一種用于丙烯環(huán)氧化反應(yīng)的流體分布板的制作方法
【專利摘要】一種用于丙烯環(huán)氧化反應(yīng)的流體分布板，屬化工裝置領(lǐng)域。包括外徑與反應(yīng)器內(nèi)徑相同的圓盤形分布板體和位于分布板上的開孔，其所述的開孔，均布在與分布板圓心呈同心圓的多個圓周線上；所述開孔的直徑，沿所述分布板徑向軸線方向上，從分布板的圓心至分布板的邊沿，至少分為四段，依次遞增；在所述四段的每一段范圍內(nèi)，所述開孔的直徑相等；其所述開孔的孔間距，至少為最內(nèi)圈開孔半徑的兩倍。其通過在分布板上設(shè)置分段變徑的分布板孔，使流體中的丙烯能夠均勻的分布，從而均勻的進(jìn)入反應(yīng)器中，得到最優(yōu)的流體分布情況，避免反應(yīng)器徑向的反應(yīng)不均勻，從而便于控制整個反應(yīng)器的操作。本實用新型可廣泛用于各種丙烯環(huán)氧化反應(yīng)裝置的設(shè)計和制造領(lǐng)域。
【專利說明】一種用于丙烯環(huán)氧化反應(yīng)的流體分布板

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于在有流體和固體顆粒的情況下所進(jìn)行的一般化學(xué)或物理的方法 所用的裝置領(lǐng)域，尤其涉及一種用于氧化反應(yīng)裝置的流體分布板。

【背景技術(shù)】
[0002] 丙烯環(huán)氧化反應(yīng)（HPPO,hydrogeneperoxidepropyleneoxide)制備環(huán)氧丙燒是 以丙烯和雙氧水為原料，主要的反應(yīng)器有固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器等。并且該反應(yīng)需借 助溶劑甲醇將丙烯溶解于溶劑中，從而與雙氧水反應(yīng)。溶劑甲醇所需的量非常之大，一般為 丙烯用量的10倍以上。為了節(jié)約工藝的后續(xù)分離成本以及甲醇原料的成本，現(xiàn)有的一些工 藝優(yōu)化溶劑甲醇的用量，從而會導(dǎo)致丙烯以氣泡的形式存在于反應(yīng)液中，而如何讓這些氣 泡均勻的分布則是一個技術(shù)難點。
[0003] 現(xiàn)有的ΗΡΡ0工藝使用的反應(yīng)器有流化床反應(yīng)器、列管式固定床反應(yīng)器等。Solvay 公司發(fā)明了一種在流化床反應(yīng)器中進(jìn)行ΗΡΡ0反應(yīng)的工藝。該流化床反應(yīng)器的流體分配區(qū) 含有一個用于保證流體均勻流動的分配器（分配板或格柵），可用于流體的均布，但是催化 劑在流化床反應(yīng)器中的使用壽命較短。
[0004] 另外G.Hans-Georg等人認(rèn)為，傳統(tǒng)的帶擋板的管殼式反應(yīng)器存在流體分布不均 勻、冷媒壓降高等缺點。他們開發(fā)了一種新型的具有螺旋構(gòu)型的管殼式固定床反應(yīng)器，但是 該類的固定床反應(yīng)器制造過程較為麻煩、造價也較高。
[0005]目前，丙烯環(huán)氧化工藝中用的較多較傳統(tǒng)的還是列管式固定床反應(yīng)器。一般年產(chǎn) 20萬噸環(huán)氧丙烷的ΗΡΡ0項目，其列管式固定床反應(yīng)器筒體的直徑一般為3米左右，其中包 含幾千根列管。那如何讓這么大的一個反應(yīng)器做的流體均勻地分布于每一根列管中是技術(shù) 上的一個難點。 實用新型內(nèi)容
[0006] 本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于丙烯環(huán)氧化反應(yīng)的流體分布板， 其通過在分布板上設(shè)置分段變徑的分布板孔，使流體中的丙烯能夠均勻的分布，從而均勻 的進(jìn)入反應(yīng)器中，得到最優(yōu)的流體分布情況，避免反應(yīng)器徑向的反應(yīng)不均勻，從而便于控 制整個反應(yīng)器的操作。
[0007] 本實用新型的技術(shù)方案是：提供一種用于丙烯環(huán)氧化反應(yīng)的流體分布板，包括外 徑與反應(yīng)器內(nèi)徑相同的圓盤形分布板體和位于分布板上的開孔，其特征是：所述的開孔，均 布在與所述分布板圓心呈同心圓的多個圓周線上；所述開孔的直徑，沿所述分布板徑向軸 線方向上，從分布板的圓心至分布板的邊沿，至少分為四段，依次遞增；在所述四段的每一 段范圍內(nèi)，所述開孔的直徑相等；其所述開孔的孔間距，至少為最內(nèi)圈開孔半徑的兩倍。
[0008] 具體的，所述開孔的直徑，沿所述分布板徑向軸線方向上，從分布板的圓心至分布 板的邊沿，至少分為四段，依次線性遞增。
[0009] 或者，所述開孔的直徑，沿所述分布板徑向軸線方向上，從分布板的圓心至分布板 的邊沿，至少分為四段，依次等差遞增。
[0010] 進(jìn)一步的，其所述分布板的板厚為l〇mm。
[0011] 進(jìn)一步的，其所述的分布板為直流式分布板。
[0012] 進(jìn)一步的，其所述的反應(yīng)器至少包括列管式固定床反應(yīng)器或流化床反應(yīng)器。
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)比較，本實用新型的優(yōu)點是：
[0014] 1.分布板上的開孔直徑沿分布板的圓心向外，呈中間小、邊緣大、開孔分布分段成 四段的分段變徑結(jié)構(gòu)關(guān)系，能使流體的流動更均勻，減少反應(yīng)器內(nèi)徑向的反應(yīng)不均勻，使反 應(yīng)器更易控制操作；
[0015] 2.采用分段變徑的開孔結(jié)構(gòu)，能更好的使得反應(yīng)物丙烯較為均勻的分布于溶劑甲 醇中，從而可以減少溶劑的用量，節(jié)約后續(xù)分離工段的成本；
[0016] 3.本產(chǎn)品制造起來較為簡便，使用起來安全可靠，可用于丙烯環(huán)氧化反應(yīng)的多種 反應(yīng)器，例如列管式固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1是本實用新型分布板的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖2是分布板從圓心至邊緣的局部結(jié)構(gòu)放大視圖；
[0019] 圖3是流體通過開孔孔徑相同的常規(guī)分布板后流體流速隨著分布板徑向的分布 示意圖；
[0020] 圖4是流體通過本實用新型分布板后流體流速隨著分布板徑向的分布示意圖。
[0021] 圖中1為分布板體，2為開孔，3為分布板圓心，rl為最內(nèi)圈開孔的半徑，L1為開 孔的孔間距。

【具體實施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進(jìn)一步說明。
[0023] 圖1和圖2中，本實用新型的技術(shù)方案提供了一種用于丙烯環(huán)氧化反應(yīng)的流體分 布板，包括外徑與反應(yīng)器內(nèi)徑相同的圓盤形分布板體1和位于分布板上的開孔2,其所述的 開孔，均布在與所述分布板圓心呈同心圓的多個圓周線上，所述開孔的直徑，沿所述分布板 徑向軸線方向上，從分布板的圓心至分布板的邊沿，至少分為Rl、R2、R3、R4四段，依次遞 增。
[0024] 在所述R1?R4四段的每一段范圍內(nèi)，所述開孔的直徑相等。
[0025] 其所述開孔的孔間距L1，至少為最內(nèi)圈開孔半徑rl的兩倍。
[0026] 具體的，所述開孔的直徑，沿所述分布板徑向軸線方向上，從分布板的圓心至分布 板的邊沿，至少分為四段，依次線性遞增。
[0027] 或者，所述開孔的直徑，沿所述分布板徑向軸線方向上，從分布板的圓心至分布板 的邊沿，至少分為四段，依次等差遞增。
[0028] 進(jìn)一步的，在所述的每一段范圍內(nèi)，所述開孔的孔間距至少為最內(nèi)圈開孔半徑的 兩倍。
[0029] 其所述分布板的板厚為l〇mm。
[0030] 其所述的分布板為直流式分布板。
[0031] 其所述的反應(yīng)器至少包括列管式固定床反應(yīng)器或流化床反應(yīng)器。
[0032]利用計算流體力學(xué)（Computationalfluiddynamic，CFD)軟件ANSYS14. 5 模擬驗 證，可以發(fā)現(xiàn)通過一個孔直徑中間小、邊緣大、開孔分布分段成四段的分布板，能使流體的 流動更均勻。
[0033] 當(dāng)來自進(jìn)料口的流體流量為0. 1213m3/s，流速為2. 5m/s時，通過一個直徑為 2300mm，且開孔大小相同的分布板后，其流體的流速隨著分布板徑向的分布如圖3所示。由 圖可知，從分布板的中心至邊緣，通過分布板后流體分布不均，且在邊緣流速接近為0,意味 著邊緣地區(qū)幾乎無流體通過。
[0034] 而同樣的流體通過一個孔直徑中間小、邊緣大、開孔分布分段成四段的分布板后， 其流體的流速隨著分布板徑向的分布如圖4所示?？梢娏黧w的分布得到了明顯的改善。
[0035] 本技術(shù)方案中，分段變化開孔直徑的結(jié)構(gòu)，可以得到最優(yōu)的流體分布情況。根據(jù) 小孔的流量分布又綜合考慮到分布板內(nèi)沿軸向壓強(qiáng)變化，對進(jìn)料預(yù)分布板的開孔方式做如 下改變：將靠近中心處的開孔直徑減小，沿分布板半徑方向從中心至封閉端將預(yù)分布板劃 分為四段。具體開孔直徑根據(jù)反應(yīng)器直徑而定。并且通過計算流體力學(xué)模擬，四段開孔的 直徑呈線性變化較為合適。另外孔間距設(shè)為最小開孔直徑的2倍以上使用起來更加安全。
[0036] 實施例：
[0037] 將本實用新型用于丙烯環(huán)氧化反應(yīng)的列管式固定床反應(yīng)器。
[0038] 丙烯環(huán)氧化反應(yīng)器流體由下向上流。
[0039] 本流體分布板安裝于反應(yīng)器的底端，位于反應(yīng)器的支撐管板和催化劑支撐網(wǎng)的下 方。
[0040] 其能對丙烯環(huán)氧化反應(yīng)器的流體進(jìn)料進(jìn)行均布，使反應(yīng)物丙烯均勻的溶于溶劑甲 醇中。從而使得反應(yīng)器操作更加易控制，減少反應(yīng)器的徑向濃度分布。
[0041] 采用本實用新型的列管式固定床反應(yīng)器用于丙烯環(huán)氧化反應(yīng)制備環(huán)氧丙烷，其年 產(chǎn)量為20萬噸。該反應(yīng)器的設(shè)計一覽表如下表1所不：
[0042] 表1反應(yīng)器設(shè)ii^一覽表
[0043]
[0044]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于丙烯環(huán)氧化反應(yīng)的流體分布板，包括外徑與反應(yīng)器內(nèi)徑相同的圓盤形分布 板體和位于分布板上的開孔，其特征是： 所述的開孔，均布在與所述分布板圓心呈同心圓的多個圓周線上； 所述開孔的直徑，沿所述分布板徑向軸線方向上，從分布板的圓心至分布板的邊沿，至 少分為四段，依次遞增； 在所述四段的每一段范圍內(nèi)，所述開孔的直徑相等； 其所述開孔的孔間距，至少為最內(nèi)圈開孔半徑的兩倍。
2. 按照權(quán)利要求1所述的用于丙烯環(huán)氧化反應(yīng)的流體分布板，其特征是所述開孔的直 徑，沿所述分布板徑向軸線方向上，從分布板的圓心至分布板的邊沿，至少分為四段，依次 線性遞增。
3. 按照權(quán)利要求1所述的用于丙烯環(huán)氧化反應(yīng)的流體分布板，其特征是所述開孔的直 徑，沿所述分布板徑向軸線方向上，從分布板的圓心至分布板的邊沿，至少分為四段，依次 等差遞增。
4. 按照權(quán)利要求1所述的用于丙烯環(huán)氧化反應(yīng)的流體分布板，其特征是所述分布板的 板厚為l〇mm。
5. 按照權(quán)利要求1所述的用于丙烯環(huán)氧化反應(yīng)的流體分布板，其特征是所述的分布板 為直流式分布板。
6. 按照權(quán)利要求1所述的用于丙烯環(huán)氧化反應(yīng)的流體分布板，其特征是所述的反應(yīng)器 至少包括列管式固定床反應(yīng)器或流化床反應(yīng)器。
【文檔編號】C07D303/04GK203862223SQ201420219365
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】陳炳旭, 聶琴, 黃洋洲, 施麗麗, 陸夢科 申請人:華東理工大學(xué)