一種用于過氧化氫氧化丙烯制環(huán)氧丙烷的新型反應(yīng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種軸向反應(yīng)器，尤其是涉及一種用于過氧化氫氧化丙烯制環(huán)氧丙烷的新型反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)氧丙烷是生產(chǎn)聚醚、丙二醇、異丙醇胺、丙烯醇、非聚醚多元醇等的重要原料，目前環(huán)氧丙烷的生產(chǎn)方法主要有氯醇法、間接氧化法(共氧化法)、異丙苯法和過氧化氫氧化丙烯制環(huán)氧丙烷法。氯醇法主要缺點(diǎn)是使用有毒氯氣，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重并污染環(huán)境;間接氧化法對原料質(zhì)量要求高，且工藝冗長，投資規(guī)模大;異丙苯法實(shí)質(zhì)仍是一種共氧化法。過氧化氫氧化丙烯制環(huán)氧丙烷法則是一種流程簡單、副產(chǎn)物少和綠色無污染的直接氧化法生產(chǎn)環(huán)氧丙烷的新工藝，該工藝是在中溫、低壓和液相條件下在甲醇溶劑中用過氧化氫催化丙烯環(huán)氧化生產(chǎn)環(huán)氧丙烷。
[0003]目前該雙氧水法制環(huán)氧丙烷的新型反應(yīng)器常用的為列管式反應(yīng)器，催化劑裝填在管內(nèi)，冷卻水走反應(yīng)器殼程。由于反應(yīng)放熱多，列管的傳熱系數(shù)不高，需要較多的換熱面積，且由于管心距等限制因素，反應(yīng)器體積較大;催化劑裝填在列管內(nèi)，通常一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)列管數(shù)量有成千上萬根，催化劑裝卸工作量大，檢漏維修等較為復(fù)雜;在提高單臺設(shè)備產(chǎn)量時(shí)，列管式反應(yīng)器往往面臨壓降大、熱點(diǎn)溫度高以及體積過大等問題。
[0004]雙氧水法制環(huán)氧丙烷反應(yīng)器進(jìn)料有液相和氣液相進(jìn)料兩種情況，即有進(jìn)料預(yù)混合和無進(jìn)料預(yù)混合兩種進(jìn)料方式。尤其對于氣液相分別進(jìn)料，沒有進(jìn)料預(yù)混合，由于進(jìn)入反應(yīng)器后混合時(shí)間和空間有限，導(dǎo)致進(jìn)入催化劑床層時(shí)物料不均勻，若采用列管式反應(yīng)器，不均勻的物料立即被細(xì)分成成千上萬個(gè)小單元，每根管內(nèi)的反應(yīng)情況均不一樣，嚴(yán)重影響產(chǎn)品性能。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種體積小、催化劑裝卸方便、結(jié)構(gòu)靈活、可進(jìn)行多反應(yīng)串聯(lián)的用于過氧化氫氧化丙烯制環(huán)氧丙烷的新型反應(yīng)器。
[0006]本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0007]—種用于過氧化氫氧化丙烯制環(huán)氧丙烷的新型反應(yīng)器，包括反應(yīng)器外殼、換熱板對束、換熱介質(zhì)分配總管、換熱介質(zhì)分配支管、換熱介質(zhì)收集總管和換熱介質(zhì)收集支管，所述的反應(yīng)器外殼設(shè)有反應(yīng)物料進(jìn)口、反應(yīng)物料出口、至少一個(gè)換熱介質(zhì)進(jìn)口和至少一個(gè)換熱介質(zhì)出口，其特征在于，所述的換熱板對束由多組子換熱板對束組成，每組子換熱板對束一端通過換熱介質(zhì)分配支管和對應(yīng)的換熱介質(zhì)分配總管連接反應(yīng)器外殼的換熱介質(zhì)進(jìn)口，另一端通過換熱介質(zhì)收集支管和對應(yīng)的換熱介質(zhì)收集總管連接反應(yīng)器外殼的換熱介質(zhì)出口；所述換熱板對束在反應(yīng)器軸向至少包括一段，各段換熱板對束的換熱板對數(shù)量、間距和形狀相互獨(dú)立且可調(diào)節(jié)。
[0008]所述的多組子換熱板對束在水平方向?qū)Q熱板對束分割為二等分結(jié)構(gòu)、四等分結(jié)構(gòu)或五組以上的多等分結(jié)構(gòu)，子換熱板對束中的換熱板對是由兩塊金屬板通過多點(diǎn)焊接形成。
[0009]所述的二等分結(jié)構(gòu)為兩組呈半圓柱體形的子換熱板對束，一組子換熱板對束中的換熱板對與另一組子換熱板對束中的換熱板對平行；
[0010]所述的四等分結(jié)構(gòu)為四組呈扇形體的子換熱板對束環(huán)繞反應(yīng)器中心軸設(shè)置，不同組的子換熱板對束中的換熱板對相互平行或垂直；
[0011]所述的五組以上的多等分結(jié)構(gòu)為五組以上的呈扇形體的子換熱板對束環(huán)繞反應(yīng)器中心軸設(shè)置。
[0012]所述的換熱介質(zhì)分配總管和換熱介質(zhì)收集總管呈圓弧形。
[0013]所述的換熱板對由兩張金屬板片通過焊接形成一個(gè)密閉的板程腔體，僅在兩端各留一通口，為換熱介質(zhì)的流通通道，換熱板對上兩張板片之間可設(shè)置多處焊接，焊接方式為點(diǎn)形焊接或條形焊接中的一種或兩種，焊點(diǎn)密度范圍為100?5000個(gè)/m2，焊接位置交錯(cuò)設(shè)置，使板對表面形成凹凸形狀;各換熱板對底部通口通過換熱介質(zhì)分配支管連接至換熱介質(zhì)分配總管，頂部通口通過換熱介質(zhì)收集支管連接至換熱介質(zhì)收集總管。
[0014]所述的換熱板對底部設(shè)置支撐件，頂部設(shè)有控制各換熱板對間距的換熱板定距件，板對間距為1?60mm。
[0015]所述的各換熱板對內(nèi)為板程，相鄰換熱板對之間為殼程，殼程裝填催化劑，換熱介質(zhì)走板程，反應(yīng)物料走殼程。
[0016]所述的反應(yīng)器還包括筒體、上封頭、人孔、下封頭、原料進(jìn)口和產(chǎn)物出口。
[0017]所述的反應(yīng)器內(nèi)催化劑床層可以是一段或者多段，當(dāng)催化劑床層是一段時(shí)，反應(yīng)器只有一個(gè)反應(yīng)物料進(jìn)口，一個(gè)反應(yīng)產(chǎn)物出口和一組冷卻介質(zhì)進(jìn)出口，當(dāng)催化劑床層為多段時(shí)，反應(yīng)器有多個(gè)原料進(jìn)口，一個(gè)產(chǎn)物出口和多組冷卻介質(zhì)進(jìn)出口。
[0018]所述的換熱板對束從上封頭吊裝進(jìn)反應(yīng)器筒體，由支撐件支撐固定，反應(yīng)器可以現(xiàn)場組裝;催化劑直接從反應(yīng)器上封頭或者人孔逐個(gè)向換熱板對間進(jìn)行裝填，從下封頭卸料口卸出；換熱介質(zhì)為氣體或水，優(yōu)選為水。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0020](I)體積小，利于設(shè)備大型化:
[0021]由于沒有類似管心距等要求，板對間距的調(diào)整較為靈活，通常該新型反應(yīng)器的催化劑裝填率在60%?90%之間。在同樣催化劑裝填量、反應(yīng)器高度相同、板對間距與管徑相當(dāng)即催化劑厚度相同的情況下，保證足夠的換熱面積，該新型反應(yīng)器的直徑大約是管殼式反應(yīng)器直徑的60?80%左右，體積約是管殼式反應(yīng)器的40?60%左右，反應(yīng)器體積大大減小，反應(yīng)器有擴(kuò)大空間，能夠裝載更多催化劑，有利于提高單臺反應(yīng)器產(chǎn)量和設(shè)備大型化。
[0022](2)換熱效率高:
[0023]與原有的整體型換熱板對束相比，等分結(jié)構(gòu)的多組子換熱板對束中，每組子換熱板對束對應(yīng)一個(gè)換熱介質(zhì)分配總管和一個(gè)換熱介質(zhì)收集總管，換熱板對可平行或垂直，由此可避免由于板對寬度過大，使換熱介質(zhì)分配不均勻的現(xiàn)象，因此取熱更均勻;換熱板對的交錯(cuò)焊接形式和凹凸不平的表面強(qiáng)化了兩側(cè)流體的擾動，增強(qiáng)了換熱效率，反應(yīng)熱及時(shí)移走，相鄰板對之間的溫度平緩分布，更接近等溫反應(yīng)，有利于減少副反應(yīng)的發(fā)生，提高反應(yīng)選擇性和收率，延長催化劑的使用壽命，適用于放熱劇烈的雙氧水法制環(huán)氧丙烷反應(yīng)。
[0024](3)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)有利于進(jìn)口物料的混合:
[0025]當(dāng)進(jìn)口氣液相物料沒有預(yù)混合時(shí)，由于反應(yīng)器進(jìn)口空間有限，所以進(jìn)反應(yīng)器床層前，氣液相不能完全混合均勻，若將其立即分成成千上萬份，每一份的物料必然不一致，影響反應(yīng)的均勻和產(chǎn)品的性能；而本實(shí)用新型反應(yīng)器內(nèi)換熱板對一般有幾十張到幾百張，反應(yīng)區(qū)域被分成幾十或幾百份，反應(yīng)物料進(jìn)入催化劑床層后，在催化劑的強(qiáng)烈擾流后，反應(yīng)物料可以混合均勻。
[0026](4)單臺處理量大:
[0027]該新型反應(yīng)器可以在徑向上分為2等分、4等分或者更多等分，因此反應(yīng)器直徑不受板材寬度限制，從而更好地適應(yīng)于產(chǎn)能大的反應(yīng)器裝置。
[0028]該反應(yīng)器可以采用軸向上多段式，催化劑床層分為多段，換熱板對束也分為多段鑲嵌其中，每兩段催化劑床層之間設(shè)有反應(yīng)物料進(jìn)口和冷卻介質(zhì)進(jìn)出口，因此單臺反應(yīng)器原料的處理量增加，反應(yīng)熱量均勻的分布在各段，且被冷卻介質(zhì)及時(shí)移走，熱點(diǎn)溫度低，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率高。
[0029](5)催化劑裝填簡便:
[0030]催化劑裝填在該新型反應(yīng)器殼程，板對與板對之間，板對之間無阻礙，便于裝填，板對數(shù)量通常在幾十或幾百，遠(yuǎn)少于列管數(shù)量，裝填工作量小。
[0031](6)易于安裝、運(yùn)輸和維修:
[0032]板式換熱組件作為整體，可以直接吊裝進(jìn)反應(yīng)器，板對兩側(cè)沒有管板，反應(yīng)器可以現(xiàn)場組裝，減少運(yùn)輸成本;因?yàn)閾Q熱板對束整體可分成多組子換熱板對束，當(dāng)以子換熱板對束形式運(yùn)輸時(shí)，運(yùn)輸尺寸小，便于運(yùn)輸;換熱板對的數(shù)量相對列管事反應(yīng)器內(nèi)列管數(shù)較少，焊接位置較少，檢查和維修工作簡單。
【附圖說明】
[0033]圖1為本實(shí)用新型一種用于過氧化氫氧化丙烯制環(huán)氧丙烷的新型反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2為本實(shí)用新型換熱板對束水平方向上二等分結(jié)構(gòu)俯視示意圖；
[0035]圖3為本實(shí)用新型換熱板對束水平方向上四等分結(jié)構(gòu)垂直設(shè)置俯視示意圖；
[0036]圖4為本實(shí)用新型換熱板對束水平方向上四等分結(jié)構(gòu)平行設(shè)置俯視示意圖；
[0037]圖5為本實(shí)用新型用于過氧化氫氧化丙烯制環(huán)氧丙烷的新型反應(yīng)器內(nèi)豎直方向上分為多段結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]附圖標(biāo)記:I為反應(yīng)物料進(jìn)口，2為換熱介質(zhì)出口，3為換熱介質(zhì)收集總管，4為換熱介質(zhì)收集支管，5為反應(yīng)器外殼，6為換熱板對束，7為催化劑卸料口，8為反應(yīng)物料出口，9為換熱介質(zhì)進(jìn)口，10為換熱介質(zhì)分配總管，11為換熱介質(zhì)分配支管，12為定距件，13為支撐件，14為新鮮物料入口，15為進(jìn)料分布器。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施例以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0040]實(shí)施例1
[0041]如圖1所示，一種用于過氧化氫氧化丙烯制環(huán)氧丙烷的新型反應(yīng)器，包括反應(yīng)器外殼、換熱板對束、換熱介質(zhì)分配總管、換熱介質(zhì)分配支管、換熱介質(zhì)收集總管和換熱介質(zhì)收集支管，所述的反應(yīng)器外殼設(shè)有反應(yīng)物料進(jìn)口、反應(yīng)物料出口、至少一個(gè)換熱介質(zhì)進(jìn)口至少一個(gè)和換熱介質(zhì)出口，所述的換熱板對束6由多組子換熱板對束組成，每組子換熱板對束一端通過換熱介質(zhì)分配支管11和對應(yīng)的換熱介質(zhì)