專利名稱：一種乙炔與氯化氫反應(yīng)生成氯乙烯的合成轉(zhuǎn)化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化工產(chǎn)品的生產(chǎn)裝置，具體涉及的是一種乙炔與氯化氫反應(yīng)生成氯乙烯的合成轉(zhuǎn)化器。
背景技術(shù)：
乙炔與氯化氫合成反應(yīng)生成氯乙烯。以往的合成反應(yīng)是在一定內(nèi)徑的鋼管組成的列管式合成轉(zhuǎn)化器內(nèi)進(jìn)行的，列管內(nèi)充有催化劑。所用催化劑為以活性炭為載體的氯化高汞。對(duì)于這種列管式合成轉(zhuǎn)化器，列管外的傳熱介質(zhì)為沸騰狀態(tài)的水，傳熱系數(shù)較大， 但列管內(nèi)由于填充了催化劑，管內(nèi)的反應(yīng)熱很難傳遞到管外來(lái)，使反應(yīng)溫度沿列管橫截面存在明顯的徑向分布，列管中心的溫度為最高。此外，合成轉(zhuǎn)化器內(nèi)的反應(yīng)溫度也存在著沿列管軸向分布的高溫段。由于列管內(nèi)徑向溫度分布與軸向溫度分布的存在，導(dǎo)致合成轉(zhuǎn)化器列管內(nèi)軸向高溫段中心區(qū)溫度過高而引起催化劑載體活性碳吸附的氯化高汞升華而隨氣流帶逸，降低了催化劑活性及使用壽命，導(dǎo)致降低生產(chǎn)能力或頻繁更換催化劑增加生產(chǎn)成本。改善氯乙烯合成轉(zhuǎn)化器內(nèi)的傳熱與傳質(zhì)狀況，消除徑向溫度分布，使軸向溫度分布趨向平緩可控，這是目前乙炔與氯化氫合成反應(yīng)生成氯乙烯生產(chǎn)過程一直期盼解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種乙炔與氯化氫反應(yīng)生成氯乙烯的合成轉(zhuǎn)化器，采用在合成轉(zhuǎn)化器反應(yīng)列管內(nèi)設(shè)置由中心芯管和擾流片構(gòu)成的擾流組件進(jìn)行強(qiáng)化傳熱與傳質(zhì)，原料氣進(jìn)入列管反應(yīng)器后，在擾流元件的作用下分散、扭曲、旋轉(zhuǎn)與合并，增強(qiáng)乙炔與氯化氫在催化劑表面和內(nèi)部的擴(kuò)散。本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種乙炔與氯化氫反應(yīng)生成氯乙烯的合成轉(zhuǎn)化器，包括原料氣入口、上封頭、熱電偶、 上管板、排氣管、筒體、冷卻水入口、隔板、反應(yīng)列管、膨脹節(jié)、活性碳、瓷環(huán)、多孔板、下封頭、 放酸口、合成氣出口、人孔或手孔、下管板、放凈口、冷卻水出口、折流板、防沖擋板、芯軸、擾流片、催化劑及附件，其反應(yīng)列管內(nèi)裝有由芯軸和擾流片構(gòu)成的擾流組件及催化劑；上封頭與下封頭內(nèi)均裝有活性炭、瓷環(huán)、多孔板和防沖擋板，或只在一側(cè)封頭內(nèi)裝有活性炭、瓷環(huán)、 多孔板和防沖擋板。所述的一種乙炔與氯化氫反應(yīng)生成氯乙烯的合成轉(zhuǎn)化器，其芯軸為空心軸或?qū)嵭妮S，擾流片為螺旋片、市售化工填料或靜態(tài)混合元件，螺旋片為左旋或右旋，連續(xù)排列或間歇排列。所述的一種乙炔與氯化氫反應(yīng)生成氯乙烯的合成轉(zhuǎn)化器，其合成氣出口和原料氣入口為可互換式。所述的一種乙炔與氯化氫反應(yīng)生成氯乙烯的合成轉(zhuǎn)化器，其熱電偶插入空心芯軸內(nèi)或插入芯軸與反應(yīng)列管間的環(huán)隙內(nèi)。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1.反應(yīng)列管內(nèi)裝有由芯軸和擾流片構(gòu)成的擾流組件，強(qiáng)化了管內(nèi)徑向?qū)α鱾鳠?，可消除管?nèi)徑向溫度差，克服管中心局部過熱而引起的催化劑氯化高汞升華，延長(zhǎng)了催化劑的活性和使用壽命。2.擾流組件有效提高了反應(yīng)列管內(nèi)的傳熱系數(shù)，可改善反應(yīng)列管內(nèi)的軸向溫度分布，使控制反應(yīng)列管軸向溫度分布成為可能。3.擾流組件改變了原料氣在反應(yīng)列管內(nèi)的流動(dòng)狀況，強(qiáng)化了乙炔、氯化氫與催化劑表面接觸的更新；強(qiáng)化了乙炔、氯化氫經(jīng)活性炭微孔道向催化劑內(nèi)部的擴(kuò)散；強(qiáng)化了乙炔、氯化氫反應(yīng)生成氯乙烯的速率以及生成的氯乙烯經(jīng)活性炭微孔向催化劑外部的擴(kuò)散； 同時(shí)也強(qiáng)化了氯乙烯脫離催化劑表面向氣流中的擴(kuò)散。4.同傳統(tǒng)的乙炔與氯化氫反應(yīng)生成氯乙烯的合成轉(zhuǎn)化器相比，本發(fā)明提出的氯乙烯合成轉(zhuǎn)化器催化劑使用周期長(zhǎng)，反應(yīng)列管單位面積生產(chǎn)效率高，無(wú)催化劑氯化高汞升華，環(huán)境效益好。5.傳統(tǒng)氯乙烯合成轉(zhuǎn)化工藝為兩臺(tái)氯乙烯合成轉(zhuǎn)化器串聯(lián)操作，其第二臺(tái)合成轉(zhuǎn)化器填充的是活性較高的新催化劑，第一臺(tái)轉(zhuǎn)化器則填充由第二臺(tái)轉(zhuǎn)化器換下來(lái)的舊催化劑，本發(fā)明提出的合成轉(zhuǎn)化器，原料氣入口與合成氣出口可以互換，適當(dāng)增加反應(yīng)列管長(zhǎng)度，可實(shí)現(xiàn)一臺(tái)轉(zhuǎn)化器代替兩臺(tái)串聯(lián)操作的傳統(tǒng)合成轉(zhuǎn)化器。


圖1是上封頭與下封頭內(nèi)均裝有活性炭、瓷環(huán)、多孔板的乙炔與氯化氫反應(yīng)生成氯乙烯的合成轉(zhuǎn)化器示意圖2是下封頭內(nèi)裝有活性炭、瓷環(huán)、多孔板的乙炔與氯化氫反應(yīng)生成氯乙烯的合成轉(zhuǎn)化器示意圖3是內(nèi)裝空心芯軸與擾流片構(gòu)成的擾流組件的反應(yīng)列管軸向剖面示意圖； 圖4是反應(yīng)列管同一橫截面設(shè)有兩個(gè)擾流片的示意圖； 圖5是反應(yīng)列管同一橫截面設(shè)有四個(gè)擾流片的示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一
一種乙炔與氯化氫反應(yīng)生成氯乙烯的合成轉(zhuǎn)化器，包括原料氣入口(1)、上封頭(2)、 熱電偶(3)、上管板(4)、排氣管(5)、筒體(6)、冷卻水入口(7)、隔板(8)、反應(yīng)列管(9)、 膨脹節(jié)(10)、活性碳(11)、瓷環(huán)(12)、多孔板(13)、下封頭(14)、放酸口(15)、合成氣出口 (16)、人孔或手孔(17)、下管板(18)、放凈口(19)、冷卻水出口(20)、折流板(21)、防沖擋板 (22)、芯軸(23)、擾流片(24)、催化劑(25)及附件。上、下封頭內(nèi)均裝有活性炭(11)、瓷環(huán) (12)、多孔板(13)，如圖1 ；反應(yīng)列管(9)內(nèi)裝有芯軸(23)與擾流片(24)構(gòu)成的擾流組件及催化劑(25)，如圖2 ；芯軸(23)為空心芯軸，反應(yīng)列管每橫截面上布置2個(gè)擾流片(24)，如圖3 ；熱電偶(3)插入空心芯軸(23)內(nèi)。實(shí)施例二
實(shí)施例二與實(shí)施例一基本相同，不同之處在于上封頭內(nèi)無(wú)活性碳(11)、瓷環(huán)(12)、多孔板(13)，只在下封頭內(nèi)裝有活性碳(11)、瓷環(huán)(12)、多孔板(13)。
實(shí)施例三
實(shí)施例三與實(shí)施例一基本相同，不同之處在于芯軸(23)為實(shí)心芯軸，熱電偶(3)插入反應(yīng)列管(9 )與芯軸(23 )間的環(huán)隙內(nèi)。實(shí)施例四
實(shí)施例四與實(shí)施例一基本相同，不同之處在于反應(yīng)列管(9)每橫截面上布置4個(gè)擾流片⑶。實(shí)施例五
實(shí)施例五與實(shí)施例一基本相同，不同之處在于反應(yīng)列管(9)內(nèi)的擾流片(24)由化工填料代替。實(shí)施例六
實(shí)施例六與實(shí)施例一基本相同，不同之處在于一部分反應(yīng)列管(9)內(nèi)設(shè)置芯軸(23)和擾流片(24)；另一部分反應(yīng)列管(9)內(nèi)不設(shè)置芯軸(23)，只設(shè)置擾流片(24)。實(shí)施例七
實(shí)施例七與實(shí)施例一基本相同，不同之處在于反應(yīng)列管(9)內(nèi)無(wú)芯軸(23)，反應(yīng)列管 (9)每橫截面上布置1個(gè)擾流片(24)。
權(quán)利要求
1.一種乙炔與氯化氫反應(yīng)生成氯乙烯的合成轉(zhuǎn)化器，包括原料氣入口、上封頭、熱電偶、上管板、排氣管、筒體、冷卻水入口、隔板、反應(yīng)列管、膨脹節(jié)、活性碳、瓷環(huán)、多孔板、下封頭、放酸口、合成氣出口、人孔或手孔、下管板、放凈口、冷卻水出口、折流板、防沖擋板、芯軸、擾流片、催化劑及附件，其特征在于反應(yīng)列管(9)內(nèi)裝有由芯軸(23)和擾流片(24)構(gòu)成的擾流組件及催化劑(25);上封頭(2)與下封頭(14)內(nèi)均裝有活性炭(11)、瓷環(huán)(12)、多孔板(13)和防沖擋板(22)，或只在一側(cè)封頭內(nèi)裝有活性炭(11)、瓷環(huán)(12)、多孔板(13)和防沖擋板(22)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種乙炔與氯化氫反應(yīng)生成氯乙烯的合成轉(zhuǎn)化器，其特征在于芯軸(23)為空心軸或?qū)嵭妮S，擾流片(24)為螺旋片、市售化工填料或靜態(tài)混合元件，螺旋片為左旋或右旋，連續(xù)排列或間歇排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種乙炔與氯化氫反應(yīng)生成氯乙烯的合成轉(zhuǎn)化器，其特征在于合成氣出口(16)和原料氣入口(1)為可互換式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種乙炔與氯化氫反應(yīng)生成氯乙烯的合成轉(zhuǎn)化器，其特征在于熱電偶(3)插入空心芯軸(23)內(nèi)或插入芯軸(23)與反應(yīng)列管(9)間的環(huán)隙內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種化工產(chǎn)品的生產(chǎn)裝置，具體涉及的是一種乙炔與氯化氫反應(yīng)生成氯乙烯的合成轉(zhuǎn)化器。乙炔與氯化氫反應(yīng)生成氯乙烯的合成轉(zhuǎn)化器為列管式轉(zhuǎn)化器，可單臺(tái)使用或兩臺(tái)串聯(lián)使用，可調(diào)整原料氣流向使原料氣從上部或下部進(jìn)入合成轉(zhuǎn)化器。其反應(yīng)列管內(nèi)設(shè)置了可有效強(qiáng)化傳熱的擾流組件，反應(yīng)列管內(nèi)的徑向溫度分布均勻，軸向溫度分布平緩可控，克服了傳統(tǒng)合成轉(zhuǎn)化器反應(yīng)列管內(nèi)的徑向溫度分布不均、反應(yīng)列管中心區(qū)熱量不能迅速移出形成局部過熱而導(dǎo)致催化劑高溫升華損耗的缺點(diǎn)，延長(zhǎng)了催化劑的使用壽命，提高了原料氣的通量及轉(zhuǎn)化率，生產(chǎn)效率高、操作彈性大。
文檔編號(hào)B01J8/06GK102188937SQ20111011256
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月3日
發(fā)明者吳劍華 申請(qǐng)人:吳劍華, 沈陽(yáng)化工大學(xué)