[发明专利]一种气冷甲醇反应器

说明书

技术领域

本发明属于煤制甲醇领域，具体涉及一种气冷甲醇反应器。

背景技术

甲醇(分子式：CH₃OH)是重要的有机化工原料和优质燃料，主要用于制造醋酸、甲醛、醚类等多种有机产品，亦可替代汽油用作燃料。生产甲醇的方法很多，目前工业上几乎都是采用一氧化碳、二氧化碳加压催化氢化法合成甲醇，典型的流程包括原料气制造、原料气净化、甲醇合成、粗甲醇精馏等工序。天然气、石脑油、重油、煤、乙炔尾气等均可作为生产甲醇合成气的原料，近年来国外主要以天然气为原料生产甲醇，而国内则以煤为主要原料。煤制甲醇工艺路线包括煤气化、气体变换及脱碳脱硫、甲醇合成与精制，甲醇反应器就是煤制甲醇工艺中甲醇合成与精制工段的核心设备，以H₂、CO₂、CO为主的混合气体在该设备中反应合成甲醇并放出热量，其发生的是可逆反应，化学反应式如下：

甲醇生成反应过程放热大，不及时带走热量会导致设备内温度很高，会影响催化剂的使用功能，同时反应器内的反应温度也不能过低，否则不利于反应的正向进行，影响甲醇产量。在甲醇合成过程中，理想的反应器是应能保持催化剂层尽量小的温差，即达到均温或等温状态。

按甲醇反应产生热量的移走方式，甲醇反应器分为水冷式和气冷式，常规结构基本都为管壳式，即管程和壳程隔离，压力温度各不相同。比较而言，在单体设备容积相同的情况下，气冷反应器装填的催化剂要比水冷反应器多，因此甲醇产量更高。目前的水冷和气冷反应器，但由于设备制造成本大、催化剂费用高，有的运行后达不到生产能力。因此我们需要研制一种结构合理、制造成本低、高效高产出的气冷甲醇反应器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气冷甲醇反应器，该反应器能够提高甲醇产量，扩大甲醇工业项目的生产能力，并达到降低成本、节约能源、减少能耗的目的。

实现本发明目的技术方案：一种气冷甲醇反应器，它包括筒体、封装在筒体顶部的上封头、封装在筒体底部的下封头，筒体、上封头、下封头形成封闭的腔体，该腔体内设有反应管，其中，所述的反应管顶部插在混合气箱内，反应管中部插在管支撑内，反应管底部插在管板内；管支撑固定在反应管上，管板固定在U型筒体的顶部，且反应管通过管板与U型筒体内部连通，U型筒体的底部固定在支管上、且两者之间连通，支管的底部插在汇集管内、且两者之间连通，分布管的顶部插在汇集管内，分布管的底部位于汇集管外、且与接管的顶部连接，汇集管与接管之间通过分布管连通，接管底部贯穿下封头、且其端部悬置在下封头外；上封头顶部设有与其内部连通的开工气入口；下封头底部设有与其内部连通的出口收集器，出口收集器底部设有与其连通的生成气出口，生成气出口的底部悬置在下封头外，出口收集器位于汇集管的下部、且两者之间留有间隙。

所述的反应管为若干个，每个反应管底部均插在一个管板内，每个管板分别固定在一个U型筒体的顶部，每个U型筒体的底部分别设有两个支管，每一个支管的底部均插在同一个汇集管内，分布管为若干个，每个分布管的顶部插在汇集管内，每个分布管的底部分别与一个与接管连通。

所述的反应管由内管、套在内管外的外管组成，内管与外管之间采用定位块定位。

所述的管支撑包括从上至下均匀分布在筒体内的第一管支撑、第二管支撑和第三管支撑，管支撑由薄壁圆筒和两层互成角度的钢棒组成，管支撑固定在反应管上。

所述的混合气箱包括底板、下围板、盖板、上围板、叶片、内围板、支板、上顶板、下顶板、支撑棒组成，底板上设有下围板，下围板顶部设有盖板，盖板与下围板之间设有支撑棒，盖板顶部设有上围板，盖板中部为空心圆，上围板内设有内围板，上围板与内围板之间设有叶片，内围板顶部设有上顶板，内围板底部设有下顶板，下顶板与底板之间设有支撑棒。

所述的管板为开圆孔的长方形板，该圆孔呈方形布置。

所述的出口收集器包括锥形筒体、法兰、法兰盖、下丝网和上丝网，锥形筒体的锥形侧壁上开有小孔，锥形筒体锥形内侧壁上设有下丝网，锥形筒体顶部设有法兰，法兰顶部设有法兰盖，法兰盖上开有小孔，法兰盖顶部设有上丝网。

所述的下封头的上部上设有与其内部连通的下人孔，下封头中部设有与其内部连通的催化剂卸料口。

所述的圆柱形筒体底部邻近下人孔的一侧设有与其内部连通的手孔。

所述的上封头一侧中部设有与其内部连通的测温口，上封头另一侧中部设有与其内部连通的上人孔。