[发明专利]一种用于大规模DMO反应的卧式多流程板式反应设备

说明书

本发明涉及一种用于大规模DMO反应的卧式多流程板式反应设备，包括一个卧式多管口壳体，该壳体上设有多组原料气进出口和移热侧进出口，所述的壳体内设有催化剂床层(3)，所述的催化剂床层包括至少两段流程，各流程由多个板式控温模块(2)装填催化剂组成，同一流程段的各板式控温模块(2)内装填的催化剂高度相同。与现有技术相比，本发明具有传热系数高，所需换热面积小，无需价格昂贵的管板，有利于降低装置制造成本等优点。较小的催化剂床层阻力和系统运行压降，有利于降低循环机能耗和生产运行成本；能够分段调节水侧温度和流量，控制每段床层温度的均匀性，提高DMO收率和运行的安全性。

技术领域

本发明涉及DMO反应设备，尤其涉及一种用于大规模DMO反应的卧式多流程板式反应设备。

背景技术

目前中国国内乙二醇项目迅速发展，主要以碳一合成路线中草酸二甲酯催化加氢制乙二醇为重点。因此，草酸二甲酯作为乙二醇制备的主要原料，其制备也是非常重要的研究领域。当反应的温度低于预期温度时，DMO草酸二甲酯会在催化剂表面冷凝。冷凝物可能充满催化剂孔并降低催化剂活性；同时反应物亚硝酸甲酯(MN)具有自分解的特征，在反应设备中，应注意将温度控制在一定范围内，以免在高温条件下MN快速分解反应。因此，对于该反应而言，控制反应器催化剂床层的温度分布尤为重要。

随着下游产品乙二醇需求的增加，煤制乙二醇项目产能相应扩大，考虑到制造成本和运行能耗，煤制乙二醇各工段反应器大型化势在必行。目前，DMO合成反应器多为列管式等温反应器，其产能规模主要在5～20万吨DMO/年，对于装置大型化的趋势有着诸多限制。第一，列管式等温反应器直径的增大导致管板的造价激增，造成装置建设投资高；第二，由于羰化反应系统运行压力较低，羰化气体循环压缩机成为煤制乙二醇中的能耗装置，列管式等温反应器高度的增加导致催化剂床层压降的增大，造成气体循环压缩机运行能耗大增，严重限制反应器的放大；第三，列管式等温反应器管径的增大导致催化剂床层温度分布不均，换热管中心易出现超温现象，影响运行的安全性；第四，列管式等温反应器直径的增大导致冷却水侧的流动不均匀性显著增加，加剧催化剂床层温度的不均匀性；第五，列管式等温反应器直径超过了公路运输限制，由于必须在生产现场进行设备加工和焊接，增加反应器制造难度。因此，列管式等温反应器不能满足装置大型化(产能为20～40万吨DMO/年)的设计要求，不符合当今我国化工“大规模、低能耗、高效率、低污染”的发展趋势。

现有的固定床卧式反应器多为绝热反应器，CN207102556U提到了一种卧式反应器，催化剂床层上没有移热设备，通过反应器出入口的热交换器，预先升温、降温。但DMO反应放热速度快，且放热量大，此种反应器无法满足该反应的换热要求。虽然现有的固定床卧式反应器能够不同程度上降低压降、降低投资，但是仍存在催化剂装卸困难以及反应器内气体分布不均的问题。尤其是针对快速放热的反应，催化剂床层需要高效的移热设备来移除反应热，同时要兼顾反应器内部复杂结构，现有的卧式反应器均无法满足。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种传热系数高的用于大规模DMO反应的卧式多流程板式反应设备。

鉴于列管式等温反应器在DMO合成装置产能放大方面的种种限制，本新型卧式多流程板式反应设备在相同尺寸下传热系数高，催化剂装填率大，可实现产能放大。特别指出的是，本发明的卧式多流程板式反应器具有传热系数高，所需换热面积小，无需价格昂贵的管板，有利于降低装置制造成本；较小的催化剂压降阻力和系统运行压降，有利于降低气体循环压缩机能耗和生产运行成本；能够分段调节水侧温度和流量，控制每段催化剂床层温度的均匀性，提高DMO收率和运行的安全性；反应器直径不受催化剂装填量限制，符合公路运输要求，便于反应器整体运输，降低制造难度。此外，该反应器，整体采用独立模块化设计，模块特性由板对设计参数决定，多组板对形成独立模块，多组模块串并联集成大型反应器。与列管式等温反应器的放大效应相比，本反应器各模块移热性能均匀无偏差，工业放大风险大幅降低。