一种用于大规模DMO反应的卧式多流程板式反应设备制造技术

本发明专利技术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，本发明专利技术具有传热系数高，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。

【技术实现步骤摘要】
一种用于大规模DMO反应的卧式多流程板式反应设备
本专利技术涉及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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：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)，其特征在于，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。流体在各流程段内的流动方式为顺流形式或逆流形式，每段流程利用在轴向上并列多组相同模块来满足反应器产能的放大，避免因根据羰化反应特点，所述的波纹换热板对(11)为枕式换热板对，相邻波纹换热板对(11)之间的间距为10mm～100mm。反应器直径增大而受到公路运输的限制。每段流程在轴向上并联多组板式控温模块(2)。所述的板式控温模块(2)包括相同的若干片波纹换热板对(11)，各波纹换热板对(11)底部设置的可拆卸格栅上，相邻波纹换热板对(11)之间装填催化剂。所述的板式控温模块单元由相同的若干片波纹换热板对(11)保持一定间距且由4块厚板分别于最外端波纹换热板对焊接，并在4周密封焊接，只留下上下开口供流体流动。根据羰化反应特点，所述的波纹换热板对(11)为枕式换热板对，相邻波纹换热板对(11)之间的间距为10mm～100mm。所述的卧式多管口壳体包括圆形筒体(5)直径为3～6米，长度不小于8米，两端设置的封头(4)，以及多组原料气进出口和移热侧进出口，所述的移热侧进出口的数量或截面积至少是原料气进出口的数量或截面积的2倍，且各移热侧进出口连接至少一个汽包，同时移热侧各分路设置有紧急放空阀。所述的卧式多管口壳体单侧水平方向上设置有至少2个平行且等距的原料气进口a(6)，其相对的另一侧设置有相对应的生成物出口a(7)；原料气可由反应器右上方原料气进口a(6)流入经U形流程再从反应器左上方生成物出口a(7)流出；或者，所述的卧式多管口壳体上方设置有至少2个平行且等距的原料气进口b(8)，其底部设置有相对应的生成物出口b(9)；原料气由反应器上侧原料气进口b(8)流入经至少两段不同的催化剂床层从反应器下侧生成物出口b(9)流出。所述的卧式多管口壳体内轴向上设置至少一段竖直引流分隔挡板(12)，将反应器径向方向上分成至少左右两个流程，该竖直引流分隔挡板(12)上侧为无开孔挡板，下侧均匀开孔的开孔板；无开孔挡板与开孔板比率为10～2：1，开孔板的开孔率为15％～65％，也可以是100％。所述的卧式多管口壳体内径向上设置至少一段水平引流分配挡板(13)，将反应器轴向方向上分成至少上下两个流程，该水平引流分配挡板(13)上均匀开孔，开孔率为30％～70％，也可以是100％。催化剂床层至少由两段流程组成，所述的两段及两段以上流程由至少两组不同的板式控温模块组成。处于同一段流程内的板式控温模块组各参数一致，催化剂装填高度均相同。靠近原料气进口且位于同一流程段的板式控温模块(2)的板对间距D1为10mm～60mm，更优选的为15mm～45mm，催化剂装填高度h1为1.5m～4.3m；靠近原料气出口且位于同一流程段的板式控温模块(2)的板对间距D2为20mm～100mm，更优选的为20mm～60mm，催化剂装填高度h2为0.3m～4.0m。其中D1<D2，h1>h2。DMO合成反应是一种剧烈放热反应，且其反应物质亚硝酸甲酯(MN)在高温条件下会发生快速分解反应，导致反应温度迅速上升，发生飞温爆炸现象，严重影响生产的安全性。而DMO反应速度取决于温度和反应物质的浓度。在反应器入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于亚硝酸甲酯和CO进行反应，得到草酸二甲酯(DMO)的制造方法中的大型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)，其特征在于，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。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于亚硝酸甲酯和CO进行反应，得到草酸二甲酯(DMO)的制造方法中的大型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)，其特征在于，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。


2.根据权利要求1所述的一种用于大规模DMO反应的卧式多流程板式反应设备，其特征在于，流体在各流程段内的流动方式为顺流形式或逆流形式。


3.根据权利要求1所述的一种用于大规模DMO反应的卧式多流程板式反应设备，其特征在于，每段流程在轴向上并联多组板式控温模块(2)。


4.根据权利要求1所述的一种用于大规模DMO反应的卧式多流程板式反应设备，其特征在于，所述的板式控温模块(2)包括相同的若干片波纹换热板对(11)，各波纹换热板对(11)底部设置的可拆卸格栅上，相邻波纹换热板对(11)之间装填催化剂。


5.根据权利要求4所述的一种用于大规模DMO反应的卧式多流程板式反应设备，其特征在于，所述的波纹换热板对(11)为枕式换热板对，相邻波纹换热板对(11)之间的间距为10mm～100mm。


6.根据权利要求1所述的一种用于大规模DMO反应的卧式多流程板式反应设备，其特征在于，所述的卧式多管口壳体包括圆形筒体(5)，两端设置的扁封头(4)，以及多组原料气进出口和移热侧进出口，所述的移热侧进出口的数量或截面积至少是原料气进出口的数量或截面积的2倍，且各移热侧进出口连接至少一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：余圣婴，森下启之，泷元伸，森野浩司，松本纮，倪昊尹，方晨辰，刘英民，
申请(专利权)人：宇部兴产株式会社，德艾柯工程技术上海有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP