均温液——固相催化反应器制造技术

本发明专利技术涉及一种均温液—固相催化反应器，主要解决现有技术中存在对强放热反应撤 热困难、催化剂化学溶胀和遇热膨胀易造成催化剂破碎、每根列管的阻力降不同的问题。 本发明专利技术通过采用主要由一个能承受压力的壳体(1)、法兰(2)、封头(3)、倒置U型列管(4)、 倒置U型列管支承板(5)、防U型管倾斜挡板(6)、枝状分配器(7)和盘状再分配器(8)、冷却 或加热介质进口(9)、冷却或加热介质出口(10)和管箱隔板(11)、液态反应物料由进料管(12) 进、出料管(13)出组成均温液—固相催化反应器的技术方案较好地解决了该问题，可用于 由苯与乙烯烃化制乙苯、苯与丙烯烃化制异丙苯、烃类及环氧乙烷与水直接催化水合制乙 二醇等液固相放热催化反应的工业生产中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种均温液一固相催化反应器，特别是关于一种用于环氧乙烷与水催化水 合制乙二醇、苯与乙烯烃化制乙苯、苯与丙烯烃化制异丙苯、烃类等合成反应的液一固相 催化反应器。
技术介绍
对于由苯与乙烯烃化制乙苯、苯与丙烯烃化制异丙苯、烃类等合成这类液固相放热催 化反应，随着反应过程的进行，不断放出的反应热使催化剂床层温度升高。为了提高反应 器的效率，需要把反应热移出以降低反应温度。在工业反应器中曾广为使用的一种是多段 原料冷激来降低反应温度，这种反应器因原料冷激时同时也降低了反应物浓度，影响了收率。另一种由环氧乙烷与水直接催化水合制乙二醇的传统列管式反应器，见附图1，主要 由壳体(l)、法兰(2)、封头(3)、列管(4)、列管支承板(5)、催化剂(6)、进料分配器(7)、原料 从底部进料管(8)进入进料分配器(7)通过分配器后分布到各个列管中。由于该反应属于强 放热反应。反应时催化剂会化学溶胀和遇热膨胀极容易造成催化剂的破碎，使催化剂使用 寿命短，并且每根列管内装载的催化剂量不尽相同，运行时每根列管的阻力降不同影响反 应的转化率与选择性。文献中国专利CN00240543.1中介绍了一种列管式固定床反应器。该反应器由反应器 壁、反应器封头、反应管、圆盘形折流挡板等组成。由于其采用列管式，列管中装载催化 剂，因此同样存在化学溶胀、热膨胀造成催化剂破碎，床层阻力降不均等问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有技术中存在反应时催化剂会化学溶胀和遇热膨胀 极容易造成催化剂的破碎，使催化剂使用寿命短，并且每根列管内装载的催化剂量不尽相 同，对应的每根列管内装载的催化剂床层阻力降不同的问题，提供一种新的均温液一固相 催化反应器。该反应器用于强放热反应过程中具有催化剂床层阻力降稳定、撤热效果好、 催化剂不易破碎、催化剂活性高、催化剂装填系数大、操作性能好的优点。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下 一种均温液一固相催化反应器， 包括一个能承受压力的壳体(l)、法兰(2)、封头(3)、倒置U型列管(4)、倒置U型列管支承 板(5)、防U型管倾斜挡板(6)、枝状分配器(7)、盘状再分配器(8)、冷却或加热介质进口(9)、 冷却或加热介质出口(10)和管箱隔板(11)、液态反应物料由进料管(12)进、出料管(13)出； 其中倒置U型列管(4)均匀分布于列管支承板(5)上，在列管支承板(5)与下封头(3)之间形成 一个管箱，且由管箱隔板(ll)相隔成冷却或加热介质进、出两箱；在列管支承板(5)上方依 此设有枝状分配器(7)和盘状再分配器(8);枝状分配器(7)由至少一个物料进料口(12)、环型 进料管(14)和至少一个枝状管(17)组成，其中枝状管上开设有小孔(15)，枝状管(17)均匀分 布于环型进料管(14)上；盘状再分配器(8)上均匀分布有与列管支承板(5)对应的列管和均匀 开设多个小孔(16)，其中倒置U型列管(4)在盘状再分配器(8)上的开孔率为20 45%，小孔 (16)在盘状再分配器(8)开孔率为1 10%。上述技术方案中，倒置U型列管(4)优选方案为以三角形或四角形排列，开口段由倒 置U型列管支承板(5)固定；U型列管(4)内冷却或加热介质优选方案为液态或气态。枝状 分配器(7)和盘状再分配器(8)上优选方案为均匀开设多个小孔，小孔(15)的孔径为1 20毫 米，小孔(16)的孔径为1 10毫米。由于本专利技术的反应器催化剂装填在倒置U型列管(4)的外侧，故反应器催化剂装填系 是列管式固定床反应器的1 2倍，并且催化剂装卸方便、阻力降稳定、对催化剂化学溶 胀和遇热膨胀造成的催化剂的体积增大有一个很好的缓冲空间使催化剂不宜挤破碎。采用本专利技术的均温液一固相催化反应器，用于环氧乙烷与水直接催化水合制乙二醇的 反应，其中，径相温差为3 1(TC，催化剂膨胀率达12 21%时催化剂都不易挤破碎，但 采用固定床列管反应器径相温差为5 18°C，催化剂膨胀率达2 5%时催化剂就挤破碎， 列管内催化剂阻力降急剧增加导致活性下降甚至无法正常运转。采用本专利技术的均温液一固 相催化反应器效果显著，催化剂寿命达8000小时以上取得了较好的技术效果。附图说明图1是现有技术的反应器示意图； 图2是本专利技术反应器的示意图；图3是本专利技术反应器的枝状进料分布器(7)的示意图；图4是本专利技术反应器的盘状再分布器(8)的示意图。本专利技术均温液一固相催化反应器见图2，主要包括一个能承受压力的壳体(1)、法兰(2)、 封头(3)、倒置U型列管(4)、倒置U型列管支承板(5)、防U型管倾斜挡板(6)、枝状分配器(7)和盘状再分配器(8)、冷却或加热介质进口(9)、冷却或加热介质出口(10)和管箱隔板 (11)、液态反应物料由进料管(12)进、出料管(13)出；其中倒置U型列管(4)均匀分布于列 管支承板(5)上，在列管支承板(5)与下封头(3)之间形成一个管箱，且由管箱隔板(ll)相隔成 冷却或加热介质进(8)、出(8)两箱；在列管支承板(5)上方依此设有枝状分配器(7)和盘状再 分配器(8);枝状分配器(7)至少有一个物料进料口(12)、环型进料管(14)和至少一个枝状管 (17)组成，其中枝状管上开设有小孔(15)，孔径1 20毫米，枝状管(17)均匀分布于环型进 料管(14)上；盘状再分配器(8)上均匀分布有与列管支承板(5)对应的列管和均匀开设多个小 孔(16)，其中倒置11型列管(4)在盘状再分配器(8)上的开孔率为20 45%，小孔(16)在盘状 再分配器(8)开孔率为1 10%，孔径1 10毫米。反应温度通过调节冷却或加热介质的温 度来加以控制。本专利技术因催化剂装在U型管外側，故增加了催化剂装填系数，达到75%以上。而列管 式固定床反应器催化剂装填系数通常在30%左右。本专利技术反应器由于撤热或加热管采用U型列管(4)，开口段与支承板(5)固定，另一段 可自由伸縮，增加了结构可靠性。下面通过实施例对本专利技术作进一步阐述。具体实施方式实施例1用本专利技术一种均温型液一固相催化反应器见图2，来完成环氧乙垸与水催化直接水合 制乙二醇，反应器直径2.6米，高6.0米，装复合型催化剂，合成压力0.7 2.0MPa，原料 成分环氧与水，摩尔比l :8，进料量37.5吨/小时，催化剂热点温度90 120'C， U型 管内载体温度与U型管外側催化剂热点温度之间温差〈15'C。催化剂寿命达8000小时以上。在同样操作条件下，采用列管式固定床反应器见图1，列管中催化剂长时间受热、膨 胀，造成催化剂挤破碎、使用寿命縮短。用本专利技术反应器见图2，由于催化剂装在U型列 管外侧，催化剂长时间受热、膨胀也不易挤破碎，催化剂使用寿命增加一倍以上。技术数 据见表l。表1<table>table see original document page 6</column></row><table>注EO为环氧乙垸，EG为乙二醇。另外，在同样年产量下，用本专利技术的反应器在催化剂拆、装比列管式固定床反应器要 省时、省力。在阅读了本专利技术的详细描述以后，在不偏离本专利技术的精神和范围的情况下本领域的普 通技术人员能容易地对本专利技术进行各种变化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种均温液－固相催化反应器，包括一个能承受压力的壳体（１）、法兰（２）、封头（３）、倒置Ｕ型列管（４）、倒置Ｕ型列管支承板（５）、防Ｕ型管倾斜挡板（６）、枝状分配器（７）、盘状再分配器（８）、冷却或加热介质进口（９）、冷却或加热介质出口（１０）和管箱隔板（１１）、液态反应物料由进料管（１２）进、出料管（１３）出；其中倒置Ｕ型列管（４）均匀分布于列管支承板（５）上，在列管支承板（５）与下封头（３）之间形成一个管箱，且由管箱隔板（１１）相隔成冷却或加热介质进、出两箱；在列管支承板（５）上方依此设有枝状分配器（７）和盘状再分配器（８）；枝状分配器（７）由至少一个物料进料口（１２）、环型进料管（１４）和至少一个枝状管（１７）组成，其中枝状管上开设有小孔（１５），枝状管（１７）均匀分布于环型进料管（１４）上；盘状再分配器（８）上均匀分布有与列管支承板（５）对应的列管和均匀开设多个小孔（１６），其中倒置Ｕ型列管（４）在盘状再分配器（８）上的开孔率为２０～４５％，小孔（１６）在盘状再分配器（８）开孔率为１～１０％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙翟宗，何文军，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：11