專利名稱：甲醇合成反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種反應(yīng)器，更特別地，本實(shí)用新型涉及一種甲醇合成反應(yīng)器。本 實(shí)用新型可應(yīng)用于以煤氣化生成的合成氣為原料合成甲醇的化工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
甲醇合成反應(yīng)以含有一氧化碳、二氧化碳和氫的氣體作原料，在催化劑的作用下 生成甲醇，催化劑在200°C -280°C之間有效，且該反應(yīng)是一強(qiáng)放熱的反應(yīng)。在目前甲醇生產(chǎn) 領(lǐng)域中，管殼式反應(yīng)器得到較為廣泛的應(yīng)用。在管殼式反應(yīng)器中，在反應(yīng)管內(nèi)置入催化劑， 反應(yīng)管外的殼程充滿加熱或冷卻介質(zhì)。合成氣從反應(yīng)器的上方進(jìn)入反應(yīng)管內(nèi)，殼程里是沸 騰的鍋爐水。在催化劑的作用下合成氣進(jìn)行甲醇合成反應(yīng)，合成反應(yīng)放出的熱量傳遞給殼 程的沸騰水，由水的部分氣化帶走反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，由此保持預(yù)定的反應(yīng)條件。反應(yīng)器中心 部位產(chǎn)生的蒸汽需通過支持板上的蒸汽上升孔，然后上升至蒸汽出口才能排出反應(yīng)器，完 成熱量傳遞。然而，在現(xiàn)有的反應(yīng)器中，反應(yīng)管的布置不合理。圖2所示了現(xiàn)有技術(shù)的反應(yīng)器中 采用的支持板4的結(jié)構(gòu)，其中附圖標(biāo)記A表示反應(yīng)管穿插孔，B表示蒸汽上升孔。反應(yīng)管緊 密布置在一個(gè)圓形區(qū)域中，反應(yīng)器中心部位產(chǎn)生的蒸汽只能從反應(yīng)管的間隙向支持板的邊 緣擴(kuò)散，要通過布管圓半徑的距離才能到達(dá)支持板蒸汽上升孔，而在邊緣部位的反應(yīng)管附 近產(chǎn)生的蒸汽就可以很快通過蒸汽上升孔B。在負(fù)荷高時(shí)，產(chǎn)生的蒸汽量增加，由于反應(yīng)器 中心部位產(chǎn)生的蒸汽不能迅速的到達(dá)蒸汽上升孔，因此聚集在反應(yīng)器中心部位，導(dǎo)致中心 部位壓力上升，使殼程液面呈凹液面。產(chǎn)生的凹液面致使部分反應(yīng)管外壁不能與水接觸而 是與蒸汽接觸，由于蒸汽的導(dǎo)熱系數(shù)大大低于水的導(dǎo)熱系數(shù)，因此與蒸汽接觸的這部分反 應(yīng)管中的反應(yīng)熱不能及時(shí)傳遞出去，致使反應(yīng)管內(nèi)的溫度升高，催化劑燒結(jié)失活，使生產(chǎn)的 效率下降，同時(shí)反應(yīng)器阻力增加，給生產(chǎn)安全帶來危險(xiǎn)。此外，當(dāng)前的反應(yīng)器還存在另一個(gè)問題。合成氣入口直接使合成氣通入反應(yīng)器內(nèi)， 由于合成氣通入的流速較大，會(huì)使反應(yīng)器內(nèi)部上管板上的催化劑分布不均勻，呈V型分布， 催化劑局部厚度增加，催化劑沒有及時(shí)冷卻形成硬塊，造成催化劑燒結(jié)現(xiàn)象，使產(chǎn)量下降。因此，需要對(duì)現(xiàn)有的反應(yīng)器進(jìn)行改進(jìn)，以克服上述缺陷。

實(shí)用新型內(nèi)容上述問題的解決，是通過本實(shí)用新型提出的改進(jìn)的甲醇合成反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)本實(shí)用新型的第一方面，提出了一種甲醇合成反應(yīng)器，該甲醇合成反應(yīng)器包 括外殼，設(shè)置在外殼上的合成氣入口和合成氣出口，設(shè)置在外殼內(nèi)的反應(yīng)管，和固定支持反 應(yīng)管的支持板。該甲醇合成反應(yīng)器的特征在于，在板的外圍以及沿徑向方向開有數(shù)列蒸汽 上升孔，在中間區(qū)域開有反應(yīng)管穿插孔。優(yōu)選地，本實(shí)用新型的甲醇合成反應(yīng)器還包括設(shè)置在支持板上方的用于放置第一 催化劑層的上管板。[0009]優(yōu)選地，本實(shí)用新型的甲醇合成反應(yīng)器還包括設(shè)置在殼體底部的觸媒支撐。優(yōu)選地，所述觸媒支撐上放置第二催化劑層和耐火球?qū)印?優(yōu)選地，所述合成氣入口上安裝有氣體分布器。優(yōu)選地，所述氣體分布器為一端封閉、另一端打開的圓柱形筒體，并且筒體四周開 設(shè)有多個(gè)長孔和多個(gè)短孔。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述短孔設(shè)置在打開的端部附近并且其長度約 為所述長孔的一半，并且所述短孔在筒體圓周上占據(jù)了約90°的角度。根據(jù)本實(shí)用新型的第二方面，提出了一種甲醇合成反應(yīng)器，該甲醇合成反應(yīng)器包 括安裝在合成氣入口上氣體分布器，其特征在于，所述氣體分布器為一端封閉、另一端打開 的圓柱形筒體，并且筒體四周開設(shè)有多個(gè)長孔和多個(gè)短孔，所述短孔設(shè)置在打開的端部附 近并且其長度約為所述長孔的一半，并且所述短孔在筒體圓周上占據(jù)了約90°的角度。

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例的甲醇反應(yīng)器的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有甲醇合成反應(yīng)器中采用的支持板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是根據(jù)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例的支持板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例的氣體分布器的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記列表如下1、上封頭；2、上管板；3、蒸汽出口 ；4、支持板；5、反應(yīng)管；6、水進(jìn)口 ；7、耐火球；8、 觸媒支撐；9、合成氣出口 ；10、人孔；11、卸料口 ；12、裙座；13、下封頭；14、下管板；15、筒 體；16、氣體分布器；17、合成氣入口 ；A、反應(yīng)管穿插孔；B、蒸汽上升孔。
具體實(shí)施方式
下面將參照附圖并結(jié)合本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)的描述。圖1示出了本實(shí)用新型的甲醇合成反應(yīng)器的優(yōu)選實(shí)施例。如圖1所示，本實(shí)用新 型的甲醇反應(yīng)器包括上封頭1、上管板2、蒸汽出口 3、支持板4、反應(yīng)管5、水進(jìn)口 6、耐火球 7、觸媒支撐8、合成氣出口 9、人孔10、卸料口 11、裙座12、下封頭13、下管板14、筒體15、氣 體分布器16、合成氣入口 17。其中，上封頭1與上管板2、筒體15、下管板14、下封頭13、裙座12組成整個(gè)反應(yīng) 器框架，在上封頭1上設(shè)置合成氣入口 17和氣體分布器16。在上管板2的上部放置高為 300 500mm的催化劑層，上管板2與支持板4、下管板14中的對(duì)應(yīng)的反應(yīng)管穿裝孔A內(nèi)插 入反應(yīng)管5，上管板2與下管板14間設(shè)置2到3塊支持板4。其中反應(yīng)管5被布置在大致 圓形的區(qū)域內(nèi)，下管板14的下部設(shè)置100 200mm的催化劑層和直徑由小到大的耐火球7， 下封頭13底部設(shè)有卸料口 11和觸媒支撐8，觸媒支撐8內(nèi)部設(shè)有人孔10和合成氣出口 9。 筒體15上設(shè)有蒸汽出口 3和水進(jìn)口 6。本實(shí)用新型的甲醇合成反應(yīng)器的工作原理如下合成氣從合成氣入口 17經(jīng)氣體 分布器16進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)，經(jīng)過上管板2上的催化劑層進(jìn)行初步反應(yīng)。之后進(jìn)入反應(yīng)管5內(nèi)， 反應(yīng)管5中放有催化劑，合成氣在其中進(jìn)一步反應(yīng)。最后通過下管板14下方的催化劑層， 再次進(jìn)行反應(yīng)，合成氣然后通過耐火球?qū)訌暮铣蓺獬隹?9，離開反應(yīng)器。水從水進(jìn)口 6進(jìn)入 反應(yīng)器內(nèi)，吸收反應(yīng)熱以維持反應(yīng)溫度，產(chǎn)生的蒸汽從支持板4的蒸汽上升孔B升至蒸汽出n 3。接下來將參照附圖3和4詳細(xì)的說明本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)之處。首先，本實(shí)用新型改變了反應(yīng)管的布置結(jié)構(gòu)。反應(yīng)管布置結(jié)構(gòu)的變化具體體現(xiàn)在支持板的結(jié)構(gòu)上，現(xiàn)有技術(shù)的支持板只在板的 四周開有蒸汽上升孔，支持板中心部位所開孔為反應(yīng)管穿插孔，在反應(yīng)的過程中，管外的殼 程充滿水，由水的汽化帶走反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，維持反應(yīng)溫度。而本實(shí)用新型所采用的支持 板，如圖3所示，在反應(yīng)管穿插孔A緊密布置的圓形區(qū)域中沿徑向的多個(gè)(例如，在當(dāng)前實(shí) 施例中為8個(gè))方向增設(shè)了蒸汽上升孔B的位置。因此，本實(shí)用新型采用的支持板4在板 的外圍以及沿徑向方向開有數(shù)列蒸汽上升孔(B)，在中間區(qū)域開有反應(yīng)管穿插孔(A)。這樣反應(yīng)器中心部位產(chǎn)生的蒸汽可以通過較近的距離到達(dá)支持板蒸汽上升孔，進(jìn) 而可以快速的上升至蒸汽出口，帶走反應(yīng)熱。這樣，即使在負(fù)荷高時(shí)，也不會(huì)造成蒸汽聚集 在反應(yīng)器中心部位，導(dǎo)致中心部位壓力上升，使殼程液面呈凹液面。從而保證了安全、高效 的生產(chǎn)。避免催化劑燒結(jié)同時(shí)也提高了反應(yīng)速率。此外，本實(shí)用新型改進(jìn)了合成氣的進(jìn)氣方式。本實(shí)用新型在合成氣入口處設(shè)置氣體分布器16。如圖4所示，氣體分布器16整體 結(jié)構(gòu)為一下端封閉，上端開放的圓筒。在圓筒壁上開有數(shù)目不等的長孔和短孔，其中，短孔 位于圓筒的上半部，即靠近開放的上端，長孔在氣體分布器16的圓筒壁的整個(gè)軸向長度上 延伸。長孔的數(shù)目可以是15-30個(gè)，而短孔的數(shù)目可以是5-10個(gè)。例如，在當(dāng)前的實(shí)施例 中，長孔為27個(gè)，短孔為9個(gè)。短孔的長度約為長孔長度的1/2，短孔在圓周分布的角度范 圍約為90°。該氣體分布器在使用時(shí)，傾斜放置，氣體分布器未封閉的一端連接到合成氣入口 17，并且使開有短孔的圓周部分直接面對(duì)催化劑層。這樣可以減少直接面向催化劑層的氣 量。從而避免帶有一定流速的入反應(yīng)器氣流直接吹到堆積在上管板表面的催化劑上，而是 均勻分布到催化劑的整個(gè)橫截面上，避免催化劑移位造成催化劑燒結(jié)，延長催化劑的壽命 并增加甲醇產(chǎn)量。以上已經(jīng)結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作出了詳細(xì)的描述。然而，以上的說明僅 僅是用來解釋本實(shí)用新型的原理并且給出示例性的實(shí)施方式，并非用于限定本實(shí)用新型的 范圍。通過對(duì)以上內(nèi)容的研讀，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在不背離本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)和范圍 的情況下，對(duì)本實(shí)用新型作出各種修改和變形。所有這些修改和變形都應(yīng)當(dāng)落入由權(quán)利要 求定義的本實(shí)用新型的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種甲醇合成反應(yīng)器，包括外殼；設(shè)置在所述外殼的殼壁上的合成氣入口(17)和合成氣出口(9)；設(shè)置所述外殼內(nèi)的反應(yīng)管(5)；和固定支持所述反應(yīng)管(5)的支持板(4)，其特征在于，所述支持板(4)在板的外圍以及沿徑向方向開有數(shù)列蒸汽上升孔(B)，在中間區(qū)域開有反應(yīng)管穿插孔(A)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲醇合成反應(yīng)器，還包括設(shè)置在支持板(4)上方的用于放置 第一催化劑層的上管板(2)。
3.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的甲醇合成反應(yīng)器，還包括設(shè)置在殼體底部的觸媒支撐⑶。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的甲醇合成反應(yīng)器，其中所述觸媒支撐(8)上放置第二催化劑 層和耐火球?qū)?7)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲醇合成反應(yīng)器，其中所述合成氣入口(17)上安裝有氣體分 布器(16)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的甲醇合成反應(yīng)器，其中所述氣體分布器(16)為一端封閉、另 一端打開的圓柱形筒體，并且筒體四周開設(shè)有多個(gè)長孔和多個(gè)短孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的甲醇合成反應(yīng)器，其中所述短孔設(shè)置在打開的端部附近并且 其長度約為所述長孔的一半，并且所述短孔在筒體圓周上占據(jù)了約90°的角度。
專利摘要本實(shí)用新型提出了一種甲醇合成反應(yīng)器，該甲醇合成反應(yīng)器包括外殼，設(shè)置在外殼上的合成氣入口和合成氣出口，設(shè)置在外殼內(nèi)的反應(yīng)管，和固定支持反應(yīng)管的支持板。所述支持板在板的外圍以及沿徑向方向開有數(shù)列蒸汽上升孔(B)，在中間區(qū)域開有反應(yīng)管穿插孔(A)。此外，本實(shí)用新型還提出了對(duì)于甲醇合成反應(yīng)器的進(jìn)氣方式的改進(jìn)。在合成氣入口上安裝氣體分布器，所述氣體分布器為一端封閉、另一端打開的圓柱形筒體，并且筒體四周開設(shè)有多個(gè)長孔和多個(gè)短孔，所述短孔設(shè)置在打開的端部附近并且其長度約為所述長孔的一半，并且所述短孔在筒體圓周上占據(jù)了約90°的角度。
文檔編號(hào)C07C31/04GK201701921SQ20092029266
公開日2011年1月12日 申請日期2009年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月6日
發(fā)明者盧正韜, 王守杰, 甘曉雁 申請人:北京航天萬源煤化工工程技術(shù)有限公司