[实用新型]一种管壳式反应器催化反应结构

说明书

本实用新型公开了一种管壳式反应器催化反应结构。所述管壳式反应器催化反应结构包括外壳，所述外壳内设有径向催化剂床和多根催化剂管；所述催化剂管包括底端封闭的外管和设置在外管内的内套管，该内套管的内壁与外管的外壁之间的间隙内用于填充催化剂；所述内套管的顶部穿过径向催化剂床作为未反应气入口，所述径向催化剂床上部装有作为反应气出口的集气管；所述外管的顶端与所述径向催化剂床连通。本实用新型有效地降低了反应气体流动阻力，进而减少了运行能耗。

技术领域

本实用新型涉及一种管壳式反应器催化反应结构，属于化工技术领域，尤其适合应用于甲醇合成生产中的甲醇合成反应器即甲醇塔及甲醇合成反应的塔内流程。

背景技术

甲醇合成反应为强放热可逆反应，主要反应式如下:

CO+2H2=CH3OH+∆HR1

CO2+3H2=CH3OH+H2O+∆HR2

∆HR1=-76519.5-49.2909T-0.29303×10-1T2+0.170052×10-3T3-0.191925×10-6T4+0.79347×10-10T5（J/mol）

∆HR2=－37858.2－22.666T-0.11831T2+0.2861136×10-3T3-0.275945×10-6T4+0.1063241×10-9T5（J/mol）

甲醇合成反应是在催化剂上进行的复杂、可逆化学反应，没有催化剂甲醇合成反应几乎不能进行。对不同的催化剂，使用温度范围是不同的。现代甲醇合成催化剂多为低压低温铜锌铝系催化剂，其反应压力为4.0MPa~10MPa，反应温度为210℃~280℃。由上可知，未反应气必须先预热至210℃，反应过程中温度上升大，放热量大，每反应1%CO合成甲醇引起温升约32℃，但是温升不能过高，应控制在280℃以内，超过280℃会使催化剂活性下降很快，副反应增多。

为控制反应温度并保持稳定恒定，在反应过程中，尽量利用反应热产生蒸汽，快速移走反应热，避免过热超温是至关重要的。

工业生产为降低能耗提高单塔产能时，需减少反应气循环量，要求反应终点甲醇含量达到较高。对可逆放热反应，其反应温度必须低于平衡温度。例如反应压力为8.0MPa，要求反应终点甲醇含量达到14%，其平衡温度220℃，反应温度需≤205℃。要实现此目的,一级等温反应器不能完成，要采用两级不同温度反应器，其终端为有一定温差的低温反应器。

工业生产的反应器，还要求稳妥可靠，不因反应过程温度变化，热胀冷缩而损坏。