多段式列管反應器及利用該反應器制備化合物的方法技術

本發明專利技術揭示了一種多段式列管反應器及利用該反應器制備化合物的方法，所述反應器包括殼體，殼體的一端設有反應物入口，另一端設有反應物出口；殼體內設有第一管板、第二管板、列管；所述殼體、上管板、列管、下管板圍成的一個反應器殼程空間被一個或多個分隔機構分成若干個獨立的殼程空間，獨立的殼程空間作為獨立的冷卻區域，冷卻區域的排列走向與列管的設置方向相同；列管被分隔機構劃分為若干區域，若干區域分別設置于對應的冷卻區域中；所述冷卻區域輸入的冷量根據其距反應物入口的距離變化而變化，冷卻區域距離反應物入口越近，其輸入的冷量越多。本發明專利技術可提高反應器的反應收率，同時提高反應器制造、安裝的經濟性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于化工設備
，涉及ー種反應器，尤其涉及一種多段式列管反應器；同時本專利技術還涉及利用該反應器制備化合物的方法。
技術介紹
環氧化反應器是雙氧水氧化丙烯合成環氧丙烷裝置中的關鍵設備。雙氧水和丙烯等原料混合物由底部進入反應器，經過裝有催化劑的列管，在列管中反應生成的反應物為環氧丙烷和少量副產物，反應物由頂部流出反應器。此反應為強烈放熱反應，且原料混合物剛接觸列管下部催化劑時反應最為劇烈，沿列管從下到上，反應物濃度上升，原料混合物濃度下降，反應放熱也隨之減少，反應熱由流過列管與殼體之間的冷卻介質帶走。如果反應熱不能及時被帶走，列管內的熱量積聚溫度上升，副反應加劇造成副產物增加，反應物中環氧丙烷的收率下降。圖1是現有的一種環氧化反應器的結構示意圖。所述反應器包括殼體12，以及設置于殼體12中的上管板4、下管板10、列管5 ;殼體12的一端設置反應物入口 1，另一端設置反應物出ロ 2。列管5的底部設有支承件11，在列管5內支承件11上方從下至上分別設有惰性瓷球9、加入惰性瓷球的催化劑7、催化劑6。在列管5下部催化劑中加入惰性瓷球即減少催化劑量，以降低原料混合物剛接觸列管下部催化劑時反應的劇烈程度。本方案的缺陷在于:①在列管尺寸相同的情況下，減少了催化劑的有效裝載量；②反應溫度難以控制。圖2是現有的另ー種環氧化反應器的結構示意圖。所述反應器包括三個串聯的反應器，每個反應器均設有相應的冷卻介質入口 81、82、83及冷卻介質出口 21、22、23。該方案在保證催化劑裝填量的情況下，將反應器分解為三個串聯的反應器，冷卻介質分為三股，第一冷卻介質的冷量最大，第二冷卻介質的冷量其次，第三冷卻介質的冷量最小，以滿足原料混合物剛接觸列管下部催化劑時反應最為劇烈、需要帶走的反應熱最多的要求。本方案的缺陷在于:①消耗鋼材量大，零部件數量約增加2倍，制造安裝非常繁瑣；②裝卸催化劑工作量増大流體通過催化劑層的總阻カ降増大。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是:提供一種多段式列管反應器，可提高反應器的反應收率，同時提高反應器制造、安裝的經濟性。此外，本專利技術還提供ー種利用上述多段式列管反應器制備化合物的方法，可提高反應器的反應收率，同時提高反應器制造、安裝的經濟性。為解決上述技術問題，本專利技術采用如下技術方案:—種多段式列管反應器，所述反應器包括殼體，殼體的一端設有反應物入口，另ー端設有反應物出口 ；殼體內設有第一管板、第二管板、列管，列管設置于第一管板、第二管板之間，第一管板靠近反應物入口設置，第二管板靠近反應物出口設置，列管內設有催化劑；所述殼體、上管板、列管、下管板圍成的一個反應器殼程空間被ー個或多個分隔機構分成若干個獨立的殼程空間，獨立的殼程空間作為獨立的冷卻區域，冷卻區域的排列走向與列管的設置方向相同；列管被分隔機構劃分為若干區域，若干區域分別設置于對應的冷卻區域中；所述冷卻區域分別設有冷卻介質入口、冷卻介質出口，用以冷卻列管的各個區域；冷卻區域輸入的冷量根據其距反應物入口的距離變化而變化，冷卻區域距離反應物入口越近，其輸入的冷量越多。作為本專利技術的一種優選方案，所述第一管板與反應物入口之間的區域形成反應物入口腔體，第二管板與反應物出口之間的區域形成反應物出口腔體；所述列管的入口及出ロ分別連接反應物入口腔體、反應物出口腔體。作為本專利技術的一種優選方案，所述分隔機構包括隔板及設置于隔板周邊的疊片式彈黃S封圈。作為本專利技術的一種優選方案，所述殼體位于第一管板、第二管板之間的部分被兩個分隔機構分隔成三個冷卻區域。作為本專利技術的一種優選方案，所述列管的下部設有惰性瓷球，惰性瓷球上方設置催化劑。作為本專利技術的一種優選方案，所述反應器用于雙氧水氧化丙烯合成環氧丙烷。ー種上述多段式列管反應器制備化合物的方法，所述方法包括如下步驟:原料混合物由反應物入口進入反應器，經過裝有催化劑的列管，在催化劑的作用下進行強烈放熱化學反應，且原料混合物剛接觸列管入口一端催化劑時反應最為劇烈；從列管入ロ到出口，反應物濃度上升，原料混合物濃度下降，反應放熱也隨之減少，生成的反應物從反應物出ロ流出反應器；同時，分別從各個冷卻區域的冷卻介質入ロ向各個冷卻區域通入冷卻介質，用以冷卻列管的對應區域，帶走反應釋放的熱量；各冷卻區域輸入的冷量根據其距反應物入口的距離變化而變化，冷卻區域距離反應物入口越近，其輸入的冷量越多。作為本專利技術的一種優選方案，所述方法為利用雙氧水氧化丙烯合成環氧丙烷的方法。本專利技術的有益效果在于:本專利技術提出的，用隔板和疊片式彈簧密封圈將反應器殼體、上管板、列管和下管板圍成的ー個反應器殼程空間分成三個(或更多)獨立的殼程空間，調節和控制流經三個殼程空間的冷卻介質帶走的反應熱，使整根列管內的溫度趨于一致，列管內的化學反應平穩，副反應生成的副產物少，環氧丙烷的收率大大提高。疊片式彈簧密封圈既能滿足三個獨立的殼程空間的分隔密封要求，又不受列管和殼體熱膨脹差的影響；消耗的鋼材少，零部件數量少，制造、安裝簡單。本專利技術克服了現有環氧化反應器在列管尺寸相同的情況下，催化劑的有效裝載量少、反應溫度難以控制、消耗鋼材量大、零部件數量多、制造安裝繁瑣、裝卸催化劑工作量大、流體通過催化劑層的總阻力降大的缺點。附圖說明圖1為現有列管反應器的結構示意圖。圖2為現有列管反應器的另ー結構示意圖。圖3為本專利技術列管反應器的結構示意圖。圖4為本專利技術列管反應器分隔機構的結構示意圖。具體實施例方式下面結合附圖詳細說明本專利技術的優選實施例。實施例一請參閱圖3，本專利技術掲示了一種多段式列管反應器，所述反應器包括殼體12，殼體12的一端設有反應物入口 1，另一端設有反應物出ロ 3 ;殼體12內設有第一管板10、第二管板4、列管5,列管5設置于第一管板10、第二管板4之間,第一管板10靠近反應物入ロ I設置，第二管板4靠近反應物出ロ 3設置。列管5內主要設有催化劑6，當然，列管5底部還設有支承件11，支承件11上方設有惰性瓷球9。所述第一管板10與反應物入口 I之間的區域形成反應物入口腔體，第二管板4與反應物出ロ 3之間的區域形成反應物出口腔體；所述列管5的入口及出ロ分別連接反應物入口腔體、反應物出口腔體。所述殼體12、上管板10、列管5、下管板4圍成的一個反應器殼程空間被兩個分隔機構分成三個獨立的殼程空間，獨立的殼程空間作為獨立的冷卻區域。請參閱圖4，分隔機構包括隔板13及設置于隔板周邊的疊片式彈簧密封圈14。冷卻區域的排列走向與列管5的設置方向相同，如圖3所示，列管5縱向放置，冷卻區域也是縱向(上下)設置；列管5被分隔機構劃分為若干區域，若干區域分別設置于對應的冷卻區域中。本實施例中，所述殼體位于第一管板、第二管板之間的部分被兩個分隔機構分隔成三個冷卻區域。各冷卻區域分別設有冷卻介質入口 81、82、83及冷卻介質出口 21、22、23，用以冷卻列管5的各個區域；冷卻區域輸入的冷量根據其距反應物入口的距離變化而變化，冷卻區域距離反應物入口 I越近，其輸入的冷量越多。具體地，第一冷卻介質由第一冷卻介質入口 81流入，從第一冷卻介質出ロ 21流出，其輸入的冷量最大，帶走的熱量最多。第二冷卻介質由第二冷卻介質入口 82流入，從第ニ冷卻介質出口 22流出，其輸入的冷量和帶走的熱量其次。第三冷卻介本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多段式列管反應器，其特征在于，所述反應器包括殼體，殼體的一端設有反應物入口，另一端設有反應物出口；殼體內設有第一管板、第二管板、列管，列管設置于第一管板、第二管板之間，第一管板靠近反應物入口設置，第二管板靠近反應物出口設置，列管內設有催化劑；所述殼體、上管板、列管、下管板圍成的一個反應器殼程空間被一個或多個分隔機構分成若干個獨立的殼程空間，獨立的殼程空間作為獨立的冷卻區域，冷卻區域的排列走向與列管的設置方向相同；列管被分隔機構劃分為若干區域，若干區域分別設置于對應的冷卻區域中；所述冷卻區域分別設有冷卻介質入口、冷卻介質出口，用以冷卻列管的各個區域；冷卻區域輸入的冷量根據其距反應物入口的距離變化而變化，冷卻區域距離反應物入口越近，其輸入的冷量越多。

【技術特征摘要】
1.一種多段式列管反應器,其特征在于，所述反應器包括殼體，殼體的一端設有反應物入口，另一端設有反應物出口 ；殼體內設有第一管板、第二管板、列管，列管設置于第一管板、第二管板之間，第一管板靠近反應物入口設置，第二管板靠近反應物出口設置，列管內設有催化劑； 所述殼體、上管板、列管、下管板圍成的一個反應器殼程空間被ー個或多個分隔機構分成若干個獨立的殼程空間，獨立的殼程空間作為獨立的冷卻區域，冷卻區域的排列走向與列管的設置方向相同；列管被分隔機構劃分為若干區域，若干區域分別設置于對應的冷卻區域中； 所述冷卻區域分別設有冷卻介質入口、冷卻介質出口，用以冷卻列管的各個區域；冷卻區域輸入的冷量根據其距反應物入口的距離變化而變化，冷卻區域距離反應物入口越近，其輸入的冷量越多。2.根據權利要求1所述的多段式列管反應器，其特征在于: 所述第一管板與反應物入口之間的區域形成反應物入口腔體，第二管板與反應物出口之間的區域形成反應物出口腔體；所述列管的入口及出口分別連接反應物入口腔體、反應物出口腔體。3.根據權利要求1所述的多段式列管反應器，其特征在于: 所述分隔機構包括隔板及設置于隔板周邊的疊片式彈簧密封圏。4.根據...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳超，李艷明，周惠萍，頰瑩琰，汪揚，馮成紅，黃曉霞，包志良，楊建平，
申請(專利權)人：中石化上海工程有限公司， 中石化煉化工程集團股份有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31