[实用新型]用于以煤和天然气制备乙二醇的管壳型固定床反应装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于以煤和天然气制备乙二醇的管壳型固定床反应装置，尤其涉及一种强制循环高效传热的管壳型固定床反应装置。

背景技术

工业生产中的气、固相催化放热反应过程，常见的是在固定床反应器中进行。常规的管壳式固定床反应器，分为催化剂置于管内和置于管外的两种。管壁的另一侧则为用来移走催化剂床层中放热反应所产生热量的冷却介质。而以冷却介质的不同，又分为两大类，一类是以原料气或非原料气气体作为冷却介质，移走反应热，同时自身升温的连续反应-换热过程；另一类是以液态水作为冷却介质，移走反应热，同时副产蒸汽的过程。但是，这两类常规的管壳型气固相固定床反应器，较适合于单程转化率不太高、反应放热量不太强、催化剂的活性温区比较宽的化学反应工业过程。对于单程转化率很高的强放热反应，且催化剂的活性温区又较窄的情况，上述反应器则可能存在传热不佳、床层超温甚至飞温、损坏反应器、操作中断、生产停止等事故隐患。例如，适用于以煤和天然气制备乙二醇过程中的原料一氧化碳气脱氢、亚硝酸酯与一氧化碳羰基合成草酸酯、草酸酯加氢合成乙二醇这三个高转化率、强防热、窄温区的特殊反应过程，恰恰存在这样的特性与潜在的隐患。

发明内容

本实用新型需要解决的技术问题是，设计一种采用强制循环波纹旋流导向挡板高效传热并且采用特殊催化剂装填方式的管壳型固定床反应器装置，能够适用于以煤和天然气制备乙二醇的生产过程，以克服现有技术存在的上述缺陷。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种用于以煤和天然气制备乙二醇的管壳型固定床反应装置，所述装置包括位于管壳式反应器2前的原料气预热器1、具有壳程3和管束22的管壳式反应器2、汽包3、强制循环泵6和脱盐水补给泵7，其特征在于，所述的原料气预热器1上部连接蒸汽进汽管线12，下部连接冷凝水出口管线13和原料气进气管线11，通过管线14与管壳式反应器2的管束22的顶部相连接；反应器的管束22内的装填物为催化剂，壳程3内自上而下等间距设有多块波纹旋流导向挡板4，反应器2底部连接出口管线15，反应器壳程3的下部通过管线17与强制循环泵6相连接，壳程3的上部经脱盐水输出管线18与汽包5相连；所述的汽包5通过管线20与脱盐水补给泵7相连，汽包5的顶部具有蒸汽输出管线19，底部通过管线16连接于强制循环泵6。

上述技术方案中，所说的波纹旋流导向挡板4的形状为选自圆环形、圆盘形或者对边圆缺形中一种。

上述技术方案中，所述的管束22内的装填物为催化剂和与催化剂等粒度的惰性物颗粒，装填方式为自上而下不等量装填，其中催化剂∶惰性物颗粒＝1∶0～1∶5。

上述技术方案中，所述的原料气预热器1为列管式换热器。

本实用新型装置是这样操作的：

将原料气由管线11送入原料气预热器1的底部，在换热器内上升的过程中，被器壁另一侧的加热蒸气所加热，达到反应温度后，从预热器顶部流出。加热蒸气从预热器的上部被引入，释放热量后，成为冷凝水，从预热器的下部排放。被预热后达到反应温度的原料气，从反应器管束22的顶部进入，在管壳式反应器的不等量装填(即管束22内的装填物为催化剂和与催化剂等粒度的惰性物颗粒，装填方式为自上而下不等量装填，其中催化剂∶惰性物颗粒＝1∶0～1∶5)催化剂的管子内自上而下流动，边发生受控制的强放热反应，边将反应热传给管外反应器壳程3内处于强制高速流动、且由于波纹旋流导向折流板4的强化湍动而实现高效传热的脱盐水的水汽混合物。脱盐水则由强制循环泵6从汽包5的底部引入，经过此泵升压后进入反应器壳程3的下部，在高速流动剧烈湍动上升过程中，吸收大量的反应热，部分汽化，成为汽水混合物，从反应器壳程3的上部引出，进入汽包5。在汽包5中实现汽、水分离后的副产蒸汽，从汽包5顶部引出，剩余的水再通过强制循环泵6返回反应器，形成强制循环回路。所消耗的脱盐水，由脱盐水补给泵7从外系统引入脱盐水，从汽包5的中部送入而得到补充。

本实用新型中使用的强制流动的传热介质，可为脱盐水、导热油或者熔盐，在改变传热介质时，只要对装置系列中的个别设备作些改动或替换即可。

有益效果

本实用新型装置，流程与设备简单，反应器内的几项改造措施容易实施，投资小；