[发明专利]一种管壳式反应器的催化剂卸载系统及卸载方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种管壳式反应器的催化剂卸载系统及卸载方法，属于化工技术领域，尤其适合应用于甲醇合成生产中的甲醇合成反应器即甲醇塔及甲醇合成反应的塔内流程。

背景技术

甲醇合成反应为强放热可逆反应，主要反应式如下:

∆H_R1=-76519.5-49.2909T-0.29303×10^-1T²+0.170052×10^-3T³-0.191925×10^-6T⁴+0.79347×10^-10T⁵（J/mol）

∆H_R2=－37858.2－22.666T-0.11831T²+0.2861136×10^-3T³-0.275945×10^-6T⁴+0.1063241×10^-9T⁵（J/mol）

甲醇合成反应是在催化剂上进行的复杂、可逆化学反应，没有催化剂甲醇合成反应几乎不能进行。对不同的催化剂，使用温度范围是不同的。现代甲醇合成催化剂多为低压低温铜锌铝系催化剂，其反应压力为4.0MPa~10MPa，反应温度为210℃~280℃。由上可知，未反应气必须先预热至210℃，反应过程中温度上升大，放热量大，每反应1%CO合成甲醇引起温升约32℃，但是温升不能过高，应控制在280℃以内，超过280℃会使催化剂活性下降很快，副反应增多。

为控制反应温度并保持稳定恒定，在反应过程中，尽量利用反应热产生蒸汽，快速移走反应热，避免过热超温是至关重要的。

工业生产为降低能耗提高单塔产能时，需减少反应气循环量，要求反应终点甲醇含量达到较高。对可逆放热反应，其反应温度必须低于平衡温度。例如反应压力为8.0MPa，要求反应终点甲醇含量达到14%，其平衡温度220℃，反应温度需≤205℃。要实现此目的,一级等温反应器不能完成，要采用两级不同温度反应器，其终端为有一定温差的低温反应器。

工业生产的反应器，还要求稳妥可靠，不因反应过程温度变化，热胀冷缩而损坏。

现有一种在国内外广泛使用的管壳式甲醇反应器，类似如图1的列管式换热器，其包括壳体34，列管35两端分别焊接在两块管板33,37上，催化剂36装在列管35内，列管35外为水汽混合物，未反应气由上而下通过径向催化框32，再轴向通过列管35内的催化剂进行反应，反应热被管外水汽混合物吸收汽化,水蒸气最终通入汽包31进行利用，管内催化剂保持温度稳定。也有另一种型式是在上述列管上面装填一簿层催化剂，催化剂层中没有任何冷却管，未反应气先通过此层进行绝热升温反应，然后分别由上而下进入列管催化剂进行恒温反应。

上述管壳式甲醇反应器的缺点是列管受热时不能自由伸缩，管材须昂贵双相不锈钢。即使如此，每一至二年，管板与壳体焊接处仍易裂损，需停产检修，上部绝热层是初始急剧反应高温区，导致催化剂最先老化失活，催化剂管的中央离管外冷处远，相对温度高，也容易老化失活。

按上述原理，终端采用未反应冷气换热的冷管反应器，因为冷气进口温度低（150℃~190℃），可保证此处反应气≤205℃~210℃，又可预热未反应气。

发明内容

为了克服现有一种在国内外广泛使用管壳式甲醇反应器的缺点，本发明旨在提供一种管壳式反应器的催化剂卸载系统及卸载方法，该卸载系统充分利用管壳式反应器的特点，通过抽吸装置将催化剂吸出，方便快捷，卸载效率高。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种管壳式反应器的催化剂卸载系统，其结构特点是，所述管壳式反应器包括外壳，所述外壳内的上部设有上管板和下管板，该上管板和下管板之间设有径向催化剂床；所述下管板上装有多根催化剂管；所述催化剂管包括底端封闭的外管和部分装设在外管内的内套管，所述外管内壁和内套管的外壁之间形成催化剂装填腔，该内套管的顶部穿过下管板、径向催化剂床和上管板作为未反应气入口；所述催化剂管的下端封闭且竖向布置在外壳内的中下部，该催化剂管的上端与所述径向催化剂床连通；

所述径向催化剂床与所述催化剂管的催化剂装填腔连通，所述外壳一侧设有与各内套管顶端连通的抽吸装置。