[实用新型]一种釜内金属膜反应分离系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种反应分离系统，特别是一种适用于化工、石油化工中气、液、固三相催化放热反应的反应釜内金属膜反应分离系统。

背景技术

在化工、石油化工技术领域，气液固三相催化反应过程，包括催化反应和反应产物与催化剂分离两个过程，一般情况下催化反应在反应釜内进行，分离过程在反应釜外进行，需要将反应物料输送到反应釜外，造成能耗增加、设备占地面积大、投资高、物料外泄等问题。或者催化反应过程和分离过程均在反应釜内进行，其中分离过程有的采用袋式过滤器进行分离，由于袋式过滤器耐用性和抗污染程度较差，使用周期较短，一般几个月就需要停车更换，严重影响生产连续性，导致生产成本增加；有的采用金属膜进行分离，常因膜的污染问题，造成频繁洗膜或更换新膜，影响生产和增加生产成本。此外，催化剂经长期运行，活性下降，频繁停产更换失活催化剂，也是生产中较为棘手的问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种釜内金属膜反应分离系统，以解决气、液、固三相催化放热反应中存在的催化剂失活、频繁更换膜管以及金属膜污染问题，实现生产连续稳定运行。

本实用新型解决其技术问题采取的技术方案是这样的：一种釜内金属膜反应分离系统，由釜内金属膜反应分离装置、催化剂配料罐、催化剂回收罐组成，催化剂配料罐通过管道与釜内金属膜反应分离装置的催化剂进口相连，釜内金属膜反应分离装置的催化剂出口通过管路与催化剂回收罐相连。釜内金属膜反应分离装置包括反应釜，反应釜罐体顶部设有进料口、催化剂进口、气体出口、金属膜分离器吊装口，反应釜罐体下侧部设有气相进口，反应釜罐体底部外侧设有催化剂出口，反应釜内侧底部设有搅拌器，搅拌器上方设有气相盘管分布器，与罐体外侧的气相进口相连，气相盘管分布器开有出气孔，反应釜罐体内中部设有冷却盘管，反应釜罐体内的金属膜分离器通过支架与反应釜固定连接，金属膜分离器的清液出口和反冲口设在反应釜罐体底部外侧，催化剂配料罐和催化剂回收罐内设有搅拌器。

反应釜罐体内沿内壁依次向内呈环状均匀分布1～4圈金属膜分离器，金属膜分离器的数量根据反应产物的单位时间处理量和金属膜的通量来设计。

所述金属膜分离器是由多支金属膜管竖向排列组成的膜堆，每支金属膜管之间留有间隙，膜堆顶部设有膜堆上封头，底部设有膜堆下封头，金属膜管通过固定花板与膜堆上、下封头固定连接，金属膜管的上端与膜堆上封头相连通，金属膜管的下端与膜堆下封头相连通，金属膜管通道内流动的为清液，金属膜管外间隙流动的为浓液，每支金属膜管清液汇集到膜堆下封头，膜堆下封头设有清液出口和反冲口，所有金属膜分离器的清液出口延伸至反应釜外部使反应产物得以收集。

金属膜分离器中设有1～3只与金属膜管长度相同、两端开口、并行排列的金属管，金属管两端分别与金属膜分离器膜堆上、下封头相连通，作为清液的通道，尤其是在金属膜分离器反冲时，可使金属膜分离器均匀反冲，确保反冲效果。

本实用新型适用于气液固三相的放热反应，特别适用于己内酰胺生产中氨肟化工段、环氧丙烷生产中丙烯环氧化工段、1,4丁二醇生产中炔醛反应工段、蒽醌法合成双氧水中氢化工段（流化床）等反应过程与催化剂和反应液分离过程。

本实用新型的工作原理如下：气相从反应釜下侧部气相进口进入反应釜罐体内的气相盘管分布器，并通过分布器上的出气孔进入反应釜内，液相通过反应釜罐体顶部的进料口进入反应釜，催化剂经催化剂配料罐配好后经输送泵和管道通过反应釜罐体顶部的催化剂进口进入反应釜内，开启搅拌器，气相和液相反应生成反应产物，反应产物和催化剂通过金属膜分离器进行分离，分离后的反应产物通过清液出口送至反应釜外部进行收集，催化剂被截留在反应釜内部继续参与催化反应，反应过程中产生的热量通过反应釜内部的冷却盘管移走，同时在反应过程中，未反应的气相从反应釜罐体顶部的气体出口逸出，起到搅拌浆料和带走部分反应热的作用；在反应分离的过程中，定时反冲，反冲时，清液从反冲口逆向进入膜堆下封头，反冲力通过金属管内清液的传导作用，使金属膜管内清液受力均匀，对其进行反冲，以去除金属膜管表面的催化剂滤饼层，保证金属膜分离器的分离效率，实现反应和分离的稳定运行。同时，当因催化剂失活而转化率达不到生产指标时，从反应釜罐体底部的催化剂出口连续采出部分催化剂经管道送至催化剂回收罐，之后，再从催化剂配料罐中经输送泵、管道、反应釜罐体顶部的催化剂进料口连续补加催化剂，采出的催化剂质量与补加的催化剂质量相等，从而使反应体系的催化剂活性保持稳定，保证催化反应分离的连续、平稳运行。

本实用新型取得的有益效果是：