管壳外冷—绝热复合式甲醇合成反应器的工程应用.pdfVIP

2008’中国煤炭加工与综合利用技术、市场、产业化发展战略研讨会论文集 管壳外冷一绝热复合式甲醇合成反应器的工程应用 应卫勇 曹发海刘殿华 张海涛 房鼎业 (华东理工大学化工学院，上海200237) 1 管壳外冷一绝热复合式甲醇合成反应器 我国的能源结构以煤为主．以煤为原料制合成气 合成甲醇，甲醇可作为燃料，也可用于生产化工产品， 因此以煤为原料经甲醇至燃料、化工产品的技术路线 是煤洁净利用、多联产的有效途径．符合国家能源战 略发展。华东理工大学一直致力于大型甲醇合成反应 器工程开发研究．先后承担了国家攻关项目和支撑计 划课题“甲醇合成反应动力学研究与反应器模拟放 大”、“低压甲醇合成反应器”、以及“气冷一水冷串联式 大型甲醇合成反应器”等项目。 甲醇合成反应器是低压合成甲醇的关键设备之 l一绝热段 2一反应气进口 3一上管板 4一沸腾水出口 5一筒体 6一列管7一水进口8一下管板9一反应气出VI 一。随着甲醇作为燃料、作为化工原料生产烯烃的技 术不断成熟，甲醇生产必须朝着大型化发展。 图1管壳外冷一绝热复合式甲醇合成反应器示意图 传统的管壳型甲醇合成反应器具有床层内温度 平稳、催化剂寿命长、反应温度易于控制、能量利用合 2管壳外冷一绝热复合式甲醇合成反应器技 理等优点。但是存在以下缺点：①管径较小，床层直径 术特点 与颗粒直径比为6．8．不符合管壳反应器消除壁效应 的要求，因此存在着壁效应的影响；②当床层进口温 2．1 能量利用合理。副产中压蒸汽，回收高位能量 度较低时，人塔气直接进入列管内的触媒层，列管上 可回收高位能量，生产2．0MPa、180℃蒸汽一 部催化剂不能很好发挥作用。为了克服传统的管壳型 4．OMPa、250％的蒸汽。对以煤为原料的合成气，可副 甲醇合成反应器的缺点。发挥管壳型甲醇合成反应的 产中压蒸汽约1．1t／t甲醇。 优点。华东理工大学提出了“管壳外冷一绝热复合式” 2．2温度调节方便、迅速、有效 甲醇合成反应器．结构示意图见图1。该反应器列管 床层温度可通过汽包的压力进行调节。对热点和 直径增大．使床层内径与颗粒直径之比等于8，减少 灵敏点温度的调节迅速、有效。 壁效应对反应的影响。 2．3床层温度合理分布，催化剂时空收率高 华东理工大学建立了甲醇合成反应器催化床一 床层温度优化分布，绝热层可在较低温度下进床 维和二维数学模型．开发了甲醇合成模拟设计软件， 层反应；管壳层在接近等温下反应；催化剂生产强度 该软件能很好地模拟实际生产情况，为反应器的成功 大。时空得率高。 运行打下了坚实基础。 2．4催化剂使用周期长 原料气中即使有微量毒物，可被截面积很大的绝 热层触媒吸附，不影响管壳层触媒发挥作用。鉴于温 一96一 2008’中国煤炭加工与综合利用技术、市场、产业化发展战略研讨会论文集 度控制合理、优化，触媒层不会超温，因此可实现催化 应性。 剂长运转周期操作。 ④操作弹性大 2．5催化剂装卸、还原方便 可在50％～110％负荷下操作。 ①上封头设有人孔，催化剂装填方便。 2．7产品质量好 ②设有卸触媒孑L，触媒直接放出。 由于床层温度控制好，所以副反应少，高级醇、 ③触媒还原时，只需将原通过冷却介质侧，改通 醚、醛少，粗甲醇产品质量好。 蒸汽加热