[发明专利]二甲醚反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种化工产品二甲醚的制备技术领域，尤其指二甲醚反应器。

背景技术

现有的二甲醚反应器是甲醇气相脱水制二甲醚装置的核心设备，反应器型式主要有：绝热式、多段冷激式、段间换热式、管壳式和远东冷管均温型。甲醇脱水制二甲醚是放热反应，降低催化剂层温升、保持催化剂下层较低温度，可提高甲醇脱水平衡转化率和反应出口二甲醚浓度，并有利于延长触媒使用寿命。催化剂(即指触媒)使用温度过高，不仅甲醇转化率低、催化剂空间产率低，而且还使副反应增加、原料甲醇消耗高，并加速催化剂结焦失活。

(1)绝热、段间换热或多段冷激反应器

绝热、段间换热或多段冷激式反应器，结构简单，催化剂内部不换热，存在催化剂层温差大，合成效率低，副产物高等问题。冷激气与反应气混合降温，稀释了DME(即指二甲醚)浓度，仅部分气量通过全催化剂层，催化剂使用效率低，同等生产能力下催化剂用量大。此类反应器进口温度260-270℃，有些厂催化剂底层初期温度就达370℃以上，温度调节范围小，催化剂层极易超温，整体活性很难提高，催化剂使用寿命短。

(2)管壳式反应器

结构类似于管壳式换热器，催化剂内部连续换热。在甲醇合成装置上应用效果明显，管内装催化剂，管外副产中压蒸汽，近似等温操作。甲醇脱水反应压力低，反应温度比甲醇合成反应高，管壳式DME采用导热油强制循环移出反应热，不能副产高品位蒸汽。导热油进行强制循环，不仅增加设备和运行费用，而且导热油在管外逆流换热很难实现催化剂层等温，反应效果虽比冷激和分段绝热反应好、但远不如其在甲醇合成装置上的使用效果。管壳式反应器仍存在催化剂装填量小、装卸困难、结构复杂等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种结构合理、触媒利用率及合成转化率高的二甲醚反应器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该二甲醚反应器，包括有壳体及与壳体相连通的进气管和合成气出气管，其特征在于：所述进气管从壳体的底部伸入壳体内与置于壳体内的下分气盒的进口相连通，而下气盒上分布的出口分别与竖向设置的上行冷管相连通，上行冷管的顶部与下行冷管相连通，且下行冷管的出口分别与上分气盒中的进口相连通，而上分气盒中的出口与中心管相连通，中心管的顶部出口与壳体内腔相连通，在中心管上方的壳体内设置有冷激气分布器，该冷激器分布器通过道管与壳体外的冷激气相连通，且在壳体的内腔内填充有触媒绝热体。

作为改进，所述上行冷管其每根上行冷管的顶部通过弯头与三根竖向设置的下行冷管相连通，该三根下行冷管的横截面呈三叉形。当然每根上行冷管的顶部也可与二、四、五根或更多根竖向设置的下行冷管相连通，具体可按要求而定。

再改进，所述上、下分气盒由整体分气盒通过分气盒隔板将分气盒分隔成互不相通的上分气盒和下分气盒，用槽钢固定在反应器内。

再改进，所述进气管其位于下分气盒下方的壳体内位置上，设置有能防止进气管由于热胀冷缩而破裂的膨胀节。

再改进，所述触媒绝热体依次分上触媒绝热层、触媒冷管层和触媒下绝热层。

再改进，所述触媒绝热体为三氧化二铝颗粒体，可添加适量的硫酸盐。

与现有技术相比，本发明的优点在于：a、触媒层可设上中下绝热层，床层(触媒绝热层)温度分布更为合理，尤其在上部床层需要迅速提温时，效果更明显；b、上下行冷管结构更为可靠，本上下行冷管分散成若干个冷管簇，各簇之间不受牵连，每个冷管簇上、下行冷管间通过上部弯头进行热补偿(每个冷管簇由一个上行冷管和三个或若干个下行冷管组成)，其结构比双环管式的单管折流上环管埋在触媒内的工况可靠得多；c、省去了双环管式单管折流冷管的引气管及与其相关的盖板填料函，结构简单，制造与安装内件要求降低，且有效地避免了因触媒筐盖板上填料泄漏造成床层平面温差大的事故，还易于更换内件；d、反应气全部通过触媒床层，触媒利用率高，合成转化率高。还有，本发明取消一般反应器的冷管型内件的上环管，冷管上端可随温度变化自由滑动，避免因应力集中导致冷管拉裂现象；上行冷管下端直接支撑在分气盒底板上，防止冷管重量导致分气盒隔板变形，分气盒底端用固定于反应器筒壁上的槽钢支撑，特别适用于大直径反应器；所以本发明具有结构更合理、触媒利用率和合成转化率高的特点。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2是图1中A-A线的剖视图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1和图2所示，本实施例的二甲醚反应器，包括有壳体1及与壳体1相连通的进气管7和合成气出气管8。所述进气管7从壳体1的底部伸入壳体1内与置于壳体1内的下分气盒6的进口相连通，且在进气管7位于下分气盒6下方的壳体1内位置上，设置有能防止进气管1由于热胀冷缩而破裂的膨胀节71。而下气盒6上分布的出口分别与竖向设置的上行冷管4相连通，上行冷管4的顶部与下行冷管41相连通，且下行冷管41的出口分别与上分气盒5中的进口相连通，而上分气盒5中的出口与中心管3相连通，中心管3的顶部出口与壳体1内腔相连通，在中心管3上方的壳体1内设置有冷激气分布器2，该冷激器分布器2通过道管与壳体1外的冷激气相连通，所述合成气出管8位于壳体1底部上，且在壳体1的内腔内填充有触媒绝热体(图中未画出)。该触媒绝热体依次分上触媒绝热层a、触媒冷管层b和触媒下绝热层c。触媒绝热体可优选为三氧化二铝颗粒体，另再添加适量的硫酸盐。触媒绝热体的分子结构为：r-Al₂O₃。如图2所示，上行冷管4其每根上行冷管的顶部通过弯头与三根竖向设置的下行冷管41相连通，该三根下行冷管41的横截面呈三叉形。当然上行冷管的顶部也可与更多根竖设置的下行冷管41相连通，具体可按要求而设计。如图1所示，本实施例的上下分气盒5、6由整体分气盒用槽钢固定在反应器内，通过分气盒隔板50将分气盒分隔成互不相通的上分气盒5和下分气盒6。