[发明专利]一种甲醇合成反应器结构

说明书

技术领域

本发明涉及到化工设备领域，具体指一种甲醇合成反应器结构。

背景技术

甲醇是重要的有机化工原料和清洁液体燃料，同时也是碳一化学的基础。由甲醇制烯烃技术，开辟了一条非石油原料制取低碳烯烃的生产路线，这一技术的工业化，可以减少对石油资源的过度依赖，对均衡合理利用我国资源具有重要意义。

甲醇合成反应器是甲醇生产的心脏设备。近年来，国内已建或在建的大型甲醇装置基本采用国外技术和关键设备，如Lurgi甲醇合成反应器、Davy径向流动甲醇合成反应器及ICI多段冷激型甲醇合成反应器等。

随着甲醇装置规模的日趋扩大，甲醇合成反应器的单系列规模也趋于大型化。目前，国外单台规模已达150万吨/年，如鲁奇公司135万吨/年，Davy公司150万吨/年等。目前国内甲醇合成反应器单台规模仅达到50万吨/年，与国外相比差距甚大，因此，非常有必要开发大型甲醇合成反应器技术。

Lurgi采用管壳型反应器和气冷反应器。第一反应器即管壳型反应器为水冷反应器，结构类似于一个固定管板列管式换热器，操作压力5～6MPa，壳体和管板、反应管之间采用焊接结构。第二反应器为气冷反应器，反应放出的热量传给冷管内的原料气。出第一反应器的反应气进入第二反应器。在大型化上，水冷反应器受到了管板和壳体成一整体的制约，如提高反应器的高径比，则催化剂易被压碎；如提高合成压力，则使反应管内外和管板上下压差增加，增加了制造加工技术难度；必须采用多台管壳式反应器组合的方式，而这将带来增加设备投资等问题。气冷式反应器的管板是开渐开线槽的结构件，是设计和制造的关键所在。气冷式反应器的结构只能用于气气交换，不能用于气液交换。目前采用2台管壳型反应器并联再和1台气冷反应器组合，生产能力可达135万吨/年。

Davy径向流动甲醇合成反应器，气体径向流动、副产蒸汽、能量利用合理。但换热管需要特殊弯制、换热管支撑件结构复杂。目前单台生产能力可达150万吨/年。

ICI多段冷激型甲醇合成反应器，采用四段绝热床层，层间采取三次冷激。在大型化上结构简单、易于安装维修、催化剂装卸方便，但出口的甲醇浓度低、催化剂时空率不高、能量利用不合理，设备比较重，大规模的反应器会带来运输问题。在大型化上，增大反应器内径以扩大生产能力，目前单台生产能力可达165万吨/年。

Topsoe径向流动甲醇合成反应器，气体在床层内向心流动，床层内装有催化剂。但很难实现反应气体的均布、对加工制造要求较高、不能高位能回收反应热、床层各部分催化剂利用程度不同。在大型化上，在直径不变的情况下，增加反应器的高度，有利于单系列大型化生产。目前，采用3台径向流动绝热反应器串联，生产能力可达150万吨/年。

国内杭州林达公司的JJD低压均温型反应器，反应热通过双U型管移走，热补偿较其它结构好。但难以大型化。目前已投产的最大生产能力为20万吨/年。林达卧式管壳水冷甲醇合成反应器采用卧式结构，避免了反应器大型化时直径过大的问题，易于大型化。由于采用管壳式结构，催化剂装填在管外，当反应器为卧式时，催化剂的装填麻烦，催化剂还原收缩后，气体的均布存在问题。目前已投产的最大生产能力为50万吨/年。

国内传统的径向流动甲醇合成反应器，换热管经特殊弯制后与上下两环管连接，换热管与环管的连接焊接难度大，质量不易保证；换热管需特殊弯制，工序繁多；环管上换热管管孔加工难度大、精度不易保证；且不便设置管束支撑件，影响催化剂的使用寿命和出口甲醇的浓度；接头处发生泄漏，很难检修等。只适用于小型甲醇反应器，不易大型化。

因此，现有的单台甲醇合成反应器比较适用于小型甲醇反应器，不易大型化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种加工制造方便且易于大型化的甲醇合成反应器结构。