[发明专利]多段冷氢进料的乙酸甲酯加氢反应器及换热系统

说明书

本发明提供了一种多段冷氢进料的乙酸甲酯加氢反应器及换热系统，多段冷氢进料的乙酸甲酯加氢反应器包括：反应器本体；多个催化剂床层，沿竖直方向间隔设置在反应器本体内，相邻两个催化剂床层之间形成补气空间；多根并联设置的冷氢进料管，每个补气空间均与至少一根冷氢进料管的出口连通。本发明的有益效果是，多个催化剂床层沿竖直方向间隔设置形成分段式固定床反应器，并在相邻两个催化剂床层之间设置冷氢进料管，一方面能够提高氢气/乙酸甲酯的摩尔比，促进反应进行；另一方面降低下一段床层的进料温度，以充分利用催化剂各温度区间的活性，达到提高催化剂装填容积利用率的目的。

技术领域

本发明涉及煤化工领域，具体涉及一种多段冷氢进料的乙酸甲酯加氢反应器及换热系统。

背景技术

现有技术中正在推广乙醇汽油，生物乙醇产能缺口较大，煤基乙醇发展迅速。合成气经二甲醚羰基化制乙酸甲酯，乙酸甲酯加氢制乙醇的工艺路线，反应转化率高，生成乙醇的选择性好，且不使用贵金属催化剂。与其他乙醇生产工艺相比，能有效降低设备投资和能耗。

乙酸甲酯加氢反应的催化剂适用温度范围较窄，一般200～240℃，温度升高，副产物增多，不利于分离过程。在初期的工业示范装置中，为了更好的控制反应温度，选择了副产蒸汽的列管式等温反应器。随着煤基乙醇工业规模的扩大，列管式反应器劣势逐渐显现：设备大型化，加工制造难度大，催化剂装填容积利用率低，设备投资高。以50万吨/年煤基乙醇为例，列管式加氢反应器直径约5m，列管长度约12m，类似尺寸的反应器成功应用案例在国内罕有报导，具备加工能力的制造厂也屈指可数。为了降低设备大型化带来的工艺风险和加工制造难度，应进一步研究加氢反应，优化反应器型式。

发明内容

本发明提供了一种多段冷氢进料的乙酸甲酯加氢反应器及换热系统，以达到提高催化剂装填容积利用率的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多段冷氢进料的乙酸甲酯加氢反应器，包括：反应器本体；多个催化剂床层，沿竖直方向间隔设置在反应器本体内，相邻两个催化剂床层之间形成补气空间；多根并联设置的冷氢进料管，每个补气空间均与至少一根冷氢进料管的出口连通。

进一步地，催化剂床层的个数为3～8个。

进一步地，多个催化剂床层包括一个位于底端的催化剂床层和至少两个位于上方的催化剂床层，至少两个位于上方的催化剂床层的高度均相同，且位于底端的催化剂床层的高度大于位于上方的催化剂床层的高度。

进一步地，位于底端的催化剂床层的高度范围是2.5m至4.5m，位于上方的催化剂床层的高度范围是1m至3m。

进一步地，相邻两个催化剂床层之间还设置有填料层，填料层设置在冷氢进料管的出口与位于下方的催化剂床层之间。

进一步地，填料层的高度范围是200mm至800mm。

进一步地，填料层内填设有拉西环、鲍尔环、阶梯环、矩鞍环、共轭环、双弧环、扁环、纳特环或英特洛克斯中的任一种填料。

进一步地，反应器本体上端设置有进料口，多段冷氢进料的乙酸甲酯加氢反应器还包括气体分布器，设置在反应器本体内并与入料口连接。

进一步地，气体分布器设置在多个催化剂床层的上方。

本发明还提供了一种换热系统，包括上述的多段冷氢进料的乙酸甲酯加氢反应器，换热系统还包括反应器进出口换热器，反应器进出口换热器的物料出口与反应器本体上端设置的进料口连接，反应器进出口换热器的换热入口与反应器本体下端设置的出料口连接。

本发明的有益效果是，多个催化剂床层沿竖直方向间隔设置形成分段式固定床反应器，并在相邻两个催化剂床层之间设置冷氢进料管，一方面能够提高氢气/乙酸甲酯的摩尔比，促进反应进行；另一方面降低下一段床层的进料温度，以充分利用催化剂各温度区间的活性，达到提高催化剂装填容积利用率的目的。