[发明专利]甲醇合成反应器的改进系统及由此所得到的反应器

说明书

本发明涉及甲醇异质合成（由气态的一氧化碳和氢）反应器的改进系统，在该系统的耐压筒体中含有粒状催化剂，热反应气体将和新鲜的淬冷气体相混合。

众所周知，有各种不同的合成甲醇的工艺过程和反应器，最好的一种被称为ICI工艺过程。其基本特征是合成压力较低（例如40到50巴）并用铜基催化剂。

这种反应有若干级，而来自最后一级之前的那些段的反应气体，其温度是通过把它和淬冷气体相混合来控制的。

为了尽快地，恰当地把这些想法说清楚，图1给出了常见合成甲醇反应器的纵剖面图。这种反应器由一耐压壳体M构成。CA为壳体M的内表面，在若干层（例如4层或4个床体L₁、L₂、L₃和L₄）中含有催化剂CT，淬冷气体Q₁、Q₂和Q₃的三个装置实际上位于床体L₁、L₂和L₃的底部。

来自GI的反应气体在床体（例如L₁）上分别与淬冷气体Q₁发生部分反应（在床体L₂上则与淬冷气体Q₂发生部分反应等等）并在位于催化剂料堆之中的特制钻石形室中进行有效的混合。

因为这些钻石形室与充填有催化剂的相邻区域相比具有让气体通过的最小阻力，所以气体会优先从所说的这些室CAL₁、CAL₂和CAL₃流过，并很容易在那儿与淬冷气体混和被淬冷气体所冷却。

因此图1所示的这种常见的反应器结构相当简单（例如它不需要中间底板），也很紧凑。

尽管如此，这种结构也具有大量缺点，其中包括：

-很难获得均匀的淬冷温度，其原因在于流入菱形室的气流在与格栅发生瞬时接触时会受到催化剂状态的影响，因而在室与室之间各不相同;

-位于较下面的装着全部催化剂的层内存在相当程度的机械应力;

-因气体只作轴向流动而导致较大的压差。

本发明的目的在于提供一种没有以上缺点的甲醇反应器。在常见的反应器的基础上作某些关键性的，但却是简单的改动，便可得到这种反应器。人们会惊奇地发现，就相同的壳体而言，只要进行如下操作便有可能显著地提高产量并减少能耗;将催化剂料分到若干相连的床体内，每个床体都有一个底板和一个锥形的隔板，在锥形隔板与下一个床体的自由表面之间有一空间，这样做的结果是形成一个空间，淬冷气体可进入这个空间的外缘，从而使淬冷气体在所说的空间内与已沿轴向流经上面催化剂床体的部分反应气体实现最佳混合，为了从内部限定上部床体以下各床体上的催化剂料，可在上面床体下部的中心部位引出一根管子;压差最大的一个或多个下面的床体通过引入两个圆柱形的壁变成一个基本上具有径向流体的床体（S），这两个圆柱形的壁与所说的管子同心，壁上钻有孔眼，它们分别与壳体的内壁和管子的外壁形成两个空隙。这样获得的反应器具有如权利要求5中所述的结构。

通过对下面这个最佳实施例的描述（并不仅限于此），可更好地说明本发明的各个不同方面及各个优点。

按本发明可得到具有改进系统的反应器（见图2所示）。如图中所示，这个系统包括如下几个方面。

1）催化剂层最好被插入的锥形底板FO1、FO2、FO3…FOi…FO_n-2所公开。这些锥形底板位于床体基面处;要紧的是，为了形成环形空间SP₁、SP₂、…SPi，每一个底板与自由表面SS₂、SS₃、SS₄…SSi间都留出空间，这样做的结果使从床体C₁…Ci轴向流动的部分反应气体GRA1、…GRAi与主要从该待改进的反应器进口IN1…INi处引入的淬冷气体Q₁…Qi…Q_n-1获得最佳混合。

2）菱形淬冷室CAL₁、CAL₂…CALi被处于上面床体钻有孔眼的锥形底板FOi与下面床体的自由表面SSi之间的空间SP1…SPi所替代，但引入的淬冷气体却能在靠近壳体M内壁CA的地方跑出来;换句话说，输入淬冷气体Q₁-Q₃的导管1、2、3等等，在离反应器中心轴最远的边缘上装有它们的排出口，本发明的申请人在他们以前的一个专利申请中对此例有过描述。