用於甲醇氣相催化脫水制二甲醚的列管換熱式均溫反應器的製作方法
2023-10-17 20:22:19 1
專利名稱：用於甲醇氣相催化脫水制二甲醚的列管換熱式均溫反應器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及裝填催化劑的反應器。具體涉及甲醇氣相催化脫水制二甲 醚的新型的列管換熱式均溫反應器。
背景技術：
二甲醚(Dimethyl Ether,縮寫DME)在常溫常壓狀態下是一種無色、無毒 氣體，可經壓縮為液體。是重要的有機化工原料和化學中間體，可用於氣霧劑、 製冷劑、烷基化劑、製藥、化妝品、染料等行業。二甲醚對大氣臭氧層無損害， 在大氣對流層極易降解，是氟氯烴的良好替代品。
二甲醚為含氧化合物，燃燒充分、不析炭、幾乎無殘留物及廢氣汙染，在 車用燃料(尤其是柴油)和民用液化氣燃料的替代品或添加劑方面，面臨良好 的市場前景，"有潔淨環保燃料"之稱。
目前國內生產二甲醚的主要方法是甲醇蒸汽在裝填Y -AL203等催化劑的多 段冷激式反應器內，甲醇氣相催化脫水生成二甲醚。專利95113028.5公開了
這種生產工藝採用甲醇蒸汽分段進入多段冷激式反應器中，利用多段進入的
原料冷甲醇蒸汽吸收上一段反應熱使反應式器內溫度不致大幅升高，同時利用 控制進入每段催化劑床層的原料甲醇的量來控制了每一段的反應強度，使反應 能得以控制，溫度可以穩定在一定範圍。
但是多段冷激式反應器有不可避免的缺陷在多段冷激式反應器內。催化 劑床層溫度呈鋸齒形波動，在每段催化劑床層的下部溫度較高，時常發生超出 設定溫度範圍而超溫，恰恰正是這種每段催化劑下層溫度較高和超溫現象，不
僅導致超溫區域催化劑受損使催化劑性能下降而壽命變短，而且還導致較高溫 度及超溫區域的付反應增多。導致付產物增多的付反應主要就在每段催化劑下 層的超溫區域。
在甲醇脫水制二甲醚的多段冷激式反應器中的主要反應是-
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該反應為較強的放熱反應。降低溫度有利於提高甲醇單程轉化率；但降低 溫度不利於提高反應速度。當使用Y -AL203型催化劑時合理的溫度範圍應為300 °C。當反應溫度超出30(TC後，甲醇的轉化率提高很小，但付反應明顯增多，選 擇性明顯下降；當反應溫度超出35(TC以上時，付反應就更為劇烈，選擇性急劇
下降。已知的付反應有
甲醇脫氫反應CH3OH — CO+2H2
CH3OH — HCHO + H2 變換反應 CO + H20 — C02 + H2
甲烷化反應 CO + 3H2 — CH4 + H20
C02 + 4H2 — CH4+2H20 二甲醚脫水生成烯烴反應l/2CH3OCH3 —卡CH2 士 + 1/2 H20
(該反應正是由二甲醚製取烯烴的中間過渡反應)
"(CH2 )"具有很強的耦聯性，並迅速產生如下輕質烯烴:
2— CH2 = CH2 (乙烯)
3 "(CH2)" — CH2= CH-CH3 (丙烯) "CH2— CH2= CH-CH2-CH3 (丁烯-1)
4 4CH2—— CH3-CH = CH-CH3(丁烯-2) 等等
在以Y-AL203型催化劑裝填的冷激式反應器中，由於局部區域溫度較高而 發生了上述反應，已檢測到的並且必須列入物料平衡的付產物有H2， CO, CO 2，
CH4， C2H4;已檢測到未列入物料平衡的有丙烯(C3H6)、 丁烯(C4H8)等； 原料甲醇中還含有微量甲醛(HCH0)、甲酸(HC00H)，經冷激式反應器後，甲醛
和甲酸亦有所增加，並且全部進入排放廢水中，給設備腐蝕及環保增加了不安 全因素。
由於付反應的原因，增大了原料消耗，而且增加了後續的分離過程的難度。 實用新型CN2621805Y採用一種管殼外冷-絕熱複合式固定床催化反應器，將
絕熱與換熱組合在一起雖有一定優點，但形成了一個較複雜的設備組合，對於反
應熱不太大的甲醇脫水制二甲醚反應是不必要的，而且在絕熱反應段仍存在反
應溫度波動無法有效控制的手段。
發明內容
本實用新型的目的是提供一種用於甲醇氣相催化脫水制二甲醚的列管換熱 式均溫反應器。該反應器結構簡單，能有效保持反應器中催化劑床層的溫度基本 恆定而大幅減少付反應的發生，達到穩定運行、節能降耗的效果。
甲醇脫水生成二甲醚是較強的放熱反應。保證反應基本恆定，不使其發生 局部超溫而控制並減少付反應，是保證穩定生產、節能降耗的關鍵。
本實用新型解決上述問題所採取的技術方案如下
1、 該反應器為園筒形、列管換熱式反應容器，上管板與下管板之間為列管 式換熱反應段，列管管內裝填催化劑。
2、 該反應器頂部設置了氣體分布器，以利於進口氣體的均勻分布；而在該 反應的底部設置了出口氣體收集器，以保證出口氣體不攜帶固體雜質。
3、 在出口氣體收集器與下管板之間填充兩種不同規格的耐火球，以較好支
承列管管內的催化劑。
本實用新型可達到較為理想的使甲醇氣相催化脫水制二甲醚的反應溫度在
15(TC—35CrC範圍內指定的反應溫度區。克服了冷激式反應器內溫度呈鋸齒形 波動的現象。大幅度減少了付反應和付產物的發生，因而達到了節能降耗、降 低成本的效果。
附圖為用於甲醇氣相催化脫水制二甲醚的列管換熱式均溫反應器。 1.用於甲醇氣相催化脫水制二甲醚的列管換熱式均溫反應器件號說明
件號l:氣體分布器
件號2:上管板
件號3:反應管
件號4:催化劑
件號5:筒體
件號6:折流板
件號7:下管板
件號8:氣體出口收集器
2.用於甲醇氣相催化脫水制二甲醚的列管換熱式均溫反應器管口說明
Nl:氣體進口 N2:氣體出口
N3:飽和水入口，或預熱原料甲醇入口 N4:飽和水/汽出口、或預熱原料甲醇出口
具體實施方式
實施例1: 使用如說明書附圖的列管換熱式均溫反應器，用於甲醇氣相催化脫水制二
甲醚裝置(10000噸/年)。
操作溫度管內30(TC士1(TC
管外預熱甲醇70。C—186°C 操作壓力管內1.0 MPa (反應氣體)
管外 1. 1 MPa (甲醇) 催化劑裝填在管內粒度0 3—5X5—8mm， 2.3m:' 反應管286根 045X2 mm 反應器直徑X反應器總高lmX10m 使用效果反應溫度能基本恆定在300°。±81:範圍內-
權利要求1、一種用於甲醇氣相催化脫水制二甲醚的列管換熱式均溫反應器，其特徵是該反應器為園筒形、列管換熱式反應容器，上管板與下管板之間為列管式換熱反應段，列管管內裝填催化劑；該反應器頂部設置了氣體分布器，以利於進口氣體的均勻分布；而在該反應的底部設置了出口氣體收集器，以保證出口氣體不攜帶固體雜質。
專利摘要用於甲醇氣相催化脫水制二甲醚的列管換熱式均溫反應器。所屬技術領域涉及裝填催化劑的反應器。本實用新型提供的用於甲醇催化脫水制二甲醚的列管換熱式均溫反應器，能維持反應器內的反應溫度基本恆定，與多段冷激式反應器相比，避免了鋸齒形的溫度波動，能大幅減少副反應和副產物，達到節能降耗、降低運行成本。
文檔編號C07C41/00GK201071346SQ20062003303
公開日2008年6月11日 申請日期2006年2月10日 優先權日2006年2月10日
發明者惠 劉, 汪榮華 申請人:汪榮華;劉 惠