板式催化反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種板式催化反應(yīng)器，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中采用固定床列管式反應(yīng)器或圓弧/橢圓弧的波形板結(jié)構(gòu)反應(yīng)器存在的傳熱效果差、催化劑層局部易發(fā)生“飛溫”現(xiàn)象、導(dǎo)致催化劑使用壽命縮短的問題。本發(fā)明通過采用一種板式催化反應(yīng)器，反應(yīng)器內(nèi)部以固定的間隔并列地排列多塊傳熱板，相鄰兩塊傳熱板的波形板凹面與凸面對置排列，形成一組傳熱板，該組傳熱板形成的內(nèi)部空間作為催化劑填充空間，所述該組傳熱板與相鄰的另一組傳熱板之間形成的空隙通道作為傳熱介質(zhì)流通空間，且相鄰兩組傳熱板交錯布置；其中，所述每塊傳熱板的凸面結(jié)構(gòu)為多邊形，邊數(shù)為2~8的技術(shù)方案較好地解決了上述問題，可用于制備化學(xué)產(chǎn)品的工業(yè)生產(chǎn)中。
【專利說明】板式催化反應(yīng)器
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種板式催化反應(yīng)器。
技術(shù)背景
[0003]化學(xué)工業(yè)是屬于知識和資金密集型的行業(yè)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，逐步發(fā)展為一個多行業(yè)、多品種的生產(chǎn)部門，出現(xiàn)了一大批綜合利用資源和規(guī)模大型化的化工企業(yè)；化學(xué)工業(yè)也是國民經(jīng)濟(jì)中的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一。化學(xué)反應(yīng)器是化工廠的核心部分，目前95%以上的化學(xué)反應(yīng)是通過催化反應(yīng)器來完成的。如:雙氧水法制環(huán)氧丙烷(簡稱HPPO法)工藝屬近幾年國際上剛剛進(jìn)入工業(yè)化應(yīng)用的節(jié)能環(huán)保型工藝技術(shù)；該技術(shù)中的雙氧水與丙烯在催化劑作用下的合成反應(yīng)是環(huán)氧丙烷生產(chǎn)過程中的核心工藝，目前該工藝的反應(yīng)過程是在列管內(nèi)裝有鈦硅分子篩催化劑列管式固定床反應(yīng)器中進(jìn)行的。
[0004]CN 201220569603.X涉及了一種新型焊接式板式換熱器，它通過設(shè)置在正方形四角均有對稱凹進(jìn)缺口的波紋板片，將相鄰兩板片互為旋轉(zhuǎn)90°，由于板束與邊框彎板直接焊接，減少了內(nèi)部空間，具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、節(jié)能降耗等優(yōu)點(diǎn)；但此專利只涉及到換熱器的板式結(jié)構(gòu)，無法在換熱板與換熱板之間填充催化劑，故不能在反應(yīng)器方面得到應(yīng)用。
[0005]CN 200380100785.X涉及一種新型板式催化反應(yīng)器，通過高效率地控制催化劑層內(nèi)的溫度分布，提供可期待提高反應(yīng)效果及延長催化劑壽命的板式催化反應(yīng)器，但此專利采用圓弧或橢圓弧的波形板結(jié)構(gòu)，雖然比列管式反應(yīng)器有所進(jìn)步，但是仍然存在化學(xué)反應(yīng)過程中的傳熱困難，催化劑局部易發(fā)生“飛溫”現(xiàn)象，從而導(dǎo)致催化劑使用壽命縮短等問題。
[0006]本發(fā)明有針對性的解決了該問題。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中采用固定床列管式反應(yīng)器或圓弧/橢圓弧的波形板結(jié)構(gòu)反應(yīng)器存在的傳熱效果差、催化劑層局部易發(fā)生“飛溫”現(xiàn)象、導(dǎo)致催化劑使用壽命縮短的問題，提供一種新的板式催化反應(yīng)器。該反應(yīng)器用于制備化學(xué)產(chǎn)品的工業(yè)生產(chǎn)中，具有傳熱效果好、“飛溫”現(xiàn)象少、催化劑使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)。
[0009]為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種板式催化反應(yīng)器，設(shè)有原料入口、產(chǎn)品出口、傳熱介質(zhì)入口、傳熱介質(zhì)出口，反應(yīng)器內(nèi)部以固定的間隔并列地排列多塊傳熱板，相鄰兩塊傳熱板的波形板凹面與凸面對置排列，形成一組傳熱板，該組傳熱板形成的內(nèi)部空間作為催化劑填充空間，所述該組傳熱板與相鄰的另一組傳熱板之間形成的空隙通道作為傳熱介質(zhì)流通空間，且相鄰兩組傳熱板交錯布置；其中，所述每塊傳熱板的凸面結(jié)構(gòu)為多邊形，邊數(shù)為2?8。
[0010]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述傳熱板通過焊接的方式固定在反應(yīng)器壁上。[0011 ] 上述技術(shù)方案中,優(yōu)選地,所述傳熱介質(zhì)流動方向與原料流動方向形成逆流。
[0012]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述每塊傳熱板的凸面或凹面結(jié)構(gòu)為三角形、梯形、矩形、五邊形、六邊形中的一種，更優(yōu)選地為梯形或矩形。
[0013]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述每塊傳熱板除了在反應(yīng)器壁焊接處接觸外，其它位置互不接觸。
[0014]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述催化劑填充空間與傳熱介質(zhì)流通空間通過換熱板實(shí)現(xiàn)隔離。
[0015]本發(fā)明涉及的高傳熱效率的板式催化反應(yīng)器能夠有效提高化學(xué)反應(yīng)的傳熱效率，其設(shè)備傳熱阻力小、傳熱速率快，傳熱系數(shù)K值從現(xiàn)有技術(shù)的300-500 w/m2k提高到1000-2000 w/m2k之間，減少“飛溫”現(xiàn)象，防止催化劑局部過熱損傷，從而將現(xiàn)有技術(shù)催化劑的平均使用壽命從3.0年延長到4.0年，取得了較好的技術(shù)效果。
[0016]【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明所述反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]1、2為傳熱板；3、4為催化劑填充空間；5為傳熱介質(zhì)流通空間；6為傳熱板組。
[0019]下面通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述，但不僅限于本實(shí)施例。
[0020]
【具體實(shí)施方式】
[0021]【實(shí)施例1】
將本發(fā)明涉及的高傳熱效率的板式催化反應(yīng)器用于生產(chǎn)規(guī)模為10萬噸/年HPPO裝置的環(huán)氧化反應(yīng)，采用鈦硅分子篩催化劑，在板式催化反應(yīng)器中，丙烯、雙氧水、甲醇等工藝物料流經(jīng)填滿催化劑的板片間進(jìn)行充分的反應(yīng)。反應(yīng)器內(nèi)部以固定的間隔并列地排列多塊傳熱板，相鄰兩塊傳熱板的波形板凹面與凸面對置排列，形成一組傳熱板，該組傳熱板形成的內(nèi)部空間作為催化劑填充空間，該組傳熱板與相鄰的另一組傳熱板之間形成的空隙通道作為傳熱介質(zhì)流通空間，且相鄰兩組傳熱板交錯布置。每塊傳熱板的凸面或凹面結(jié)構(gòu)為梯形。循環(huán)冷卻水在傳熱介質(zhì)流通空間中與工藝物流方向逆向流動，有效的控制了反應(yīng)溫度，避免“飛溫”現(xiàn)象，防止催化劑局部過熱損傷。板式催化反應(yīng)器的操作壓力為1.SMPaG ;催化反應(yīng)器的操作溫度為65°C，反應(yīng)的總傳熱系數(shù)K從原來的300 w/m2k提高到1500 w/m2k,催化劑的平均使用壽命延長到4.0年。
[0022]【實(shí)施例2】
將本發(fā)明涉及的高傳熱效率的板式催化反應(yīng)器用于生產(chǎn)規(guī)模為1500噸/年環(huán)氧乙烷催化水合制乙二醇E0/EG中試裝置，該催化水合工藝采用有機(jī)/無機(jī)復(fù)合材料催化劑，可降低進(jìn)料中的水合比，提高乙二醇選擇性。反應(yīng)器內(nèi)部以固定的間隔并列地排列多塊傳熱板，相鄰兩塊傳熱板的波形板凹面與凸面對置排列，形成一組傳熱板，該組傳熱板形成的內(nèi)部空間作為催化劑填充空間，該組傳熱板與相鄰的另一組傳熱板之間形成的空隙通道作為傳熱介質(zhì)流通空間，且相鄰兩組傳熱板交錯布置。每塊傳熱板的凸面或凹面結(jié)構(gòu)為矩形。循環(huán)冷卻水在傳熱介質(zhì)流通空間中與工藝物流方向逆向流動，有效的控制了反應(yīng)溫度，避免“飛溫”現(xiàn)象，防止催化劑局部過熱損傷。進(jìn)料水合比值為8，環(huán)氧乙烷轉(zhuǎn)化率達(dá)99.5%，乙二醇選擇性93.0%，反應(yīng)的總傳熱系數(shù)K從原來的500 w/m2k提高到1800 w/m2k,催化劑的平均使用壽命延長到本發(fā)明的4.0年。
[0023]【比較例1】
按照實(shí)施例1所述的條件，由于HPPO工業(yè)裝置對催化劑裝填的特殊要求，無法使用圓弧或橢圓弧的波形板結(jié)構(gòu)反應(yīng)器。HPPO裝置采用固定床列管式反應(yīng)器，其催化劑的平均使用壽命為3.0年。
[0024]【比較例2】
按照實(shí)施例2所述的條件，由于E0/EG中試裝置對催化劑裝填的特殊要求，無法使用圓弧或橢圓弧的波形板結(jié)構(gòu)反應(yīng)器。E0/EG中試裝置，采用現(xiàn)有技術(shù)固定床列管式反應(yīng)器，其催化劑的平均使用壽命為3.0年。
【權(quán)利要求】
1.一種板式催化反應(yīng)器，設(shè)有原料入口、產(chǎn)品出口、傳熱介質(zhì)入口、傳熱介質(zhì)出口，反應(yīng)器內(nèi)部以固定的間隔并列地排列多塊傳熱板，相鄰兩塊傳熱板的波形板凹面與凸面對置排列，形成一組傳熱板，該組傳熱板形成的內(nèi)部空間作為催化劑填充空間，所述該組傳熱板與相鄰的另一組傳熱板之間形成的空隙通道作為傳熱介質(zhì)流通空間，且相鄰兩組傳熱板交錯布置；其中，所述每塊傳熱板的凸面結(jié)構(gòu)為多邊形，邊數(shù)為2?8。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述板式催化反應(yīng)器，其特征在于所述傳熱板通過焊接的方式固定在反應(yīng)器壁上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述板式催化反應(yīng)器，其特征在于所述傳熱介質(zhì)流動方向與原料流動方向形成逆流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述板式催化反應(yīng)器，其特征在于所述每塊傳熱板的凸面結(jié)構(gòu)或凹面為三角形、梯形、矩形、五邊形、六邊形中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述板式催化反應(yīng)器，其特征在于所述每塊傳熱板的凸面或凹面結(jié)構(gòu)為梯形或矩形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述板式催化反應(yīng)器，其特征在于所述每塊傳熱板除了在反應(yīng)器壁焊接處接觸外，其它位置互不接觸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述板式催化反應(yīng)器，其特征在于所述催化劑填充空間與傳熱介質(zhì)流通空間通過換熱板實(shí)現(xiàn)隔離。
【文檔編號】B01J8/02GK103446956SQ201310411666
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】楊建平, 葉志一, 白玫, 何琨 申請人:中石化上海工程有限公司, 中石化煉化工程（集團(tuán)）股份有限公司