氣體分布器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實(shí)用新型設(shè)及一種氣體分布器。
【背景技術(shù)】
[0002] 乙二醇化G)是一種重要的石油化工基礎(chǔ)有機(jī)原料，主要用于生產(chǎn)聚醋、防凍液、潤 滑劑、增塑劑、非離子表面活性劑W及炸藥等，用途十分廣泛。近年來，隨著下游聚醋產(chǎn)品市 場需求的增加，世界乙二醇產(chǎn)量和需求量都不斷擴(kuò)大，而我國是世界上第一大乙二醇消費(fèi) 國，據(jù)統(tǒng)計(jì)年消費(fèi)量達(dá)到1000萬噸W上，進(jìn)口依存度達(dá)70 % W上。
[0003] 目前乙二醇的生產(chǎn)路線主要有石油路線和非石油路線兩大類，傳統(tǒng)石油路線生產(chǎn) 乙二醇需要消耗大量原油，且此生產(chǎn)工藝的經(jīng)濟(jì)效益由于受石油價格的制約，波動較大。而 W天然氣或煤制得的合成氣生產(chǎn)乙二醇的非石油路線因符合我國富煤少油的能源特點(diǎn)，且 此生產(chǎn)工藝具有反應(yīng)條件溫和、選擇性高等優(yōu)點(diǎn)，成為國內(nèi)眾多研究者和研究機(jī)構(gòu)研發(fā)的 熱點(diǎn)。特別是近幾年煤制乙二醇在國內(nèi)發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，目前國內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)已日漸成熟， 數(shù)個煤制乙二醇商業(yè)化裝置已投產(chǎn)或正在大規(guī)模建設(shè)階段，如內(nèi)蒙通迂的20萬t/a煤制乙 二醇工業(yè)示范裝置已于2009年12月打通流程，經(jīng)過=年的試運(yùn)行，于2012年底實(shí)現(xiàn)乙二醇 產(chǎn)品220皿紫外透光率穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)均已達(dá)到國家規(guī)定的優(yōu)等品標(biāo)準(zhǔn)。由通迂金 煤和河南煤業(yè)合資的永金化工在河南規(guī)劃了分別位于新鄉(xiāng)、濃陽、安陽、洛陽和永城的5個 20萬噸/年煤制乙二醇項(xiàng)目。其中新鄉(xiāng)項(xiàng)目于2012年3月打通流程，濃陽項(xiàng)目于2012年8月投 料成功，安陽項(xiàng)目于2012年12月產(chǎn)出合格優(yōu)等品。而洛陽和永城項(xiàng)目將于2014年投產(chǎn)。另 夕h采用中石化上海石油化工研究院自主研發(fā)的合成氣制乙二醇技術(shù)，由上海工程公司和 中國石化工程建設(shè)公司共同完成工程設(shè)計(jì)的20萬t/a合成氣制乙二醇工業(yè)示范裝置于2012 年8月30日在湖北化肥開工建設(shè)，并于2013年已建成投產(chǎn)，成功打通全流程，產(chǎn)出合格優(yōu)等 品。高化學(xué)和日本余部及華東科技大學(xué)合作在新疆天業(yè)W電石爐尾氣為原料，建設(shè)5萬噸/ 年乙二醇和3萬噸/年1，4下二醇項(xiàng)目，乙二醇項(xiàng)目于2012年底進(jìn)入試生產(chǎn)，并于2013年1月 成功生產(chǎn)出優(yōu)等品乙二醇，且5月中旬，新疆天業(yè)25萬噸乙二醇項(xiàng)目二期工程的開工儀式正 式開始。
[0004] 總體來說，近年來，國內(nèi)W合成氣氣相反應(yīng)合成草酸醋，草酸醋再加氨到乙二醇的 兩步法合成氣制乙二醇工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)已日漸成熟，但在工業(yè)化的歷程中，還有諸多需完善 優(yōu)化的問題。特別是W合成氣氣相反應(yīng)合成草酸醋部分的反應(yīng)主要分為CO氣相偶聯(lián)和氧化 醋化兩步，而氧化醋化反應(yīng)比較復(fù)雜。從目前已公開發(fā)表的文章、論文或?qū)＠芍P(guān)于NO 氧化醋化生成亞硝酸醋多采用填料塔作為主反應(yīng)器。但是受填料塔內(nèi)氣液接觸特點(diǎn)的限 審IJ，在氧化醋化反應(yīng)生成亞硝酸醋的同時，很難避免副產(chǎn)物硝酸的生成。該部分硝酸的生成 不僅增大了偶聯(lián)系統(tǒng)氮氧化物補(bǔ)給成本，增加了物耗，同時增加了設(shè)備的腐蝕，在設(shè)備投資 及操作成本上帶來較大的負(fù)擔(dān)；同時，在硝酸后續(xù)處理系統(tǒng)上的物耗和能耗也是不可忽視 的。為此，如何最大限度降低氮氧化物補(bǔ)充，開發(fā)副產(chǎn)硝酸的高效利用技術(shù)，變廢為寶，簡化 流程，大幅降低物耗和能耗，對于進(jìn)一步提升合成氣制乙二醇技術(shù)的競爭力具有極為重大 意義。
[0005] 根據(jù)硝酸、甲醇和NO反應(yīng)生成亞硝酸甲醋的反應(yīng)機(jī)理
[0006] (2N0+3C出細(xì)+HN化一2C曲ONO+出0)，該反應(yīng)中既有液體又有氣體，對于運(yùn)類反應(yīng)的 反應(yīng)器形式一般采用氣-液-固=相固定床反應(yīng)器。在氣-液-固=相固定床鼓泡反應(yīng)器內(nèi)， 由于氣-液-固=相的存在，流動極為復(fù)雜。反應(yīng)物在反應(yīng)器內(nèi)的均勻分布程度直接影響床 層內(nèi)氣-液-固=相的接觸效率，影響催化劑作用的發(fā)揮，影響反應(yīng)產(chǎn)物的質(zhì)量。因而，大量 液體(液相)送入氣-液固定床鼓泡反應(yīng)器底部的同時，氣體(氣相)也必須在反應(yīng)器底部W 氣泡的形式適當(dāng)分配。氣-液固定床鼓泡反應(yīng)器內(nèi)流體的均布問題特別是入口處氣體的均 勻分布問題則是至關(guān)重要的，它直接影響到床層中部和出口處的分布效果。當(dāng)然，固定鼓泡 床本身也是一種良好的分配器，但只有在小直徑的反應(yīng)器中才能僅僅依靠床層分配氣體。 在大直徑的反應(yīng)器中，單靠床層是無法實(shí)現(xiàn)床層的均勻分布的，需要在床層下面的整個橫 截面上安裝足夠數(shù)量的氣體分布器，然后再靠床層實(shí)現(xiàn)良好的分配。因此，氣體分布器起著 十分重要的作用。它消除了氣體分布不均的問題，從而消除反應(yīng)器內(nèi)的短路和溝流現(xiàn)象，保 證了催化劑作用的充分發(fā)揮，從而確保反應(yīng)產(chǎn)物的質(zhì)量。文獻(xiàn)CN200920073896.0公開了一 種氣-液-固立相固定鼓泡床反應(yīng)器，在反應(yīng)器的氣相進(jìn)口安裝有氣體分布器，氣體分布器 為總管尺寸均一的樹枝狀、福射狀或環(huán)狀氣體分布器，由于受氣體分布器總管內(nèi)阻力的影 響，運(yùn)種分布器應(yīng)用于大直徑的反應(yīng)器時，存在氣體分布器邊緣分布?xì)饬啃〉娜秉c(diǎn)，導(dǎo)致反 應(yīng)效果不理想?！洞呋磻?yīng)器設(shè)計(jì)》(北京-科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1998)-書，介紹了固定鼓 泡床反應(yīng)器內(nèi)的氣體分布器僅是一根在其上開有若干小孔的管子，把氣體分散于液體中。 但是，運(yùn)種結(jié)構(gòu)形式的分布器過于簡單，不能保證氣體的均勻分布。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)存在氣體分布不均的問題，提供一種 新的氣體分布器。該氣體分布器具有分布均勻的特點(diǎn)。
[000引為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：一種氣體分布器，包括： 氣體主管和多個支管;所述多個支管設(shè)置于所述主管的兩側(cè)，并與所述主管流體流通;所述 支管上設(shè)置有至少1排小孔;其中，所述氣體支管的管徑從與氣體主管相連接處至支管末端 呈漸縮式。
[0009] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述主管為一字型排列或十字型排列。
[0010] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述主管與所述支管呈十字相交分布，各支管之間平行 安裝，各支管之間間距相等，呈樹枝狀。
[0011] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述支管末端的直徑D2與所述支管與所述主管相連接 處的直徑Dl之比為(0.75:1)~(0.99:1)。更優(yōu)選地，所述支管末端的直徑D2與所述支管與 所述主管相連接處的直徑Dl之比為(0.8:1)~(0.95:1)。
[0012] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述支管上的小孔為1排時，沿反應(yīng)器軸向開孔。
[0013] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述支管上的小孔為2排時，每排開孔角度與反應(yīng)器軸 向成25~50°的夾角，且小孔在支管上并列均勻分布或交錯均勻分布。
[0014] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述支管上的小孔為圓形，開孔總面積為反應(yīng)器床層截 面積的20~30 %。
[0015] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述支管的長度小于反應(yīng)器直徑的0.4倍。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)氣體支管為尺寸均一的等徑管相比，本發(fā)明氣體支管為變徑管，氣體 支管的管徑從與氣體主管相連接處至支管末端呈漸縮式。眾所周知，對于管式氣體分布器 的要求是支管上小孔的出口流量盡可能均勻一致，W達(dá)到均勻布?xì)獾男Ч?。小孔的出口?量和過孔壓降的關(guān)系為碳Ivf霉自'，其中，第i個小孔的出口流量化，Px為支管沿程靜壓，P 為反應(yīng)器內(nèi)的靜壓，由上式可W看出，要使小孔的出口流量盡可能一致，必須使各個小孔的 壓降(Px-P)盡可能一致。因?yàn)榉磻?yīng)器內(nèi)的靜壓P是一樣，因而要使各個小孔的壓降(Px-P)盡 可能一致，只需使支管沿程靜壓Px的值盡可能一致。而支管沿程靜壓Px為支管入口靜壓Pj和 支管的沿程壓差A(yù) Px之和，對于同一支管，支管入口靜壓門是一定值，因而要使支管沿程靜 壓Px值盡可能一致，應(yīng)使支管的沿程壓差A(yù) Px盡量小。實(shí)驗(yàn)表明，多管式分布器支管內(nèi)的氣 體流動存在著分流過程，屬于變質(zhì)量流動，壓差主要由動量交換控制，其流動狀態(tài)屬于"動 量交換控制模型"，即支管的沿程壓差A(yù) Px與成正比，其中，K、A為常數(shù)，X為支管長 度，D為支管直徑。由上述公式可知，當(dāng)支管總長X = L時，A扣與(K.... 成正比，當(dāng)支管長 度一定時，支管直徑D越大支管的壓差A(yù) Pl越小，即支管入口靜壓門和支管末端靜壓Pl則相 差越小，則支管內(nèi)沿程壓力分布越均勻，所W小孔的出口流量分布也越一致。因而，本發(fā)明 通過將支管設(shè)置為變徑管，適當(dāng)增大支管當(dāng)量直徑，從而大大改善支管內(nèi)沿程壓力分布的 均勻性，確保小孔的出口流量分布的盡可能一致性，從而大大改善了反應(yīng)器內(nèi)氣體的分布 效果。將本實(shí)用新型的氣體分布器設(shè)置于氣-液-固=相固定鼓泡床反應(yīng)器內(nèi)，將合成氣制 乙二醇技術(shù)中氧化醋化塔塔蓋排出的含有硝酸、甲醇和水的混合液體通入所述氣-液-固= 相固定鼓泡床反應(yīng)器內(nèi)，將CO偶聯(lián)系統(tǒng)中含有NO的循環(huán)氣體通過本實(shí)用新型氣體分布器均 勻分布后通入所述氣-液-固S相固定鼓泡床反應(yīng)器內(nèi)，較好地保證了含有NO的氣體和含有 硝酸、甲醇的液體進(jìn)入反應(yīng)器后在整個床層截面上的均勻分布和有效接觸，充分發(fā)揮了催 化劑的作用，較好地保證了硝酸的轉(zhuǎn)化率，達(dá)到了變廢為寶和降耗減腐的目的。采用本實(shí)用 新型的氣體分配器，在反應(yīng)器內(nèi)儀催化劑或鈕催化劑的作用下，在反應(yīng)溫度為70~120°C， 反應(yīng)壓力為0~1.5MPa，液時空速為0.5~8小時^,NO與硝酸的摩爾比為2.5~10的條件下反 應(yīng)生成亞硝酸甲醋，硝酸轉(zhuǎn)化率含95%，取得了較好的技術(shù)效果。
【附圖說明】
[0017] 圖1為配置有本實(shí)用新型氣體分布器