[实用新型]气体分布器及包括其的浆态床反应器、粗甲醇合成系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及甲醇合成领域，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。

背景技术

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1’进入，中心管1’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：

1)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1’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1’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1’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℃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℃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。

实用新型内容

本实用新型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。