[发明专利]一种合成反应系统及合成反应方法

说明书

本发明公开一种合成反应系统及合成反应方法，涉及化工设备技术领域，为降低合成反应器的管程和壳程的压力差而设计。所述合成反应系统包括：合成反应器和平衡管线，合成反应器包括：壳体；设置在壳体内的反应管，反应管内部为管程，反应管外部为壳程，原料进料管线，原料进料管线与管程连通；冷却介质管线，冷却介质管线与壳程连通，冷却介质管线包括冷却介质进料管线和冷却介质出料管线；平衡管线连通于原料进料管线和冷却介质出料管线。本发明提供的合成反应系统及合成反应方法用于降低合成反应器的管程和壳程的压力差，减小反应管的壁厚，减少催化剂床层与冷却介质的换热热阻，提高催化剂的催化效率和产物的产率。

技术领域

本发明涉及化工设备技术领域，尤其涉及一种合成反应系统及合成反应方法。

背景技术

传统醇合成反应器具有合成反应和移除反应热两个作用，常用的醇合成反应器为立式列管式反应器，其中，列管内部装填催化剂，原料气在管程(管程指原料气流经列管内的通道)内催化剂的催化作用下进行醇合成反应，同时放出热量，列管外部壳程(壳程指冷却水流经列管外的通道)通入冷却水冷却列管以维持列管内部醇合成反应所需的温度。

醇合成反应器采用冷却水换热降温时，反应器列管内部和外部压力差比较大，通常在1-27Mpa之间，同时醇合成反应器的工作温度高达300-500℃，所以在该高温高压的工作条件进行醇合成反应时，对醇合成反应器的强度要求很高，造成醇合成反应器列管管壁厚度大或列管内径小，列管壁厚正相关于催化剂床层与冷却水换热的热阻，列管壁厚越大则热阻越大，若热阻大不利于控制醇合成反应器列管内部催化剂床层温度，影响原料气催化合成醇的产率和收率；列管内径小也可增加醇合成反应器的加工难度，由于加工难度限制醇合成反应器列管内径不能太小，一般为15-40mm，导致醇合成反应器列管内部催化剂床层中心和催化剂床层表面温度差大，进一步不利于控制醇合成反应器列管内部催化剂床层温度，影响原料气催化合成醇的产率和收率。

发明内容

本发明的实施例提供一种合成反应系统及合成反应方法，主要目的是通过平衡管线降低合成反应器的管程和壳程的压力差，以减小反应管的壁厚，进而减少催化剂床层与冷却介质的换热热阻，提高催化剂的催化效率和产物的产率。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种合成反应系统，包括：

合成反应器和平衡管线；所述合成反应器包括：

壳体；反应管，所述反应管设置在所述壳体内，所述反应管内部为管程，所述反应管外部为壳程；原料进料管线，所述原料进料管线与所述管程连通；冷却介质管线，所述冷却介质管线与所述壳程连通，所述冷却介质管线包括冷却介质进料管线和冷却介质出料管线；其中，所述平衡管线连通于所述原料进料管线和所述冷却介质出料管线，以将所述管程和所述壳程连通。

本发明实施例提供的合成反应系统，采用平衡管线将合成反应器的管程和壳程连通，以使管程内的压力和壳程内的压力相等或相近，减少合成反应器中反应管所承受的压力，进而可以减少反应管的壁厚设计，减小催化剂床层与冷却介质的换热热阻，这样就可便于控制催化剂床层的温度，尽量保障催化剂床层温度的均匀性，提高催化剂的催化效率和原料的反应效率，最终提高产物的产率。

可选的，所述反应管的管壁厚度为0.02～1mm。

可选的，所述反应管的横截断面为圆形或多边形结构。

可选的，所述合成反应系统还包括：换热器，所述换热器具有冷却介质入口和冷却介质出口，所述冷却介质进料管线连通于所述换热器的冷却介质出口和所述合成反应器的冷却介质入口，所述冷却介质出料管线连通于所述合成反应器的冷却介质出口和所述换热器的冷却介质入口。

可选的，所述合成反应系统还包括：缓冲罐，所述缓冲罐具有进料口、出料口和平衡口，所述进料口与所述合成反应器的冷却介质出口连通，所述出料口与所述换热器的冷却介质入口连通，所述平衡口通过所述平衡管线连通于所述原料进料管线。