氣體分布器及包括其的漿態床反應器、粗甲醇合成系統技術方案

本實用新型專利技術提供了一種氣體分布器及包括其的漿態床反應器、粗甲醇合成系統。該氣體分布器包括：中心導氣管；氣體分布管組，以中心導氣管為中心地設置在中心導氣管的周圍，具有與外界相通的通氣孔；連接管，連接中心導氣管和氣體分布管組；中心導氣管包括：進氣主管，一端與連接管連通；用于噴出周向回旋氣流的多個旋流噴管，一端與進氣主管的周壁相通，另一端為氣體出口。本實用新型專利技術的氣體分布器在工作時，氣體由中心導氣管進入氣體分布管組內，并通過氣體分布管組的通氣孔實現了氣體均勻分布的效果，在中心導氣管的進氣主管上設置的旋流噴管使氣體在經過進氣主管時一部分通過該旋流噴管噴出，利用氣體噴出的氣壓使氣流上升，優化了氣體分布效果。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及甲醇合成領域，具體而言，涉及一種氣體分布器及包括其的漿態床反應器、粗甲醇合成系統。
技術介紹
在甲醇生產過程中，常常因為合成反應器內的催化劑床層溫度不均、或反應溫度過高、或過反應溫度過低、或反應氣中甲醇含量過高，導致副產物過多，如甲烷和蠟質等。一方面蠟質會降低甲醇水冷器的換熱效果、降低甲醇分離器的分離效果，從而使循環氣中夾帶甲醇，進而降低了合成塔的單程轉化率；另一方面蠟質粘在管道和塔板上，會減小流通面積，甚至造成堵塞；而且，到下游裝置后，一旦溫度降低，粗甲醇中的蠟就會冷凝出來，影響到下游裝置的正常生產。對于由加壓下甲胺、甲醚、甲醇合成、氨合成和CO變換這類氣固相放熱催化反應，隨著反應的進行，不斷放出的反應熱使催化劑床層溫度提高。為了減少副產物和提高反應器的效率，需要把反應熱移出以使反應溫度處于一個合理的范圍。在工業反應器中，曾廣為使用的一種是多段絕熱反應器，兩段之間用原料氣激冷來降低反應氣溫度，這種反應器因原料氣激冷時在降低反應氣溫度的同時也降低了反應物濃度，影響了合成效率。另一種是用于甲醇合成的Lurgi公司的列管式反應器，在殼體中有上下管板以及位于管板之間的多根圓管，管中裝有催化劑，原料氣從上部進氣口進入分布到各管中，在管內裝設的觸媒層中合成甲醇，管間側面進水，圓管內的熱量使管間水沸騰從而連續移出熱量，水沸騰產生的蒸汽由側面管出，反應氣由底部出氣管出塔。該塔溫差小，但觸媒裝填系數小，反應效率低。目前，應用較為廣泛的是DAVY公司開發的甲醇合成技術。如圖1所示，催化劑裝填在反應器的殼側，管內產生中壓蒸汽；新鮮的反應氣從反應器底部的中心管I’進入，中心管I’管壁上具有分配孔以保證氣體的分布均勻；氣體沿徑向從內到外通過反應器的催化劑床層；從汽包來的鍋爐水由換熱管2’進入反應器的底部然后向上流動并部分汽化帶走甲醇合成反應所產生的反應熱；反應溫度通過控制管內蒸汽的壓力來調節。該技術能將反應溫度控制在一定范圍內，且反應器生產能力的擴大可以通過加長反應器長度來實現，在甲醇合成大型化方面有其技術優勢，目前逐漸被甲醇合成廠家廣泛采用，但是本身還存在這一些不足I)因為新鮮的反應氣從反應器底部的中心管進入，所以較大比例反應氣首先由反應器中下部中心管I’管壁上的分配孔沿徑向從內到外進入到反應器中下部催化劑床層進行反應，沿著中心管I’越往上，反應氣就越稀薄，也就是反應器下部催化劑床層相對于反應器上部催化劑床層而言就會有更多反應氣參與反應，這樣反應器下部催化劑的活性相對于反應器上部催化劑的活性將會下降得更快；2)到了催化劑使用壽命的中后期時，進入反應器下部中心管I’管壁上分配孔的反應氣中的大部分沿徑向從內到外進入到反應器下部催化劑床層后往往還沒有來得及進行化學反應就離開了催化劑床層，又因為在反應器下部進行反應的反應氣比例比中上部的都大，即使反應氣在反應器上部的活性較高的催化劑處的轉化率還保持較高水平，但因為反應器上部的反應氣量相對較小，使得總體上反應氣反應生成甲醇的單程轉化率將急速下降，使得甲醇產量也會隨之下降；如果要保持甲醇產量，就需要加大未反應的反應氣的循環量和循環次數，這無疑又增加了能耗；3)在催化劑使用壽命的中后期，如果采用大幅提高催化劑床層溫度的方法來提高催化劑的活性，一方面會使催化劑使用壽命更快下降，另一方面會產生更多的蠟(尤其在床層溫度高于280°C以上時)，這樣，往往本來能使用較長或更長時間的床層催化劑更換的時間大為提前；由于在更換催化劑時，整體反應器的催化劑都和空氣接觸，一旦在空氣氛圍內，尚有活性的催化劑也必將因快速中毒損壞而無法使用，因此在反應器上部還保持較高活性的催化劑也同反應器下部幾乎無法使用的催化劑一同更換，在經濟上造成了浪費。4)甲醇合成反應器為徑向流反應器，在合成反應器的上部，熱氣體需向下折流后才能流出塔外，在塔內滯留時間較長，造成移出反應熱的速率較催化劑床層其他位置的反應熱移出速率要慢，使得反應器催化劑床層常常出現局部超溫，尤其當床層溫度高于280°C時，往往會產生大量的蠟，同時使得催化劑活性加快衰減，間接地造成催化劑的浪費。由此可見，現有技術中的甲醇合成反應器內由于反應氣在甲醇合成反應器中分布不均勻，造成其與催化劑不均勻接觸進而引起甲醇產率低、催化劑浪費嚴重的問題。
技術實現思路
本技術旨在提供一種氣體分布器及包括其的漿態床反應器、粗甲醇合成系統，以實現均勻分布氣體的目的。為了實現上述目的，根據本技術的一個方面，提供了一種氣體分布器，氣體分布器包括中心導氣管；氣體分布管組，以中心導氣管為中心地設置在中心導氣管的周圍，具有與外界相通的通氣孔；連接管，連接中心導氣管和氣體分布管組；中心導氣管包括進氣主管，一端與連接管連通；用于噴出周向回旋氣流的多個旋流噴管，一端與進氣主管的周壁相通，另一端為氣體出口。進一步地，上述氣體分布管組包括至少兩個同心設置的環形氣體分布管，通氣孔分布在各環形氣體分布管的管壁上，并且孔口朝向下方設置；連接管沿氣體分布管組的徑向設置且連通各環形氣體分布管；中心導氣管的進氣主管的下端為進氣開口，上端與連接管連通；中心導氣管的各旋流噴管沿進氣主管的周向均勻排布，且各旋流噴管的氣體出口沿偏離進氣主管的中心軸線的斜下方延伸。進一步地，上述旋流噴管包括水平部分，沿進氣主管的徑向延伸而連接到進氣主管的側壁上；垂直部分，與水平部分遠離進氣主管的一端連通并豎直向下延伸；傾斜部分，與垂直部分遠離水平部分的一端連通，且傾斜向下延伸，傾斜部分在水平面上的投影沿垂直于水平部分的方向延伸。進一步地，上述通氣孔包括斜切孔，斜切孔的側壁沿氣體分布管組的徑向由內向外均向逆時針方向或均向順時針方向傾斜延伸。進一步地，上述通氣孔還包括第一直孔，第一直孔的側壁沿豎直方向延伸，第一直孔與斜切孔在各環形氣體分布管上間隔排布。進一步地，上述氣體分布器還包括偶數個與連接管連通的側導氣管，側導氣管相對于中心導氣管兩兩對稱地設置在兩個環形氣體分布管之間的連接管上，且與中心導氣管同方向延伸。進一步地，上述連接管包括第一連接管，沿最外側的環形氣體分布管的內徑延伸，穿過氣體分布管的中心將各環形氣體分布管連通，中心導氣管與第一連接管的中心連通；第二連接管，與第一連接管垂直，并設置在最外側的環形氣體分布管道與最內側的環形氣體分布管道之間，將各環形氣體分布管連通，側導氣管與第二連接管連通。進一步地，上述第一連接管位于最內側的環形氣體分布管道內的管徑大于第一連接管其余部分的管徑，第一連接管的管徑小于第二連接管的管徑。進一步地，上述側導氣管為兩個且相對于氣體分布管組的軸線對稱地設置在靠近軸線的第二連接管上，第二連接管上未設置側導氣管的部分具有以中心導氣管為中心并沿其周向排布的第二直孔，第一連接管上沿第一連接管的長度方向均勻排布有第三直孔。進一步地，上述各環形氣體分布管的橫截面為圓環形，且位于最內側的環形氣體分布管道和位于最外側的環形氣體分布管道的內徑大于位于中間的環形氣體分布管道的內徑。根據本技術的另一方面，還提供了一種漿態床反應器，包括上下設置的浴池和氣體緩沖器室，浴池內設置有上述的氣體分布器，氣體分布器的氣體分布管組固定在浴池的側壁上，氣體分布器的中心導氣管延伸至浴池的底壁。進一步地，上述漿態床本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種氣體分布器，所述氣體分布器包括：中心導氣管(280)；氣體分布管組(620)，以所述中心導氣管(280)為中心地設置在所述中心導氣管(280)的周圍，具有與外界相通的通氣孔(650)；連接管(630)，連接所述中心導氣管(280)和氣體分布管組(620)；其特征在于，所述中心導氣管(280)包括：進氣主管(281)，一端與所述連接管(630)連通；用于噴出周向回旋氣流的多個旋流噴管(282)，一端與所述進氣主管(281)的周壁相通，另一端為氣體出口。

【技術特征摘要】
1.一種氣體分布器，所述氣體分布器包括中心導氣管(280)；氣體分布管組(620)，以所述中心導氣管(280)為中心地設置在所述中心導氣管(280)的周圍，具有與外界相通的通氣孔(650)；連接管￠30)，連接所述中心導氣管(280)和氣體分布管組￠20)；其特征在于，所述中心導氣管(280)包括進氣主管(281)，一端與所述連接管(630)連通；用于噴出周向回旋氣流的多個旋流噴管(282)，一端與所述進氣主管(281)的周壁相通，另一端為氣體出口。2.根據權利要求1所述的氣體分布器，其特征在于，所述氣體分布管組(620)包括至少兩個同心設置的環形氣體分布管出22，623，624)，所述通氣孔(650)分布在各所述環形氣體分布管出22，623，624)的管壁上，并且孔口朝向下方設置；所述連接管(630)沿所述氣體分布管組(620)的徑向設置且連通各所述環形氣體分布管(622，623，624)；所述中心導氣管(280)的進氣主管(281)的下端為進氣開口，上端與所述連接管(630)連通；所述中心導氣管(280)的各所述旋流噴管(282)沿所述進氣主管(281)的周向均勻排布，且各所述旋流噴管(282)的氣體出口沿偏離所述進氣主管(281)的中心軸線的斜下方延伸。3.根據權利要求2所述的氣體分布器，其特征在于，所述旋流噴管(282)包括水平部分，沿所述進氣主管(281)的徑向延伸而連接到所述進氣主管(281)的側壁上；垂直部分，與所述水平部分遠離所述進氣主管(281)的一端連通并豎直向下延伸；傾斜部分，與所述垂直部分遠離所述水平部分的一端連通，且傾斜向下延伸，所述傾斜部分在水平面上的投影沿垂直于所述水平部分的方向延伸。4.根據權利要求2所述的氣體分布器，其特征在于，所述通氣孔(650)包括斜切孔(652)，所述斜切孔￠52)的側壁沿徑向由內向外均向逆時針方向或均向順時針方向傾斜延伸。5.根據權利要求4所述的氣體分布器,其特征在于,所述通氣孔(650)還包括第一直孔(651)，所述第一直孔￠51)的側壁沿豎直方向延伸，所述第一直孔￠51)與所述斜切孔(652)在各所述環形氣體分布管(622，623，624)上間隔排布。6.根據權利要求2所述的氣體分布器，其特征在于，所述氣體分布器還包括偶數個與所述連接管(630)連通的側導氣管(380)，所述側導氣管(380)相對于所述中心導氣管(280)兩兩對稱地設置在兩個所述環形氣體分布管(622，623，624)之間的所述連接管(630)上,且與所述中心導氣管(280)同方向延伸。7.根據權利要求6所述的氣體分布器，其特征在于，所述連接管(630)包括第一連接管￠31)，沿最外側的環形氣體分布管￠23)的內徑延伸，穿過所述氣體分布管(622，623，624)的中心將各所述環形氣體分布管(622，623，624)連通，所述中心導氣管(280)與所述第一連接管￠31)的中心連通；第二連接管￠32)，與所述第一連接管￠31)垂直，并設置在最外側的環形氣體分布管道(623)與最內側的環形氣體分布管道(622)之間，將各所述環形氣體分布管(622，623，624)連通，所述側導氣管(380)與所述第二連接管(632)連通。8.根據權利要求7所述的氣體分布器，其特征在于...

【專利技術屬性】
技術研發人員：唐煜，
申請(專利權)人：神華集團有限責任公司，中國神華煤制油化工有限公司，中國神華煤制油化工有限公司包頭煤化工分公司，
類型：實用新型
國別省市：