專利名稱：一種絕熱固定床氧化反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種新型結(jié)構(gòu)的絕熱固定床氧化反應(yīng)器，它同時具備原料氣過濾、阻火、氣流均布和催化反應(yīng)功能。
絕熱固定床氧化反應(yīng)器廣泛應(yīng)用于工業(yè)催化反應(yīng)裝置中，尤其在醇催化氧化合成醛的反應(yīng)中，如甲醇催化氧化合成甲醛，乙二醇催化氧化合成乙二醛，1,2-丙二醇催化氧化合成丙酮醛，丁醇催化氧化合成丁醛等，由于該類反應(yīng)均為強(qiáng)放熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度由反應(yīng)放熱和循環(huán)氣載熱平衡來維持，因此反應(yīng)器氣流分布的好壞直接影響到催化反應(yīng)溫度的均一性；當(dāng)循環(huán)量大于200立方米/小時，氣流容易在反應(yīng)器中形成旋渦，破壞催化劑的平整度，這些均會嚴(yán)重影響催化反應(yīng)效果；同時，由于催化反應(yīng)在高溫下進(jìn)行，操作不當(dāng)會引起回火，造成生產(chǎn)事故，因此必須在催化層與原料進(jìn)料口間加阻火裝置作為安全措施；對一些催化劑而言，雜質(zhì)的進(jìn)入會嚴(yán)重影響催化劑的活性和使用壽命，所以該類催化劑均安裝過濾裝置。
很多催化氧化反應(yīng)，原料氣進(jìn)入催化床前的溫度要求在200℃以上，為了減少能量的損失，過濾阻火器和反應(yīng)器位置應(yīng)盡量接近。但是，在傳統(tǒng)裝置中過濾阻火器與反應(yīng)器分離，為了降低系統(tǒng)阻力、增加過濾面積，通常的過濾阻火器設(shè)備很龐大，能耗也同時增加；為了改善氣流分布狀況，傳統(tǒng)反應(yīng)器只有簡單的喇叭形分布結(jié)構(gòu)，當(dāng)氣流線速度大于0.5m/s時，氣流均布狀況顯著惡化，而且氣流容易在反應(yīng)器中形成旋渦，破壞催化劑的平整度，嚴(yán)重影響了催化反應(yīng)效果。
本實用新型目的是設(shè)計一種使原料氣分布更為均勻、又具有過濾、阻火功能的絕熱固定床氧化反應(yīng)器。
本實用新型的目的是設(shè)計一種一體化的使原料氣分布更為均勻、又具有過濾、阻火功能的絕熱固定床催化氧化反應(yīng)器。
本實用新型的絕熱固定床氧化反應(yīng)器，原料分布器、過濾材質(zhì)層、不銹鋼金屬絲網(wǎng)、催化床層集反應(yīng)器于一體，反應(yīng)器呈圓柱形，其中原料氣進(jìn)口位于反應(yīng)器上部一側(cè)，錐形分布器在反應(yīng)器的上半部向下開喇叭口，分布器錐度是45-85度，原料氣進(jìn)口直徑D和分布器口直徑之比是1.0-2.5，過濾材質(zhì)層和金屬絲網(wǎng)位于錐形分布器之下，即圓柱形反應(yīng)器下部，催化床層位于金屬絲網(wǎng)之下近反應(yīng)器底部，金屬絲網(wǎng)堆積厚度h是2-20mm，過濾材質(zhì)層鋪裝的厚度H是10-50mm，金屬絲網(wǎng)目數(shù)是60-120。如此結(jié)構(gòu)，制作時比現(xiàn)有反應(yīng)工藝簡單方便。原料氣進(jìn)入反應(yīng)器后經(jīng)分布器均勻分布，通過過濾材質(zhì)層、金屬絲網(wǎng)、與催化床層發(fā)生反應(yīng)，效果十分良好。
將本實用新型的結(jié)構(gòu)參數(shù)如下所示，則將獲得更好的催化反應(yīng)效果新型結(jié)構(gòu)的絕熱固定床氧化反應(yīng)器，進(jìn)口直徑D和分布口直徑d比(D/d)為1.2-1.8，分布器的錐度α為55-75度，不銹鋼絲網(wǎng)目數(shù)為80-100，其堆積厚度h為5-15mm，過濾材質(zhì)為玻璃絲棉，其鋪裝厚度H為20-35mm。
本實用新型的金屬絲網(wǎng)是不銹鋼絲網(wǎng)，不銹鋼絲網(wǎng)清潔耐用、制作方便，常規(guī)通用。
本實用新型的過濾材質(zhì)層是玻璃絲綿，其過濾效果好、耐溫性能好又經(jīng)濟(jì)耐用。
本實用新型能夠應(yīng)用于固定床催化氧化反應(yīng)，特別適用于銀基催化劑催化羥基形成羰基的氧化反應(yīng)。
經(jīng)工業(yè)化實踐表明該種催化氧化反應(yīng)器保證了良好的氣流分布，減少了催化反應(yīng)溫度的徑向溫差、降低了系統(tǒng)阻力和單位能耗，其一體化的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，集過濾、阻火、均勻分布反應(yīng)氣體的功能，提高了反應(yīng)效率，降低了生產(chǎn)成本，取得了令人滿意的效果。
1．新型催化氧化器的應(yīng)用，在開、停車期間以及在風(fēng)速低于0.1m/s時，阻火器有效解決了回火問題，保證了催化反應(yīng)的安全性。
2．新型催化氧化器的應(yīng)用，保證了氣流分布均勻，使催化反應(yīng)徑向溫度差小于5℃，提高了催化劑使用效率，生產(chǎn)能力比原來增加1-1.5倍。
3．新型催化氧化器的應(yīng)用，保證了催化劑表面的潔凈，使催化反應(yīng)的選擇性提高2-6％，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。
4．新型催化氧化器的應(yīng)用，避免了氣流在反應(yīng)器內(nèi)形成旋渦，保證了催化劑表面的平整，使催化劑使用壽命延長1-1.5倍，提高了生產(chǎn)的穩(wěn)定性。
5．新型催化氧化器的應(yīng)用，使單位能耗下降了23％。
6．新型催化氧化器的應(yīng)用，使系統(tǒng)阻力下降了8-10％。


圖1是本實用新型催化氧化反應(yīng)器示意圖。其中1是原料氣進(jìn)口，2是錐形分布器，3是過濾材質(zhì)層，4是金屬絲網(wǎng)，5是催化床層，6是分布器錐度。
圖2是傳統(tǒng)催化氧化反應(yīng)系統(tǒng)中反應(yīng)器和過濾阻火器連接示意圖。
權(quán)利要求1．一種絕熱固定床氧化反應(yīng)器，由一體化的反應(yīng)器內(nèi)的原料分布器、過濾材質(zhì)層、不銹鋼金屬絲網(wǎng)、催化床層組成，其特征是原料氣進(jìn)口(1)位于反應(yīng)器上部一側(cè)，錐形分布器(2)也在反應(yīng)器的上半部向下開口，分布器錐度(6)是45-85度，原料氣進(jìn)口直徑D和分布器口直徑d之比是1.0-2.5，過濾材質(zhì)層和金屬絲網(wǎng)(4)位于反應(yīng)器的下半部，催化床層(5)位于金屬絲網(wǎng)之下近反應(yīng)器底部，金屬絲網(wǎng)堆積厚度h是2-20mm，過濾材質(zhì)層鋪裝的厚度H是10-50mm，金屬絲網(wǎng)目數(shù)是60-120。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕熱固定床氧化反應(yīng)器，其特征是原料氣進(jìn)口直徑D和分布器直徑之比是1.2-1.8，分布器錐度是55-75度，金屬絲網(wǎng)目數(shù)是80-100，金屬絲網(wǎng)堆積厚度h是5-15mm，過濾材質(zhì)層鋪裝厚度H是20-35mm。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕熱固定床氧化反應(yīng)器，其特征是金屬絲網(wǎng)是不銹鋼絲網(wǎng)。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕熱固定床氧化反應(yīng)器，其特征是過濾材質(zhì)是玻璃絲綿。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕熱固定床氧化反應(yīng)器，其特征是該反應(yīng)器用于銀基催化劑催化氧化反應(yīng)。
專利摘要本實用新型是一種新型的絕熱固定床氧化反應(yīng)器。傳統(tǒng)的絕熱固定床氧化反應(yīng)器,氣體分布器存在氣流分布不均勻且易在催化劑表面形成旋風(fēng),造成了催化劑徑向溫度差大和破壞催化劑床層平整度等不足。而且過濾阻火器與反應(yīng)器的分離,使反應(yīng)系統(tǒng)能耗增加且增加了系統(tǒng)阻力。本實用新型采用新型一體化結(jié)構(gòu),即反應(yīng)器內(nèi)集分布器、過濾層、催化床于一體,簡化了反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)又使氣流分布效果得到很大改善,同時兼?zhèn)淞诉^濾和阻火的功能。
文檔編號B01J8/02GK2458063SQ0025948
公開日2001年11月7日 申請日期2000年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月5日
發(fā)明者徐華龍, 沈偉 申請人:復(fù)旦大學(xué)