一种制备二甲醚的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于化工领域，涉及一种制备二甲醚的装置。本实用新型专利技术的制备二甲醚的装置包括淤浆反应器和换热器，其中换热器设置在反应器外，换热器上部设置有汽包，换热器上部管层平于或低于反应器中热载体液位高度，换热器底部高于反应器底部；热载体流出管一端连接反应器中部，另一端连接换热器的上部管层，热载体流出管与反应器的连接处低于反应器中热载体液位高度；热载体流入管一端连接换热器的底部，另一端连接反应器下部，热载体流入管与反应器的连接处高于反应器中的气体分布器。本实用新型专利技术的装置增加了反应器的有效反应体积，可实现大规模生产二甲醚，保证了床层温度，避免了床层飞温，提高转化率和二甲醚选择性。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于化工领域，涉及一种二甲醚的制备装置。
技术介绍
二甲醚用途广泛与液化石油气相似，可作为民用燃料；具有较高的十六烷值，可 作为汽车燃料的替代品。二甲醚还是重要的化工原料，广泛应用于化工、制药、农药、日化等 领域。由于二甲醚的特点，各国的学者和公司对二甲醚的合成工艺、催化剂进行了广泛和深 入的研究。目前二甲醚的合成方法有两种(1)两步法工艺，即合成气先合成甲醇，甲醇再脱 水制二甲醚工艺；( 一步法工艺，即合成气直接合成二甲醚。一步法工艺可打破热力学平 衡的限制，提高了一氧化碳的单程转化率，降低生产成本，可大规模工业化的生产，具有广 阔的应用前景。合成气一步法制二甲醚工艺关键是二甲醚反应器，诸多专利公开了这种反应 器的内容，例如中国专利CN1382676、CN1593740、CNl 194257、CN1600412、CN1327874、 CN1259509，欧洲专利 EP0409086 (Al)、日本专利 JP10192689、JP09301907、JP09309850，美 国专利 US2004151640 (Al)、US6132690、US6562306、US5218003 等。目前合成气一步法合成二甲醚的反应器存在以下问题(1)对于固定床反应器来 讲，合成气一步法制二甲醚的放热量很大，无法把热量及时移走，造成催化床层温度过高， 导致正常操作无法进行；(2)对于气-液-固催化反应器来讲，由于热载体的存在，可保持 床层反应温度，解决了合成气一步法制二甲醚的热量移出问题，可防止床层温度过高，但是 换热器内置在反应器内，反应器结构复杂，单位反应体积装填的催化剂量少，装置难以大规 模化；(3)气-固催化反应器来讲，由于催化剂的磨损，催化剂流失较快，操作费用高，反应 热量通过气体显热移走，反应容易飞温。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种新型的制备二甲醚的装置，通过设置外置式换热 器，有效解决现有技术中因换热器设置在反应器内而造成的结构复杂、制造成本高、反应器 的有效反应体积小、装置难以大型化、反应温度易飞温以及催化剂损失大等缺点。本技术的制备二甲醚的装置包括淤浆反应器(简称反应器)和换热器，其中 换热器设置在反应器外，换热器上部设置有汽包；换热器上部管层(即上管板与换热器上 封头之间的空间)平于或低于反应器中热载体液位高度，换热器底部高于反应器底部；热 载体流出管一端连接反应器中部，另一端连接换热器的上部管层，热载体流出管与反应器 的连接处低于反应器中热载体液位高度；热载体流入管一端连接换热器的底部，另一端连 接反应器下部，热载体流入管与反应器的连接处高于反应器中的气体分布器。作为优选实施方式，反应器和换热器之间可设置1-10组热载体流入管和热载体 流出管，优选为4组。作为优选实施方式，热载体流入管和热载体流出管的直径为200mm-500mm。作为优选实施方式，本技术的装置还包括在反应器的顶部出口处设置有气液 固分离器。为进一步有效利用催化剂，作为优选实施方式，本技术的反应器内还设置有 上圆形锥和下圆形锥，上圆形锥和下圆形锥是开孔大小不同的丝网，开孔均勻分布在锥面 上。其中，上圆形锥低于热载体流出管与反应器的连接处；下圆形锥高于热载体流入管与 反应器的连接处。下圆形锥固定在距离反应器底部的1/3处以下，优选为距离反应器底部 的1/4-1/3处；上圆形锥固定在距离反应器底部的2/5-4/5处，优选为距离反应器底部的 2/5-3/5处。下圆形锥开孔直径为0. 125-2. 0mm，优选开孔直径为0. 15-0. 2mm ；上圆形锥开 孔直径为0. 1-1. 0mm，优选开孔直径为0. 12-0. 15mm ；上、下圆形锥的开孔率是50-99%，优 选开孔率为80-95%。上下圆形锥的作用是保证催化剂均勻分布在热载体中，通过开孔直径 不同的丝网，使大颗粒催化剂分布在反应床层的下部，小颗粒催化剂分布在反应床层的上 部，同时防止催化剂颗粒进入到换热器，有效地利用了催化剂，从而达到提高产量和二甲醚 选择性的目的。作为优选实施方式，本技术的装置还包括在热载体流入管的管线上设置用于 强制热载体循环的泵。作为优选实施方式，本技术的换热器是水冷换热器。作为优选实施方式，反应器中部为距离反应器最上端1/4 1/3处。作为优选实施方式，一个反应器周围可设置多个换热器，优选为1个。本技术使用的催化剂可以是工业甲醇合成铜基催化剂和甲醇脱水Y-Al2O3 催化剂机械混合的催化剂，也可以是以HZSM分子筛或Y -Al2O3为载体的复合双功能催化 剂，特别是以甲醇合成铜基催化剂和具有低温活性的甲醇脱水Y -Al2O3催化剂机械混合的 催化剂为最佳。利用本技术的装置进行反应时，使用的惰性热载体因密度差通过热载体流出 管进入换热器列管内，与换热器中的换热介质间接换热后，经换热器底部的热载体流入管 进入反应器内，从而形成热载体循环，反应热被换热器中的介质等温蒸发所产生的蒸汽移 走，在换热器上部的汽包里，产生3. 0-4. OMpa中压蒸汽。本技术的有益之处在于换热器设置在反应器外，增加了反应器的有效反应 体积，可实现装置的大规模生产；反应器结构简单，制造容易，设备投资成本低；在反应器 出口设置气液固分离器，避免了出口气体液固夹带；提高了装置的生产能力，合理的回收了 能量，降低了生产成本；该装置在反应的同时移走了反应热，保持了正常的反应温度，保证 了生产的连续性，提高了产品产量和二甲醚的选择性；防止因局部催化剂温度过高造成催 化剂失活，从而延长了催化剂的寿命。附图说明图1是本技术的二甲醚制备装置示意图；图2是水冷换热器上管板示意图。具体实施方式结合具体实施方式和附图说明本技术，但本技术并不限于下面的具体实 施方式。如图1和图2所示，本技术提供的用于制备二甲醚的装置，包括淤浆反应器 101和水冷换热器102，水冷换热器102设置在反应器101外。其中1为原料气进口，2为 气体分布器，3为筒体，4为下圆形锥，5为上圆形锥，6为人孔，7为气液固分离器，8为反应 气出口，9为汽包，10为蒸汽上升管，11为下降管，12为热载体流出管，13为新鲜催化剂加 入口，14为水冷换热器上管板，15为水冷换热器筒体，16为列管，17为下管板，18为热载体 流入管。水冷换热器102上部管层低于反应器101中热载体高度，水冷换热器102底部高 于反应器101底部；热载体流出管12分别连接反应器101的距离反应器最上端1/3处和水 冷换热器102的上部管层，热载体流出管12与反应器101的连接处位于反应器101中热载 体液面之下、上圆形锥5之上；热载体流入管18分别连接水冷换热器102的底部和反应器 101的下部，热载体流入管18与反应器101的连接处位于反应器101中的气体分布器2之 上、下圆形锥4之下。制备二甲醚的过程中，合成气由反应器101底部的原料气进口 1进入气体分布器 2，气体分布器2上有几百到几千个向下开的小孔。合成气进入到反应器101后，从反应器 101的下部向上流动，在悬浮在热载体的催化剂上发生反应。反应器101内的热载体的温 度大于水冷换热器102的温度，热载体因温度差，形成热载本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备二甲醚的装置，包括淤浆反应器和换热器，其特征在于，换热器设置在反应器外，换热器上部设置有汽包；换热器上部管层平于或低于反应器中热载体液位高度，换热器底部高于反应器底部；热载体流出管一端连接反应器中部，另一端连接换热器的上部管层，热载体流出管与反应器的连接处低于反应器中热载体液位高度；热载体流入管一端连接换热器的底部，另一端连接反应器下部，热载体流入管与反应器的连接处高于反应器中的气体分布器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘殿华，房鼎业，姚敏，焦洪桥，罗春桃，张建寿，艾玉廉，潘强，颜蜀雋，任立军，宋彩霞，应卫勇，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，神华宁夏煤业集团有限责任公司，华东理工大学，
类型：实用新型
国别省市：11[]