用于醋酸乙烯合成的列管式固定床反应器制造技术

本实用新型专利技术涉及用于醋酸乙烯合成的列管式固定床反应器，主要解决随着醋酸乙烯生产规模的扩大，大型反应器的直径不断增大，而导致反应器内换热介质流动的不均匀程度增加，径向温差偏大，最终导致目的产物醋酸乙烯选择性和收率降低的问题。本实用新型专利技术通过采用列管式固定床反应器，包括反应器筒体（1）、反应管（2a，2b，2c）、载热流体进口导流筒（3）、载热流体出口导流筒（4）、至少两个环状折流板（7）和至少一个盘状折流盘（8），其中折流板（7）和折流盘（8）上各反应管穿孔（20a，20b，21a，21b）间开旁路孔（24，25）的技术方案，较好的解决了该问题，可用于乙烯气相法生产醋酸乙烯的工业生产中。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
用于醋酸乙烯合成的列管式固定床反应器
本技术涉及用于醋酸乙烯合成的列管式固定床反应器。具体地说，涉及一种用于乙烯气相法生产醋酸乙烯的列管式固定床反应器。
技术介绍
醋酸乙烯(又名醋酸乙烯酯或乙酸乙烯酯)是一种具有广泛应用价值的有机化工原料，通过自身聚合或与其它单体共聚，可以生成聚乙烯醇(PVA)、醋酸乙烯/乙烯共聚物(VAE)和氯乙烯/醋酸乙烯共聚物(PVCA)等产品。这些产品的用途十分广泛，一般可用于粘接剂，纸张或织物的上胶剂、油漆、墨水、皮革加工、乳化剂、水溶性膜、土壤改良剂等。醋酸乙烯作为中间体，随着聚乙烯醇非纤维领域应用的拓展，使得醋酸乙烯的需要不断提高。预计未来我国醋酸乙烯的需求量将以8%的速度增长。目前，醋酸乙烯主要生产工艺路线是乙烯法和乙炔法。乙烯法生产醋酸乙烯是以乙烯、醋酸和氧气的气相混合物为原料，在一定温度和压力条件下，通过装有催化剂的固定床，发生反应生成醋酸乙烯。乙炔法按原料来源又可分为电石乙炔法和天然气乙炔法两种。电石乙炔法存在严重的环保问题，天然气乙炔法存在流程长、装置投资大、技术难度大的缺点。而且乙炔法醋酸乙烯中醛类含量高于乙烯法，这类醛类绝对含量虽然不高，但对聚合反应有较大的影响。因此乙炔法只在电石和天然气资源比较丰富的地区才有一定的竞争力。乙烯气相法则由于工艺性、经济性好而占主导地位，产能超过醋酸乙烯总生产能力的85%。因此乙烯气相法生产醋酸乙烯工艺越来越受到大家的重视。专利CN102381966公开了一种醋酸乙烯生产方法。提出在循环气体中加入惰性气体的方法来提高氧气的爆炸极限，扩大反应系统的温度区域，提高反应系统氧气浓度，从而降低反应温度，延长催化剂使用寿命，提高醋酸乙烯的选择性，降低生产成本，提高醋酸乙烯产量。专利CN1224000公开了一种生产醋酸乙烯的方法。也是从工艺角度提出了降低乙烯损失量，提高醋酸乙烯选择性、收率的方法。专利CN202113842公开了一种合成醋酸乙烯的新型固定床反应器。这种反应器在一定程度上提高了热交换效率，能够有效的避免“飞温”现象的发生，也降低了载热体的用量，减少了装置的操作成本。但该方法中，存在加工困难、设备费用高等缺点。乙烯气相法生产醋酸乙烯是放热反应，反应放出的热量需及时移走，才能提供一个较好的反应条件，从而达到较高的选择性和收率。而列管式固定床反应器具有操作方便，反应管内催化剂机械磨损小，移热速度快等优点，尤其适用于乙烯气相法生产醋酸乙烯反应体系。近年来，随着醋酸乙烯生产规模的不断扩大，反应器直径不断增大，均匀、快速移热问题就成为工程开发的关键问题之一。这又归结为反应器内流体的均匀分布问题。如果流体不能均匀分布、热量不能及时移走，形成飞温，造成局部温度过高，不仅影响催化剂和反应器的利用效率，影响目的产物的选择性、收率，而且可能会造成反应器的损坏，最终影响装置的安全运行。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是以往技术中存在大直径列管式固定床反应器壳程管间换热介质流动不均匀，壳程存在较大流动死区，导致反应器存在换热效率不高，径向温度偏大的缺点，从而导致醋酸乙烯的选择性和收率降低的问题，提供一种用于乙烯气相法生产醋酸乙烯的反应器。该反应器具有流体分布均匀，流动死区小，热交换效率高，催化剂利用率高，转化率高，目的产物醋酸乙烯选择性好，装置制造简单等优点。为解决上述问题，本技术采用的技术方案如下:用于醋酸乙烯合成的列管式固定床反应器，包括反应器筒体(1)、反应管(2a，2b，2c)、载热流体进口导流筒(3)、载热流体出口导流筒(4)、至少两个环状折流板(7)和至少一个盘状折流盘(8)，所述的折流板(7)和折流盘(8)沿反应管(2a，2b，2c)轴向交替排列，折流板(7)和折流盘(8)上开有供反应管(2a，2b，2c)穿过的穿孔(20a，20b，21a，21b)，其中各反应管穿孔(20a，20b，21a，21b)间开旁路孔(24，25);所述反应管(2a，2b，2c)固定在上管板(6)和下管板(5)之间；所述的反应器筒体(1)上部设有原料进料口( 11)，下部设有反应产物出料口( 13)，中部设有载热流体进口导流筒(3 )、载热流体出口导流筒(4)，其中载热流体进口导流筒(3 )位于反应管(2a，2b，2c )下端筒体(1)壁面上，载热流体进口导流筒(3 )的外侧壁面(19 )上设有载热体入口[9]，载热流体入口(9)通过载热流体进口导流筒(3)以及内侧筒体(1)壁面上设置的进口小孔(16)与反应管(2a，2b，2c)之间的间隙相通；载热流体出口导流筒(4)位于反应管(2a，2b，2c)上端筒体(1)壁面上，载热流体出口导流筒(4)的外侧壁面(23)上设有载热流体出口(10)，内侧筒体(1)壁面上开有出口小孔(17)，载热体出口(10)通过载热流体出口导流筒(4)以及内侧筒体(1)壁面上设置的出口小孔(17)与反应管之间的间隙相通；所述的上管板(6 )上方进料口( 11)下方设有进料分布器(12 )，下管板(5 )位于出料口( 13 )上方，催化剂装在反应管(2a，2b，2c)内，催化剂底部和顶部分别装至少一层惰性瓷球(15a，15b，15c,22a，22b，22c)，反应管下端面设有催化剂支撑装置(18)。上述技术方案中，优选所述环状折流板(7)的个数比盘状折流盘(8)的个数多一个。`上述技术方案中优选环状折流板(7)为环形结构，所述的盘状折流盘(8)为圆形结构。上述技术方案中优选所述的折流环(7)和折流盘(8)上的反应管穿孔(20a，20b，21a，21b)正三角形均匀排列。上述技术方案中优选所述的折流环(7)和折流盘(8)上各反应管穿孔(20a，20b，21a，21b)间开供载热流体经过的旁路孔(24，25)，每个反应管穿孔(20a，20b, 21a，21b)周围均匀分布6个旁路孔(24, 25),旁路孔(24, 25)为圆形、方形、椭圆形中的任意一种。上述技术方案中优选所述的旁路孔(24，25)在反应管穿孔(20a，20b，21a，21b)间居中布置，直径Φ1为广3_，反应管分布区域旁路孔的开孔率为0.广1%。折流环(7)上供载热流体经过的旁路孔(24)区域圆环半径R1大于折流环半径R2，Rl/ R2为1.2^1.5。上述技术方案中优选所述的折流盘(8)上供载热流体经过的旁路孔(25)区域半径R3小于折流盘半径R4，R3/ R4为0.4^0.8。本技术的用于乙烯气相法生产醋酸乙烯的列管式固定床反应器中，折流板、、折流盘、载热流体进口导流筒、载热流体出口导流筒等都是为了强化列管式固定床反应器壳程流体的传热效果而采用的技术措施，其中传统的折流板和折流盘能增大壳程流体的湍动程度，提高换热系数，但是也会造成局部区域流体流动受阻，湍动强度降低，形成流动死区，造成较大的径向温差。本技术的用于乙烯气相法生产醋酸乙烯的列管式固定床反应器中，通过在折流板和折流盘上流动死区区域反应管穿孔间设置供载热流体轴向穿过的旁路孔，能减少壳程流体的流动死区，提高局部区域湍动强度，提高换热系数，缩小径向温差，尤其是高压饱和水做为载热流体时，在反应器筒体内换热后，部分蒸发为水蒸汽而形成气液两相流，水蒸汽易在折流板处聚集形成流本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于醋酸乙烯合成的列管式固定床反应器，包括反应器筒体（1）、反应管（2a，2b，2c）、载热流体进口导流筒（3）、载热流体出口导流筒（4）、至少两个环状折流板（7）和至少一个盘状折流盘（8），所述的折流板（7）和折流盘（8）沿反应管（2a，2b，2c）轴向交替排列，折流板（7）和折流盘（8）上开有供反应管（2a，2b，2c）穿过的穿孔（20a，20b，21a，21b），其中各反应管穿孔（20a，20b，21a，21b）间开旁路孔（24，25）；所述反应管（2a，2b，2c）固定在上管板（6）和下管板（5）之间；所述的反应器筒体（1）上部设有原料进料口（11），下部设有反应产物出料口（13），中部设有载热流体进口导流筒（3）、载热流体出口导流筒（4），其中载热流体进口导流筒（3）位于反应管（2a，2b，2c）下端筒体（1）壁面上，载热流体进口导流筒（3）的外侧壁面（19）上设有载热体入口（9），载热流体入口（9）通过载热流体进口导流筒（3）以及内侧筒体（1）壁面上设置的进口小孔（16）与反应管（2a，2b，2c）之间的间隙相通；载热流体出口导流筒（4）位于反应管（2a，2b，2c）上端筒体（1）壁面上，载热流体出口导流筒（4）的外侧壁面（23）上设有载热流体出口（10），内侧筒体（1）壁面上开有出口小孔（17），载热体出口（10）通过载热流体出口导流筒（4）以及内侧筒体（1）壁面上设置的出口小孔（17）与反应管之间的间隙相通；所述的上管板（6）上方进料口（11）下方设有进料分布器（12），下管板（5）位于出料口（13）上方，催化剂装在反应管（2a，2b，2c）内，催化剂底部和顶部分别装至少一层惰性瓷球（15a，15b，15c，22a，22b，22c），反应管下端面设有催化剂支撑装置（18）。...

【技术特征摘要】
1.用于醋酸乙烯合成的列管式固定床反应器，包括反应器筒体(1)、反应管(2a，2b，2c)、载热流体进口导流筒(3)、载热流体出口导流筒(4)、至少两个环状折流板(7)和至少一个盘状折流盘(8 )，所述的折流板(7 )和折流盘(8 )沿反应管(2a，2b，2c )轴向交替排列，折流板(7)和折流盘(8)上开有供反应管(2a，2b，2c)穿过的穿孔(20a，20b，21a，21b)，其中各反应管穿孔(20a，20b，21a，21b)间开旁路孔(24，25);所述反应管(2a，2b，2c)固定在上管板(6)和下管板(5)之间；所述的反应器筒体(1)上部设有原料进料口(11)，下部设有反应产物出料口( 13 )，中部设有载热流体进口导流筒(3 )、载热流体出口导流筒(4)，其中载热流体进口导流筒(3 )位于反应管(2a，2b，2c )下端筒体(1)壁面上，载热流体进口导流筒(3)的外侧壁面(19)上设有载热体入口(9)，载热流体入口(9)通过载热流体进口导流筒(3)以及内侧筒体(1)壁面上设置的进口小孔(16)与反应管(2a，2b，2c)之间的间隙相通；载热流体出口导流筒(4)位于反应管(2a，2b, 2c)上端筒体(1)壁面上，载热流体出口导流筒(4)的外侧壁面(23)上设有载热流体出口(10)，内侧筒体(1)壁面上开有出口小孔(17)，载热体出口(10)通过载热流体出口导流筒(4)以及内侧筒体(1)壁面上设置的出口小孔(17)与反应管之间的间隙相通；所述的上管板(6)上方进料口(11)下方设有进料分布器(12)，下管板(5)位于出料口(13)上方，催化剂装在反应管(2a，2b，2c...

【专利技术属性】
技术研发人员：王莉，钟思青，俞志楠，李晓红，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司， 中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：新型
国别省市：北京;11