口；在换热管周围装填有催化剂；在分布筒上开设有连通反应腔和上述环隙的布气孔；集气筒包括上下开口的筒体部和密封地安装在筒体部的上端开口的安装盖；该筒体部包括从上至下顺序连接并相互连通的上筒部、中筒部和下筒部；在上下方向上，中筒部位于反应腔的中间部，中筒部的顶端与触媒盖板之间具有第一距离，中筒部的底端与触媒支撑板之间具有第二距离；触媒盖板与触媒支撑板之间具有第三距离；上筒部的上端连接到触媒盖板上，下筒部的下端连通排气口；仅在集气筒的中筒部的筒壁上开设有连通集气筒内外的集气孔，上筒部的筒壁和下筒部的筒壁上均无集气孔。本申请中的羰化反应器采用径向流，原料气的压力降主要与反应器的直径有关，由此可以将反应器的床层的高度延长，采用本申请，当反应器的内径设计为4.2米时，床层的高度达到15米时，可以装填130立方米的催化剂，单台年产能已可达到20-23万吨，压降最高只有12.8KPa，原料气在反应器内的分布不均匀性只有约3％。由于床层高度的限制被取消，在相同催化剂装填量的情况下，可以较大幅度地降低反应器的直径，并由此可采用小型的零部件以及降低外壳的壁厚，由此降低设备的制造难度和费用。采用大容量的羰化反应器，可以减少乙二醇反应器装置中，羰化反应器的数量，并由此减少控制点，可以有效地提高装置的可操控性。采用径向流的羰化反应器，在床层的上层区域内，会进入相对多的原料气，所产生的反应热也相对较多，而在床层的下层区域，进入的原料气相对较少，所产生的反应热也相对较少。换热管中的冷媒是从下向上流动，因此在床层的下层区域内，冷媒会吸收更多的反应热，随着冷媒沿换热管向上流动，冷媒的温度提高，对床层的上层区域的反应热的吸收量会相对降低。因此在床层的上层区域内，会存在温度较高的反应区域，并由此存在结焦的可能性，在床层的下层区域内，会存在温度较低的反应区域，并由此而形成反应效率较低的区域。并且由于一氧化碳与亚硝酸甲酯进行羰化反应时，其反应温度区间较窄，最佳的反应温度在110-160℃之间，为了避免超过反应温度的上下限，在实际生产时，还需要设置一个温度缓冲区域，这样实际的生产温度一般控制在120-150℃之间，有时温度范围还会更窄。提供平稳的反应温度，不但是成品质量稳定性的保证，还是生产稳定进行的保证，因此，为反应提供较佳的反应条件，也是反应器所必须具有的功能，在本申请中，除将羰化反应器设计为径向流反应器外，还将集气筒设计为三段式的结构，即集气筒的筒体部包括上中下三个筒部，在反应过程中，在反应腔上部进行反应的原料气会沿向下倾斜的路径进入到集气筒内，以减少在反应腔上部的反应量，减少反应热的产生，由此可最大程度地降低反应腔的上部区域产生飞温的现象，并在此基础上降低结焦的可能性。而在反应腔下部进行反应的原料气会沿向上倾斜的路径进入到集气筒内，以减少反应腔下部的反应量，虽然在减少反应腔下部反应量的同时也会减少反应热的产生，从而使该反应腔下部的反应温度更低，并由此而降低反应效率，但是由于部分原料气向反应腔的中心区域集中而提高反应效率，并由此可以弥补下部区域反应效率降低的问题。由于使反应向反应腔的中间区域集中，使反应腔的中间区域成为整个反应的主要区域，保证了原料气最大限度地处于较佳反应温度内，使整个反应器具有高效的反应效率。为保证羰化反应器具有合理的主要反应区域，所述中筒部的高度为第三距离的50-70％，在确定距离中筒部相对于第三距离的具体比例时，根据羰化反应器的床层的高度进行选择，床层的高度越大，所选的比例越大，床层的高度越小，所选比例越小，即中筒部的高度与第三距离的比例随羰化反应器的床层的高度增加而增大。进一步，第一距离为第二距离90-110％。使第一距离与第二距离大致相同，以简化设计，同时可便于对反应温度的调整，由于第一距离与第二距离大致相同，对反应腔中的原料气进行调整时，从反应腔上部以及从反应腔下部向中心区域转移的原料气大致相同，可便于对反应温度进行调整。进一步，所述布气器包括沿壳体的轴线方向延伸的圆筒形气筒，在气筒内安装有中心板和气体导向板，中心板呈圆形，中心板布置在气筒的内腔的底端的中心部且沿垂直于气筒的轴线方向布置，在中心板的外周面与气筒的内周面之间形成有气体通道；气体导向板环绕中心板均匀布置、并沿同一旋转方向相对于中心板所在平面倾斜地布置在气筒内，气体导向板的一端连接在中心板上，气体导向板的与上述一端相对的另一端连接在气筒上，气体导向板将上述气体通道分割为若干气体分通道。优选地，气体导向板与中心板所在平面之间的夹角为12-20°。气体导向板的上端面与中心板所在平面之间的夹角为15-25°。在目前，在其它径向流的反应器中，一般都设置布气器，但该布气器一般采用隔栅或孔板制作，该类布气器仅仅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.合成气制乙二醇装置的羰化反应器，其具有壳体，在壳体的顶部设置有进气口和冷媒出口，在壳体的底部设置有排气口和冷媒进口；在进气口位于壳体内的一侧安装有布气器；该羰化反应器的特征在于，在壳体内安装有集气筒和分布筒，集气筒位于分布筒的内腔中，分布筒与壳体之间具有环隙；在分布筒的上端部安装有触媒盖板，在分布筒的下端部安装有触媒支撑板；触媒盖板与壳体的顶部之间形成一布气腔，所述布气器位于该布气腔内，环隙连通该布气腔；在集气筒与分布筒之间形成有反应腔，在反应腔内布置有换热管，换热管的上端连通冷媒出口，换热管的下端连通冷媒进口；在换热管周围装填有催化剂；在分布筒上开设有连通反应腔和上述环隙的布气孔；集气筒包括上下开口的筒体部和密封地安装在筒体部的上端开口的安装盖；该筒体部包括从上至下顺序连接并相互连通的上筒部、中筒部和下筒部；在上下方向上，中筒部位于反应腔的中间部，中筒部的顶端与触媒盖板之间具有第一距离，中筒部的底端与触媒支撑板之间具有第二距离；触媒盖板与触媒支撑板之间具有第三距离；上筒部的上端连接到触媒盖板上，下筒部的下端连通排气口；仅在集气筒的中筒部的筒壁上开设有连通集气筒内外的集气孔，上筒部的筒壁和下筒部的筒壁上均无集气孔。...

【技术特征摘要】
1.合成气制乙二醇装置的羰化反应器，其具有壳体，在壳体的顶部设置有进气口和冷媒出口，在壳体的底部设置有排气口和冷媒进口；在进气口位于壳体内的一侧安装有布气器；该羰化反应器的特征在于，在壳体内安装有集气筒和分布筒，集气筒位于分布筒的内腔中，分布筒与壳体之间具有环隙；在分布筒的上端部安装有触媒盖板，在分布筒的下端部安装有触媒支撑板；触媒盖板与壳体的顶部之间形成一布气腔，所述布气器位于该布气腔内，环隙连通该布气腔；在集气筒与分布筒之间形成有反应腔，在反应腔内布置有换热管，换热管的上端连通冷媒出口，换热管的下端连通冷媒进口；在换热管周围装填有催化剂；在分布筒上开设有连通反应腔和上述环隙的布气孔；集气筒包括上下开口的筒体部和密封地安装在筒体部的上端开口的安装盖；该筒体部包括从上至下顺序连接并相互连通的上筒部、中筒部和下筒部；在上下方向上，中筒部位于反应腔的中间部，中筒部的顶端与触媒盖板之间具有第一距离，中筒部的底端与触媒支撑板之间具有第二距离；触媒盖板与触媒支撑板之间具有第三距离；上筒部的上端连接到触媒盖板上，下筒部的下端连通排气口；仅在集气筒的中筒部的筒壁上开设有连通集气筒内外的集气孔，上筒部的筒壁和下筒部的筒壁上均无集气孔。2.根据权利要求1所述的羰化反应器，其特征在于，所述中筒部的高度为第三距离的50-70％。3.根据权利要求1或2所述的羰化反应器，其特征在于，第一距离为第二距离90-110％。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：卢健，王雪林，聂忠峰，王智，
申请(专利权)人：南京聚拓化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32