气体分布器和包括所述气体分布器的醋酸乙烯合成反应器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种气体分布器和包括所述气体分布器的醋酸乙烯合成反应器。所述气体分布器包括扩径稳流部段和球形封头，所述扩径稳流部段的第一端与该列管式醋酸乙烯合成反应器的封头相连，与所述第一端相对的所述扩径稳流部段的第二端与所述气体分布器的球形封头相连或一体成形，所述扩径稳流部段第一端的直径大于反应器入口的直径，在所述球形封头区域范围内均匀地设置有分布孔。通过计算流体力学方法研究表明，采用上述结构的气体分布器，可以很好实现气体的均匀分布。采用上述结构的催化剂支撑方式能够大大简化反应器的结构，便于设备的制造，安装和拆卸维护，并且能够减少催化剂脱落等事故出现几率；采用上述的测温方式可以提高更好地提高反应器的控制精度。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术总体上涉及一种新型气体分布器和一种醋酸乙烯合成反应器。特别是，本技术涉及一种能够提高乙烯制醋酸乙烯合成反应的反应效率的新型气体分布器和包括该新型气体分布器的列管式醋酸乙烯合成反应器。
技术介绍
乙烯氧化法是在工业上主要采用的一种用于合成醋酸乙烯的工艺方法。醋酸乙烯合成反应的原料乙烯可由乙醇制备，特别是可由生物乙醇制备。使用生物乙醇制取乙烯作为合成醋酸乙烯原料的工艺路线对于生物质资源化而言具有重要意义。该合成反应过程属于气固非均相催化反应，列管式固定床反应器是通常使用的合成设备。采用乙烯氧化法生产醋酸乙烯需要使用担载在硅胶上的贵金属钯和金作为催化剂，并且需要在工艺过程中添加一些作为助催化剂的醋酸钾。在醋酸乙烯合成工艺过程中，反应循环气从位于列管式醋酸乙烯合成反应器顶部的气体入口进入合成反应器内。一般来说，气体入口管道的直径远远小于反应器的直径，如果反应循环气直接由小直径的气体入口喷入大直径的合成反应器内，在气体入口附近区域内，气体速度很大，气流所具有的能量以动能为主，静压能很小，对进入合成反应器内的气体沿合成反应器径向方向的分配十分不利，由此往往导致反应气体在进入合成反应器内之后分布不均匀。另外，尤其是当使用助催化剂时，醋酸钾溶液液滴在沾到惰性瓷球上后很难二次分布，从而使反应器内的各反应管受气量和助催化剂分配差别较大。对合成反应器来说，这会造成部分催化剂利用率低，部分催化剂又因负荷过高而提前失活；还会出现某些反应管内的反应热不能被及时带走的现象，引起局部过热，甚至烧毁催化剂，使工艺操作不稳定。对反应物料来说，由于在各个反应管内参与反应的情况不一致，会使总体的醋酸乙烯合成反应转化率和收率降低。为此，需要在列管式醋酸乙烯合成反应器入口处设置气体分布装置，对反应气流进行能量转换。单级或多级挡板，多孔板以及导流板等是反应器内气体分布装置常采用的形式(谢一乐，固定床催化反应器的气体分布装置，石油化工设备技术，1990，11 (3), 2-9)。在反应器入口下方，设置一个圆盘型挡板可以避免高速入射气流对催化剂床层的冲击，提高气体在反应器径向的流动能力。当反应器直径较大时，还可采用圆盘-圆环型的多级挡板结构。这种挡板结构存在的不足是容易使高速气流向外偏斜，从而沿着反应器内壁向下流动，造成另一种形式的分布不均匀。并且通过该挡板结构后，气体流速仍会保持较高水平，上述反应气流分布不均匀的问题依然会出现。采用多孔板或者类似结构的内部构件为解决上述问题的一种可能性(谢一乐，固定床催化反应器的气体分布装置，石油化工设备技术，1990，11 (3)，2-9)。这种内部构件被安装在合成反应器的整个横截面上，能够有助于实现反应气流的均匀分布。但是这种内部构件会产生较高的压降，从而会增加操作运行费用。此外，内部构件的整截面安装会给合成反应器的安装、维护、以及失活催化剂的更换、再生操作带来很大的麻烦。使用同心圆锥形的导流板结构能够将入射气体进行分流，并实现在反应器径向上的逐步分散(参见中国技术专利CN201684583U)。然而这种分配器存在着结构复杂，设计、制造困难的问题；如果设计、制造不当仍能导致上述问题的出现。因此，需要一种具有结构简单、气体分布均匀、压降小、制造安装方便等特点的新型气体分布器。此外，反应管是列管式醋酸乙烯合成反应器的核心部件，良好的催化剂的支撑方式和床层的测温方式是实现反应器稳定运行的重要保证。对于催化剂的支撑，无论采用管帽、支撑片还是挡板加弹簧的方式都存在着一些工程问题。此外，传统的测温方式即在一根反应管内布置一个测温点，不能满足对合成反应器高精度的控制要求。因此，还需要一种采用制造安装方便的催化剂支撑结构且能够满足对列管式醋酸乙烯合成反应高精度的控制要求的醋酸乙烯合成反应器。
技术实现思路
本技术的目的在于提高乙烯制醋酸乙烯合成反应的反应效率。本技术的上述目的是通过以下技术手段实现的，即提供一种能够使进入醋酸乙烯合成反应器的反应气体和助催化剂均匀分布到催化剂床层的新型气体分布器、提供一种包括所述气体分布器的列管式醋酸乙烯合成反应器、提供一种采用制造安装方便的催化剂支撑结构且反应管内具有多点测温的热电偶布置的包括所述气体分布器的列管式醋酸乙烯合成反应器。本技术的列管式醋酸乙烯合成反应器包括所述新型气体分布器和能够实现催化剂稳定可靠的支撑和反应床层温度的准确测量的反应管结构。在本技术中，例如通过扩大气体分布器的圆柱形壳体的直径、在气体分布器的所述圆柱形壳体与气体分布器的球形封头相连的一端端部区域内和在所述球形封头上开设分布孔等降低系统阻力的手段将经由合成反应器气体入口进入合成反应器内的反应循环气流的动压转变为静压。本技术提供一种用于列管式醋酸乙烯合成反应器的气体分布器，其特征在于，所述气体分布器包括扩径稳流部段和球形封头，所述扩径稳流部段的第一端与该列管式醋酸乙烯合成反应器的封头通过法兰相连，方便拆卸从而便于反应器内催化剂的装填和设备检修，与所述第一端相对的所述扩径稳流部段的第二端与所述气体分布器的球形封头相连或一体成形，所述扩径稳流部段第一端的直径大于反应器入口的直径，在所述球形封头区域范围内均匀地设置有分布孔。根据本技术的一个方面，所述扩径稳流部段第一端的直径与所述反应器入口的直径的比例范围为1.1 一 2. 5。根据本技术的一个方面，所述扩径稳流部段第一端的直径与所述反应器入口的直径的比例范围为1. 4 一 2. O。根据本技术的又一个方面，所述球形封头区域内的开孔率的为12% - 40%。根据本技术的另一个方面，在所述扩径稳流部段第二端处围绕所述扩径稳流部段沿圆周方向均匀地设置分布孔。根据本技术的又一个方面，在所述扩径稳流部段第二端处的开孔率的为12% — 40% ο根据本技术的又一个方面，所述分布孔的孔径大小为10 - 25 mm，所述分布孔的孔间距大小为15 — 35 mm。根据本技术的又一个方面，所述扩径稳流部段的高度与所述列管式醋酸乙烯合成反应器的封头高度之比为0. 2 — 0. 6。根据本技术的又一个方面，所述扩径稳流部段的高度与所述列管式醋酸乙烯合成反应器的封头高度之比为0. 2 — 0. 3。根据本技术的再一个方面，所述扩径稳流部段第二端的直径可与所述球形封头的直径相同。根据本技术的再一个方面，所述球形封头的直径可大于所述扩径稳流部段第二端的直径且所述球形封头经由锥形过渡段与所述扩径稳流部段第二端相连接。通过计算流体力学方法研究表明具有上述结构的新型气体分布器能够有效地将进入反应器的循环气体的动能转化为静压能，从而能够很好地实现反应气体和助催化剂在反应器截面上的均匀分布)。具体来说，所述气体分布器增加圆柱形壳体段比没有圆柱形壳体段的气体分布效果要好，具体讲是便于调节圆形封头距催化剂床层距离至最佳；在圆柱形壳体段末端开孔比不开孔的气体分布效果要好，尤其是在靠近反应器壳壁的区域。本技术还提供了一种包括如前文所述的本技术的气体分布器的列管式醋酸乙烯合成反应器。根据本技术的一个方面，所述列管式醋酸乙烯合成反应器还包括反应管，催化剂床层在所述反应管内受到位于所述反应管下端的复合式弹簧的支撑。根据本实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于列管式醋酸乙烯合成反应器的气体分布器，其特征在于，所述气体分布器包括扩径稳流部段和球形封头，所述扩径稳流部段的第一端与该列管式醋酸乙烯合成反应器的封头相连，与所述第一端相对的所述扩径稳流部段的第二端与所述气体分布器的球形封头相连或一体成形，所述扩径稳流部段第一端的直径大于反应器入口的直径，在所述球形封头区域范围内均匀地设置有分布孔。

【技术特征摘要】
1.一种用于列管式醋酸乙烯合成反应器的气体分布器，其特征在于，所述气体分布器包括扩径稳流部段和球形封头，所述扩径稳流部段的第一端与该列管式醋酸乙烯合成反应器的封头相连，与所述第一端相对的所述扩径稳流部段的第二端与所述气体分布器的球形封头相连或一体成形，所述扩径稳流部段第一端的直径大于反应器入口的直径，在所述球形封头区域范围内均匀地设置有分布孔。2.如权利要求1所述的气体分布器，其特征在于，所述扩径稳流部段第一端的直径与所述反应器入口的直径的比例范围为1.1 一 2. 5。3.如权利要求2所述的气体分布器，其特征在于，所述扩径稳流部段第一端的直径与所述反应器入口的直径的比例范围为1. 4 一 2. O。4.如权利要求1所述的气体分布器，其特征在于，所述球形封头区域内的开孔率的为12% — 40% ο5.如权利要求1所述的气体分布器，其特征在于，在所述扩径稳流部段第二端处围绕所述扩径稳流部段沿圆周方向均匀地设置分布孔。6.如权利要求5所述的气体分布器，其特征在于，在所述扩径稳流部段第二端处的开孔率的为12% - 40% ο7.如前述权利要求1-6中任一项所述的气体分布器，其特征在于，所述分布孔的孔径大小为10 — 25 mm,所述分布孔的孔间距大小为15 — 35 mm。8.如权利要求1所述的气体分布器，其特征在于，所述扩径稳流部段的高度与所述列管式醋酸乙烯合成反应器的封头高度之比为O. 2 — O. 6。9.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：张敏华，李永辉，耿中峰，姜浩锡，张志强，董秀芹，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：实用新型
国别省市：