气体分布器及包括其的浆态床反应器、粗甲醇合成系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种气体分布器及包括其的浆态床反应器、粗甲醇合成系统。该气体分布器包括：中心导气管；气体分布管组，以中心导气管为中心地设置在中心导气管的周围，具有与外界相通的通气孔；连接管，连接中心导气管和气体分布管组；中心导气管包括：进气主管，一端与连接管连通；用于喷出周向回旋气流的多个旋流喷管，一端与进气主管的周壁相通，另一端为气体出口。本实用新型专利技术的气体分布器在工作时，气体由中心导气管进入气体分布管组内，并通过气体分布管组的通气孔实现了气体均匀分布的效果，在中心导气管的进气主管上设置的旋流喷管使气体在经过进气主管时一部分通过该旋流喷管喷出，利用气体喷出的气压使气流上升，优化了气体分布效果。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及甲醇合成领域，具体而言，涉及一种气体分布器及包括其的浆态床反应器、粗甲醇合成系统。
技术介绍
在甲醇生产过程中，常常因为合成反应器内的催化剂床层温度不均、或反应温度过高、或过反应温度过低、或反应气中甲醇含量过高，导致副产物过多，如甲烷和蜡质等。一方面蜡质会降低甲醇水冷器的换热效果、降低甲醇分离器的分离效果，从而使循环气中夹带甲醇，进而降低了合成塔的单程转化率；另一方面蜡质粘在管道和塔板上，会减小流通面积，甚至造成堵塞；而且，到下游装置后，一旦温度降低，粗甲醇中的蜡就会冷凝出来，影响到下游装置的正常生产。对于由加压下甲胺、甲醚、甲醇合成、氨合成和CO变换这类气固相放热催化反应，随着反应的进行，不断放出的反应热使催化剂床层温度提高。为了减少副产物和提高反应器的效率，需要把反应热移出以使反应温度处于一个合理的范围。在工业反应器中，曾广为使用的一种是多段绝热反应器，两段之间用原料气激冷来降低反应气温度，这种反应器因原料气激冷时在降低反应气温度的同时也降低了反应物浓度，影响了合成效率。另一种是用于甲醇合成的Lurgi公司的列管式反应器，在壳体中有上下管板以及位于管板之间的多根圆管，管中装有催化剂，原料气从上部进气口进入分布到各管中，在管内装设的触媒层中合成甲醇，管间侧面进水，圆管内的热量使管间水沸腾从而连续移出热量，水沸腾产生的蒸汽由侧面管出，反应气由底部出气管出塔。该塔温差小，但触媒装填系数小，反应效率低。目前，应用较为广泛的是DAVY公司开发的甲醇合成技术。如图1所示，催化剂装填在反应器的壳侧，管内产生中压蒸汽；新鲜的反应气从反应器底部的中心管I’进入，中心管I’管壁上具有分配孔以保证气体的分布均匀；气体沿径向从内到外通过反应器的催化剂床层；从汽包来的锅炉水由换热管2’进入反应器的底部然后向上流动并部分汽化带走甲醇合成反应所产生的反应热；反应温度通过控制管内蒸汽的压力来调节。该技术能将反应温度控制在一定范围内，且反应器生产能力的扩大可以通过加长反应器长度来实现，在甲醇合成大型化方面有其技术优势，目前逐渐被甲醇合成厂家广泛采用，但是本身还存在这一些不足I)因为新鲜的反应气从反应器底部的中心管进入，所以较大比例反应气首先由反应器中下部中心管I’管壁上的分配孔沿径向从内到外进入到反应器中下部催化剂床层进行反应，沿着中心管I’越往上，反应气就越稀薄，也就是反应器下部催化剂床层相对于反应器上部催化剂床层而言就会有更多反应气参与反应，这样反应器下部催化剂的活性相对于反应器上部催化剂的活性将会下降得更快；2)到了催化剂使用寿命的中后期时，进入反应器下部中心管I’管壁上分配孔的反应气中的大部分沿径向从内到外进入到反应器下部催化剂床层后往往还没有来得及进行化学反应就离开了催化剂床层，又因为在反应器下部进行反应的反应气比例比中上部的都大，即使反应气在反应器上部的活性较高的催化剂处的转化率还保持较高水平，但因为反应器上部的反应气量相对较小，使得总体上反应气反应生成甲醇的单程转化率将急速下降，使得甲醇产量也会随之下降；如果要保持甲醇产量，就需要加大未反应的反应气的循环量和循环次数，这无疑又增加了能耗；3)在催化剂使用寿命的中后期，如果采用大幅提高催化剂床层温度的方法来提高催化剂的活性，一方面会使催化剂使用寿命更快下降，另一方面会产生更多的蜡(尤其在床层温度高于280°C以上时)，这样，往往本来能使用较长或更长时间的床层催化剂更换的时间大为提前；由于在更换催化剂时，整体反应器的催化剂都和空气接触，一旦在空气氛围内，尚有活性的催化剂也必将因快速中毒损坏而无法使用，因此在反应器上部还保持较高活性的催化剂也同反应器下部几乎无法使用的催化剂一同更换，在经济上造成了浪费。4)甲醇合成反应器为径向流反应器，在合成反应器的上部，热气体需向下折流后才能流出塔外，在塔内滞留时间较长，造成移出反应热的速率较催化剂床层其他位置的反应热移出速率要慢，使得反应器催化剂床层常常出现局部超温，尤其当床层温度高于280°C时，往往会产生大量的蜡，同时使得催化剂活性加快衰减，间接地造成催化剂的浪费。由此可见，现有技术中的甲醇合成反应器内由于反应气在甲醇合成反应器中分布不均匀，造成其与催化剂不均匀接触进而引起甲醇产率低、催化剂浪费严重的问题。
技术实现思路
本技术旨在提供一种气体分布器及包括其的浆态床反应器、粗甲醇合成系统，以实现均匀分布气体的目的。为了实现上述目的，根据本技术的一个方面，提供了一种气体分布器，气体分布器包括中心导气管；气体分布管组，以中心导气管为中心地设置在中心导气管的周围，具有与外界相通的通气孔；连接管，连接中心导气管和气体分布管组；中心导气管包括进气主管，一端与连接管连通；用于喷出周向回旋气流的多个旋流喷管，一端与进气主管的周壁相通，另一端为气体出口。进一步地，上述气体分布管组包括至少两个同心设置的环形气体分布管，通气孔分布在各环形气体分布管的管壁上，并且孔口朝向下方设置；连接管沿气体分布管组的径向设置且连通各环形气体分布管；中心导气管的进气主管的下端为进气开口，上端与连接管连通；中心导气管的各旋流喷管沿进气主管的周向均匀排布，且各旋流喷管的气体出口沿偏离进气主管的中心轴线的斜下方延伸。进一步地，上述旋流喷管包括水平部分，沿进气主管的径向延伸而连接到进气主管的侧壁上；垂直部分，与水平部分远离进气主管的一端连通并竖直向下延伸；倾斜部分，与垂直部分远离水平部分的一端连通，且倾斜向下延伸，倾斜部分在水平面上的投影沿垂直于水平部分的方向延伸。进一步地，上述通气孔包括斜切孔，斜切孔的侧壁沿气体分布管组的径向由内向外均向逆时针方向或均向顺时针方向倾斜延伸。进一步地，上述通气孔还包括第一直孔，第一直孔的侧壁沿竖直方向延伸，第一直孔与斜切孔在各环形气体分布管上间隔排布。进一步地，上述气体分布器还包括偶数个与连接管连通的侧导气管，侧导气管相对于中心导气管两两对称地设置在两个环形气体分布管之间的连接管上，且与中心导气管同方向延伸。进一步地，上述连接管包括第一连接管，沿最外侧的环形气体分布管的内径延伸，穿过气体分布管的中心将各环形气体分布管连通，中心导气管与第一连接管的中心连通；第二连接管，与第一连接管垂直，并设置在最外侧的环形气体分布管道与最内侧的环形气体分布管道之间，将各环形气体分布管连通，侧导气管与第二连接管连通。进一步地，上述第一连接管位于最内侧的环形气体分布管道内的管径大于第一连接管其余部分的管径，第一连接管的管径小于第二连接管的管径。进一步地，上述侧导气管为两个且相对于气体分布管组的轴线对称地设置在靠近轴线的第二连接管上，第二连接管上未设置侧导气管的部分具有以中心导气管为中心并沿其周向排布的第二直孔，第一连接管上沿第一连接管的长度方向均匀排布有第三直孔。进一步地，上述各环形气体分布管的横截面为圆环形，且位于最内侧的环形气体分布管道和位于最外侧的环形气体分布管道的内径大于位于中间的环形气体分布管道的内径。根据本技术的另一方面，还提供了一种浆态床反应器，包括上下设置的浴池和气体缓冲器室，浴池内设置有上述的气体分布器，气体分布器的气体分布管组固定在浴池的侧壁上，气体分布器的中心导气管延伸至浴池的底壁。进一步地，上述浆态床本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体分布器，所述气体分布器包括：中心导气管(280)；气体分布管组(620)，以所述中心导气管(280)为中心地设置在所述中心导气管(280)的周围，具有与外界相通的通气孔(650)；连接管(630)，连接所述中心导气管(280)和气体分布管组(620)；其特征在于，所述中心导气管(280)包括：进气主管(281)，一端与所述连接管(630)连通；用于喷出周向回旋气流的多个旋流喷管(282)，一端与所述进气主管(281)的周壁相通，另一端为气体出口。

【技术特征摘要】
1.一种气体分布器，所述气体分布器包括中心导气管(280)；气体分布管组(620)，以所述中心导气管(280)为中心地设置在所述中心导气管(280)的周围，具有与外界相通的通气孔(650)；连接管￠30)，连接所述中心导气管(280)和气体分布管组￠20)；其特征在于，所述中心导气管(280)包括进气主管(281)，一端与所述连接管(630)连通；用于喷出周向回旋气流的多个旋流喷管(282)，一端与所述进气主管(281)的周壁相通，另一端为气体出口。2.根据权利要求1所述的气体分布器，其特征在于，所述气体分布管组(620)包括至少两个同心设置的环形气体分布管出22，623，624)，所述通气孔(650)分布在各所述环形气体分布管出22，623，624)的管壁上，并且孔口朝向下方设置；所述连接管(630)沿所述气体分布管组(620)的径向设置且连通各所述环形气体分布管(622，623，624)；所述中心导气管(280)的进气主管(281)的下端为进气开口，上端与所述连接管(630)连通；所述中心导气管(280)的各所述旋流喷管(282)沿所述进气主管(281)的周向均匀排布，且各所述旋流喷管(282)的气体出口沿偏离所述进气主管(281)的中心轴线的斜下方延伸。3.根据权利要求2所述的气体分布器，其特征在于，所述旋流喷管(282)包括水平部分，沿所述进气主管(281)的径向延伸而连接到所述进气主管(281)的侧壁上；垂直部分，与所述水平部分远离所述进气主管(281)的一端连通并竖直向下延伸；倾斜部分，与所述垂直部分远离所述水平部分的一端连通，且倾斜向下延伸，所述倾斜部分在水平面上的投影沿垂直于所述水平部分的方向延伸。4.根据权利要求2所述的气体分布器，其特征在于，所述通气孔(650)包括斜切孔(652)，所述斜切孔￠52)的侧壁沿径向由内向外均向逆时针方向或均向顺时针方向倾斜延伸。5.根据权利要求4所述的气体分布器,其特征在于,所述通气孔(650)还包括第一直孔(651)，所述第一直孔￠51)的侧壁沿竖直方向延伸，所述第一直孔￠51)与所述斜切孔(652)在各所述环形气体分布管(622，623，624)上间隔排布。6.根据权利要求2所述的气体分布器，其特征在于，所述气体分布器还包括偶数个与所述连接管(630)连通的侧导气管(380)，所述侧导气管(380)相对于所述中心导气管(280)两两对称地设置在两个所述环形气体分布管(622，623，624)之间的所述连接管(630)上,且与所述中心导气管(280)同方向延伸。7.根据权利要求6所述的气体分布器，其特征在于，所述连接管(630)包括第一连接管￠31)，沿最外侧的环形气体分布管￠23)的内径延伸，穿过所述气体分布管(622，623，624)的中心将各所述环形气体分布管(622，623，624)连通，所述中心导气管(280)与所述第一连接管￠31)的中心连通；第二连接管￠32)，与所述第一连接管￠31)垂直，并设置在最外侧的环形气体分布管道(623)与最内侧的环形气体分布管道(622)之间，将各所述环形气体分布管(622，623，624)连通，所述侧导气管(380)与所述第二连接管(632)连通。8.根据权利要求7所述的气体分布器，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐煜，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，中国神华煤制油化工有限公司，中国神华煤制油化工有限公司包头煤化工分公司，
类型：实用新型
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