[实用新型]集成式反应器

说明书

本实用新型提供了一种集成式反应器，其至少包括三个催化剂床层，生产过程中，至少两个催化剂床层进行催化反应，至少一个催化剂床层再生；每个催化剂床层对应的外壁上设有入口，入口连接原料管路和再生气管路，以使反应原料进入催化剂床层，而在催化剂的活性降至10％～50％后，切换至原位再生送入再生气；每个催化剂床层对应的外壁上均设有出口，出口连接反应产物管路和烟气管路，使催化反应生成的反应产物进入反应产物总管路，且使反应产物总管内甲基丙烯酸甲酯的摩尔分数为5.0％至7.5％，再生产生的烟气进入烟气管路。本实用新型结构合理，能有效降低反应产物组成在反应初期和末期的变化幅度，产品质量稳定，降低后续工序的操作负荷。

技术领域

本实用新型属于甲基丙烯酸甲酯合成技术领域，具体涉及一种利用丙酸甲酯与甲醛羟醛缩合制备甲基丙烯酸甲酯所使用的集成式反应器。

背景技术

甲基丙烯酸甲酯(MMA)是重要的有机化工原料，主要应用于有机玻璃 (PMMA)、树脂、涂料、粘合剂等多个生产领域。目前最主要的MMA生产技术丙酮氰醇法(ACH法)由于工艺落后，产生的废液对环境污染严重，已逐渐有被淘汰的趋势。新开发的MMA制备技术包括三菱的异丁烯氧化法、巴斯夫的乙烯法、璐彩特的alpha法等，这些技术的共同特点是工艺流程相对简单和安全环保。其中，璐彩特的alpha法合成路线分为两步：首先乙烯、一氧化碳和甲醇羰化合成丙酸甲酯，其次丙酸甲酯和甲醛缩合制备MMA。alpha 法原料易得且廉价，两步合成极大的缩短了工艺流程，生产过程绿色环保，发展潜力巨大。但目前该项技术受国外垄断，外界对其合成工艺知之甚少，国内研究也较少，且主要集中在羟醛催化剂的研发方面，如CN102962062A、 CN102350336B、CN109999922A等。

丙酸甲酯与甲醛合成MMA是在高温和碱基催化剂下进行，该反应过程原料转化率较低，催化剂极易结炭失活，催化剂的使用寿命较短。为此，必须对催化剂进行烧炭再生以恢复活性。针对羟醛法制备MMA的反应特点，一般的策略是多台固定床切换反应再生的方式或循环流化床反应再生的方式。采用循环流化床，催化剂的粉化和跑损严重，催化剂的年消耗量巨大，结合反应转化率较低且催化剂易结炭的特点，将直接导致生产运行成本居高不下，再加上循环流化床结构复杂和设备费用较高，从经济角度衡量，循环流化床并不适合于羟醛法制备MMA。而固定床切换反应再生方式，随着催化剂失活程度的加剧，其反应产物组成在初期、末期的变化较大，给后续的分离操作带来一定的挑战，对装置的长周期稳定运行也不利。

实用新型内容

有鉴于现有技术中存在的上述问题，本实用新型实施例提供了一种能够降低反应产物组成在初期和末期的变化幅度，减小后续分离工序的操作负荷的集成式反应器。

为解决上述问题，本实用新型实施例提供的技术方案是：

一种集成式反应器，其内至少包括三个相对独立的催化剂床层，各个所述催化剂床层之间采用并联连接的方式，且每个所述催化剂床层对应的外壁上分别设有入口，所述入口分别连接有原料管路和再生气管路，以使反应原料能够分别同时进入处于催化反应过程的所述催化剂床层，再生气能够送入所述催化剂床层；

每个所述催化剂床层对应的外壁上分别设有出口，所述出口连接有反应产物管路和烟气管路，每个所述催化剂床层的所述反应产物管路均连接至反应产物总管路以使处于催化反应过程的各个所述催化剂床层生成的反应产物能够分别进入反应产物总管路，且使多个所述催化剂床层生成的反应产物进入反应产物总管混合，而处于原位再生的所述催化剂床层产生的烟气进入所述烟气管路。

在一些实施例中，所述集成式反应器为立式圆筒状结构的绝热式固定床反应器。

在一些实施例中，所述集成式反应器内从上至下依次分隔为相互独立的多个腔室；每个所述腔室内分别设有支撑格栅，所述支撑格栅上从上至下依次负载有第一惰性填料层、所述催化剂床层和第二惰性填料层。

在一些实施例中，每个所述腔室内的所述第一惰性填料层的上方均设有进料分布器。