[发明专利]一种新型的甲醇合成塔

说明书

技术领域

本发明属于化工设备，尤其涉及一种甲醇合成设备。

背景技术

甲醇是一种具有多种用途的基本有机化工产品，除了在化工方面的多种应用外，它还可以作为清洁燃料在汽车中代替汽油或汽油混掺使用，以甲醇为燃料的燃料电池也即将问世，此外，甲醇是较好的人工合成蛋白的原料，由于世界石油供应不稳定等因素的影响以及世界能源危机与交通运输业蓬勃发展形成了极度尖锐的矛盾，利用甲醇、二甲醚等清洁燃料部分替代汽油、茶油、液化石油气，其燃烧热值高、挥发性好且燃烧气体毒物排放量低，在工业上和民用上具有较大的应用潜力。

甲醇合成塔是甲醇生产的心脏设备，在结构、材料、操作等方面都有严格的要求，而甲醇合成塔设计的关键技术之一是要高效移走和利用甲醇合成反应放出的热量。

目前，国内外应用较广的为管壳式反应器，（即甲醇合成气走反应器管程，在反应管内的催化剂床层上进行反应，反应管束一般固定在上下管板上。上下管板分别焊接在壳体上。在生产过程中，由于反应管束和管板、壳体制造材料不同以及温度不同形成膨胀差，使管板和壳体以及反应管束和管板的连接处产生较大的温差应力，容易造成反应管束破裂，造成反应气体泄露，减少设备使用寿命，产生生产事故），管内装催化剂，管外充满中压沸腾水进行换热。合成反应几乎是在等温条件下进行的，反应器能除去有效的热量，可允许较高的CO含量气体，采用低循环气流并限制最高反应温度，使反应等温进行，单程转化率高，杂质生成少等优点，单这种类型的反应器结构复杂，上下管板处连接点和焊点多，制作困难，为了防止壳体和管板、反应管之间焊接热应力，对材料及制造方面的要求较高，投资高，且装卸催化剂不方便，塔径大，运输困难。此外，还有套管式反应器、绝热等温混和反应器、螺旋管反应器等均存在结构复杂，要求的材质等级高，造价大，制造安装困难等缺点，不利于推广应用。

发明内容

本发明的目的在于：提出一种新型的甲醇合成塔，既可以解决反应管束劈裂的问题，又可以充分利用甲醇合成反应放出的热量，且结构简单、制造成本低、对反应器材质要求相对于目前通用的甲醇反应器材质要求低、触媒装卸容易、制造安装简单。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种新型的甲醇合成塔，包括反应器壳体、连通所述反应器壳体内外的原料气进气气体均布系统和反应气出气气体均布系统、堆放于所述反应器壳体内并置于所述原料气进气气体均布系统和反应气出气气体均布系统之间的催化剂床层，以及连通所述反应器壳体内外并置于所述催化剂床层内的换热器，所述换热器内通有换热介质。

本发明装置采用了合成气通过气体均布系统，在催化剂床层上进行反应，同时又在催化剂床层内的换热器内产生中低压蒸汽迅速有效地带走反应热的结构方式，既可以解决反应管束劈裂的问题，又同时高效移走甲醇合成反应放出的热量，使得其内反应可以充分有效地进行，另外该方式还可以进一步利用甲醇合成反应放出的热量，该装置反应充分、效率高、能量利用率高。

作为优选方式，所述原料气进气气体均布系统和/或反应气出气气体均布系统包括相连通的气体均布管路和多孔气体分布装置，所述气体均布管路连通所述反应器壳体内外，所述多孔气体分布装置置于所述反应器壳体内。

上述气体均布管路和多孔气体分布装置的两级设置，可以更有效地实现原料气的有效分散和均匀分布，反应气的充分、有效回收，使得催化床层的反应可以更充分、高效地进行。

作为优选方式，所述多孔气体分布装置为在反应器壳体中对称布置的呈半圆形弧面的多孔板件。作为优选方式，所述多孔板件由烧结金属多孔材料制成。

上述对称布置的呈半圆形弧面的多孔板件的设置，使得原料气和反应气，进出催化剂床层更充分和均匀，有利于反应更充分、高效地进行。

作为优选方式，所述原料气进气气体均布系统的气体均布管路包括原料气进气管、与原料气进气管连通并向其侧边横向延伸的原料气集气管、原料气集气管上连通的若干原料气竖支管，以及每一原料气竖支管上连通的若干原料气横支管，所述原料气横支管连通所述反应器壳体内外并与所述多孔气体分布装置连通。

作为优选方式，所述反应气出气气体均布系统的气体均布管路包括反应气出气管、与反应气出气管连通并向其侧边横向延伸的反应气集气管、反应气集气管上连通的若干反应气竖支管，以及每一反应气竖支管上连通的若干反应气横支管，所述反应气横支管连通所述反应器壳体内外并与所述多孔气体分布装置连通。