[实用新型]甲醇在加压条件下气相脱水生成二甲醚的反应器

说明书

【技术领域】

本实用新型涉及化工反应设备技术领域，具体地说，涉及二甲醚(DME)的生产装置，尤其涉及甲醇在加压条件下气相脱水生成二甲醚的反应器。

【背景技术】

二甲醚是一种理想的清洁燃料，可用作民用燃料和汽车燃料，是氟氯烃类的代用品，可减少对大气臭氧层的破坏；二甲醚还可作为气溶胶工业的喷雾剂载体使用，作为生产低碳烯烃的原料。二甲醚作为清洁燃料和低碳烯烃的原料，其市场是巨大的。

目前，用于甲醇脱水生产二甲醚的反应器类型主要有：

(1)甲醇液相脱水全混釜反应器以浓硫酸为催化剂的传统液相脱水法因为分离困难、废液污染严重等问题现在已基本不用。中国专利文献CN1322704A报道了用复合酸法脱水催化生产二甲醚的技术，它采用普通的全混釜作为反应器。但是，由于全混釜反应器的特性，使得加入的甲醇无法迅速反应掉，导致很多甲醇随二甲醚一起挥发，因此，需要增加精馏装置来分离和回收甲醇，这就使二甲醚的生产工艺复杂化，增加了生产成本。

(2)中国专利文献CN1194257提出了在近甲醇临界状态下淤浆床中合成二甲醚的反应工艺设备，由于它对生产设备提出了苛刻的要求，目前还未见有实施报道。

(3)中国专利文献CN1907932A报道了一种甲醇生产二甲醚的方法，但是，由于其反应是在120～220℃下进行的，而在这一温度下甲醇是以液相或气液相混合状态进入反应器的，甲醇和催化剂的接触面积较小，因此，单个反应器的生产能力是有限的。

(4)中国专利文献CN2900523Y提出了一种带有换热段的甲醇气相生产二甲醚的反应器，由于甲醇脱水生产二甲醚的反应放热量很小，在二甲醚生产量不大的情况下，反应过程放出的热量不仅难以加热进口气相甲醇蒸汽，甚至会由于反应器保温效果不好等原因导致气相甲醇蒸汽冷凝；与此同时，由于该型反应器是在常压下操作的，随着二甲醚产量的增加，其体积也日益庞大，无法满足二甲醚生产大型化的要求。

由于以上甲醇脱水生产二甲醚的反应器都是在常压下操作的，因此，无论是反应前原料甲醇的预热与气化，还是反应后产物反应热的回收，在常压下都是低位能热量，整个工艺流程围绕反应器需要多个换热器，因此，大大增加了在设备上的投资。

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种占地面积小、结构简单、充分合理利用热量、易于设备大型化的甲醇在加压条件下气相脱水生成二甲醚的反应器。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种甲醇在加压条件下气相脱水生成二甲醚的反应器，含有筒体、上封头、甲醇气化段、反应段和下封头，在上封头上设有液相甲醇进口和便于液相甲醇均布的喷淋器，在甲醇气化段内设有使液相甲醇气化的加热盘管，加热盘管的一端连接在设置于甲醇气化段下方的加热介质进口上，加热盘管的另一端与设置在甲醇气化段上方的加热介质出口相连接，在加热盘管之间装填惰性填料，惰性填料为Φ5×5的瓷环，瓷环由惰性填料支撑板支撑；在下封头上设有反应物出口，其特征是，简体由上部的甲醇气化段与下部的1～3个反应段串联组成，在每个反应段内设有催化剂层和冷却盘管，冷却盘管的下端连接在设置于反应段下方的冷却介质进口上，冷却盘管的上端与设置于反应段中间的冷却介质出口相连接；反应段与反应段之间由催化剂支撑板隔开；从上至下的每个反应段所装填的催化剂体积相同(1∶1∶1)，与之相应，冷却盘管的冷却面积之比相同(1∶1∶1)；反应产物最后通过反应物出口18进入分离工序。

所述从上至下的每个反应段所装填的催化剂体积逐渐增加(1∶1～3∶1～4)，与之相应，冷却盘管的冷却面积之比逐渐增加(1∶1～3∶1～4)。

所述从上至下的每个反应段所装填的催化剂体积逐渐减少(1∶1/3～1∶1/4～1)，与之相应，冷却盘管的冷却面积之比逐渐减少(1∶1/3～1∶1/4～1)。

所述加热盘管的管径为φ16～35mm，加热介质进口通中压或高压蒸汽。

所述冷却盘管的内径为Φ18～60mm，单位体积的冷管面积为20～120m²/m³。

所述反应段的冷却介质是104～140℃中压锅炉水，或原料甲醇。

所述的冷却介质进口或设置在每个反应段的下部，或设置在每个反应段的中部。