一种苯与甲醇烷基化反应的固定床反应装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及苯和甲醇烷基化反应领域，具体是一种苯与甲醇烷基化反应的固定床反应装置。包括反应炉，冷凝器以及油水分离器，反应出料口通过管线连接至冷凝器的管程进口，冷凝器的管程出口连接至油水分离器的进料口，油水分离器的出水口连接至水罐，所述水罐通过高压微量柱塞泵连接至降温口。本实用新型专利技术能够使反应产物水循环进入反应管内，使反应恒温，气化后的水蒸气作为载气，能显著提高催化剂的转化率和寿命。

A fixed bed reactor for alkylation of benzene with methanol

【技术实现步骤摘要】
一种苯与甲醇烷基化反应的固定床反应装置
本技术涉及苯和甲醇烷基化反应领域，具体是一种苯与甲醇烷基化反应的固定床反应装置。
技术介绍
甲苯与二甲苯是工业所需的重要芳烃化合物，甲苯不仅是有机合成的优良溶剂，也可以用来合成异氰酸酯、环己烷、苯酚、苯胺及烷基苯等，广泛应用于染料、医药、农药、火炸药、助剂和香料等行业，二甲苯通常指邻二甲苯（OX）、对二甲苯（PX）和间二甲苯（MX）的混合物，其中对二甲苯用量最大，用处最广泛，主要用于制备对苯二甲酸和对苯二甲酸二甲酯，是聚酯工业的重要原料。目前二甲苯需求强劲，只能通过大量进口来满足市场需求。与此同时，随着煤化工产业和石油化工产业的产能扩张，导致苯的大量过剩，而甲醇作为煤化工的重要产品之一，市场价格低、供应量大。通过苯与甲醇的烷基化反应，合成甲苯和二甲苯，既解决了甲苯、二甲苯的需求，又充分利用了苯和甲醇的资源，降低了生产成本，具有良好的经济效益和社会效益。自上世纪七十年代开始，国内外研究者就对苯与甲醇烷基化反应开展了大量的研究工作，反应主要采用固定床反应器。以竖直放置上进下出的电加热反应器为例，在反应过程中，反应放热导致催化剂床层温度与反应温度相差较大，并且不均匀。
技术实现思路
本技术为了解决目前苯和甲醇烷基化固定床微反应器存在的温度不均和飞温现象，提供了一种结构合理、效率高，能耗低的苯与甲醇烷基化反应的固定床反应装置。本技术是通过以下技术方案实现的：一种苯与甲醇烷基化反应的固定床反应装置，包括反应炉，冷凝器以及油水分离器，所述反应炉的炉体中部穿置有反应管，位于反应炉的炉体上方的反应管具有热电偶插口，热电偶插口的中心线与反应管的中心线位于同一直线上，热电偶插口内口内接有套管，套管的外壁与反应管的内壁之间具有空腔，靠近热电偶插口的反应管上分别开设有能够与空腔相连通的反应进料口和降温口，所述套管的下端延伸至反应炉的炉体下方且呈封闭结构，套管内通过热电偶插口穿置有热电偶，所述反应管下端具有反应出料口；所述反应出料口通过管线连接至冷凝器的管程进口，冷凝器的管程出口连接至油水分离器的进料口，油水分离器的出水口连接至水罐，所述水罐上通过高压微量柱塞泵连接至降温口。作为本技术技术方案的进一步改进，所述反应出料口与冷凝器的管程进口之间的管线上串联有过滤器。作为本技术技术方案的进一步改进，所述反应出料口与冷凝器的管程进口之间缠设有加热带。作为本技术技术方案的进一步改进，所述高压微量柱塞泵与降温口之间的管线上串联有止回阀。作为本技术技术方案的进一步改进，所述水罐上具有排污口，且排污口上设有第一电磁阀。作为本技术技术方案的进一步改进，所述油水分离器的出水口与水罐之间的管线上串联有第二电磁阀。本技术所述的苯与甲醇烷基化反应的固定床反应装置，能够使反应产物水循环进入反应管内，使反应恒温，气化后的水蒸气作为载气，能显著提高催化剂的转化率和寿命，解决了目前苯和甲醇烷基化固定床微反应器存在的温度不均和飞温现象，且结构合理、效率高。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为所述反应炉的结构示意图。图2为所述苯与甲醇烷基化反应的固定床反应装置的结构示意图。图中：1-反应管，2-反应炉，3-过滤器，4-加热带，5-冷凝器，6-油水分离器，7-第一电磁阀，8-水罐，9-高压微量柱塞泵，10-止回阀，11-第二电磁阀，12-手动阀，600-不凝气排出口，601-油相出口，101-热电偶插口，102-套管，103-反应进料口，104-降温口，105-反应出料口，200-加热炉丝。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本技术所保护的范围。下面结合附图对本技术的技术方案进行详细的说明。一种苯与甲醇烷基化反应的固定床反应装置，包括反应炉2，冷凝器5以及油水分离器6，所述反应炉2的炉体中部穿置有反应管1，位于反应炉2的炉体上方的反应管1具有热电偶插口101，热电偶插口101的中心线与反应管1的中心线位于同一直线上，热电偶插口101内口内接有套管102，套管102的外壁与反应管1的内壁之间具有空腔，靠近热电偶插口101的反应管1上分别开设有能够与空腔相连通的反应进料口103和降温口104，所述套管102的下端延伸至反应炉2的炉体下方且呈封闭结构，套管102内通过热电偶插口101穿置有热电偶，所述反应管1下端具有反应出料口105；所述反应出料口105通过管线连接至冷凝器5的管程进口，冷凝器5的管程出口连接至油水分离器6的进料口，油水分离器6的出水口连接至水罐8，所述水罐8通过高压微量柱塞泵9连接至降温口104。在上述固定床反应装置中，反应管1和套管102均采用304不锈钢管。位于套管102的外壁与反应管1的内壁之间的空腔内上、下部装填石英砂，分别作为预热段和保温段，中部恒温段装填催化剂，具体可参见图1中的分界线。将填料后的反应管1装入反应炉2中，反应炉2中的加热炉丝200对反应管1进行加热，待套管102中热电偶测定温度达到反应炉2设定温度后，混合甲醇苯原料液/气从反应管1上部的反应进料口103进入预热段，经预热段气化/加热，混合均匀，在恒温段与催化剂接触进行反应。反应后的气相产物经保温段通过反应出料口105进入冷凝器5。不凝气通过不凝气排出口600进气相色谱分析或者排空，液相产物进入油水分离器6将水和油相分离，油相通过油相出口601排出。分离出的水经出水口进入水罐8。水罐8中预加一定量的纯水，约占水罐8总体积的1/3。当热电偶所测的床层温度高于反应炉2设定温度时，高压微量柱塞泵9将水罐8中的水通过管路以及降温口104进入反应管1中。液态水气化，吸热，降低床层温度直至与反应炉2设定温度相同。在本技术中，如无特殊说明，所有的设备均为本领域公知设备。其中，高压微量柱塞泵9购自SSI厂家。为了避免空腔内的填料进入冷凝器5和油水分离器6内影响产物纯度，所述反应出料口105与冷凝器5的管程进口之间的管线上串联有过滤器3。所述过滤器3购自FITOK厂家。当气相产物在进入冷凝器5之前发生液化，液化后的产物会残留至过滤器3和管线中，影响产物收率。因此，为了避免产物在进入冷凝器5前液化，优选的，所述反应出料口105与冷凝器5的管程进口之间缠设有加热带4。缠绕的加热带4加热温度至200℃以上，确保从反应管1流出的气相产物进入冷凝器5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种苯与甲醇烷基化反应的固定床反应装置，包括反应炉（2），冷凝器（5）以及油水分离器（6），其特征在于，/n所述反应炉（2）的炉体中部穿置有反应管（1），位于反应炉（2）的炉体上方的反应管（1）具有热电偶插口（101），热电偶插口（101）的中心线与反应管（1）的中心线位于同一直线上，热电偶插口（101）内口内接有套管（102），套管（102）的外壁与反应管（1）的内壁之间具有空腔，靠近热电偶插口（101）的反应管（1）上分别开设有能够与空腔相连通的反应进料口（103）和降温口（104），所述套管（102）的下端延伸至反应炉（2）的炉体下方且呈封闭结构，套管（102）内通过热电偶插口（101）穿置有热电偶，所述反应管（1）下端具有反应出料口（105）；/n所述反应出料口（105）通过管线连接至冷凝器（5）的管程进口，冷凝器（5）的管程出口连接至油水分离器（6）的进料口，油水分离器（6）的出水口连接至水罐（8），所述水罐（8）通过高压微量柱塞泵（9）连接至降温口（104）。/n

【技术特征摘要】
1.一种苯与甲醇烷基化反应的固定床反应装置，包括反应炉（2），冷凝器（5）以及油水分离器（6），其特征在于，
所述反应炉（2）的炉体中部穿置有反应管（1），位于反应炉（2）的炉体上方的反应管（1）具有热电偶插口（101），热电偶插口（101）的中心线与反应管（1）的中心线位于同一直线上，热电偶插口（101）内口内接有套管（102），套管（102）的外壁与反应管（1）的内壁之间具有空腔，靠近热电偶插口（101）的反应管（1）上分别开设有能够与空腔相连通的反应进料口（103）和降温口（104），所述套管（102）的下端延伸至反应炉（2）的炉体下方且呈封闭结构，套管（102）内通过热电偶插口（101）穿置有热电偶，所述反应管（1）下端具有反应出料口（105）；
所述反应出料口（105）通过管线连接至冷凝器（5）的管程进口，冷凝器（5）的管程出口连接至油水分离器（6）的进料口，油水分离器（6）的出水口连接至水罐（8），所述水罐（8）通过高压微量柱塞泵（9）连接至降温口（104...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁博，李飞，黄学敏，丁泽强，胡博，郭旭青，袁秋华，李伟斌，冯志武，
申请(专利权)人：阳泉煤业集团有限责任公司，阳泉煤业集团设计研发中心有限公司，
类型：新型
国别省市：山西;14