技术领域
[0001] 本实用新型属化工技术领域，具体涉及一种甲醇和醋酸甲酯为原料生产丙烯酸甲酯的反应器。
相关背景技术
[0002] 目前行业内无甲醇和醋酸甲酯为原料生产丙烯酸甲酯的技术，同时也没有此技术相关的反应器。与之类似的技术采用流化床反应器，在反应过程中气流对催化剂的磨损一方面造成催化剂的损失，另一方面磨损的催化剂长期会堵塞后续工段的管道和阀门，造成装置运行不稳定。本实用新型提供一种甲醇和醋酸甲酯为原料生产丙烯酸甲酯的反应器，采用管壳式结构，同时还解决同类固定床反应器的分布不均匀和分布器堵塞问题。实用新型内容
[0003] 本实用新型的目的在于提供一种甲醇和醋酸甲酯为原料生产丙烯酸甲酯的反应器。该反应器用于甲醇和醋酸甲酯反应生产丙烯酸甲酯。
[0004] 为了实现以上目的，本实用新型采用以下技术方案：
[0005] 一种甲醇和醋酸甲酯为原料生产丙烯酸甲酯的反应器，该反应器为管壳式结构，包括外壳，所述外壳的顶部中心设置有进料口，底部设置有出料口；所述进料口包括位于反应器内的进料管；
[0006] 所述反应器的内腔由上至下设置有分布器、压盘、列管和瓷球层；所述分布器与压盘不接触，所述压盘、列管和瓷球层依次接触；
[0007] 所述列管的上下两端分别通过管板与所述外壳连接，且所述列管每隔一段高度通过一隔板与所述外壳连接；所述列管穿设过所述隔板，且所述隔板在所述列管之外的位置上设置有若干通气孔；
[0008] 所述分布器为三层以上的多层分布结构，所述分布器与所述进料管相连；分布器的层数根据反应器进料气量和反应器上部空间位置确定；
[0009] 所述外壳上还设置有催化剂进料口和催化剂卸料口，用以向所述列管内装填催化剂；
[0010] 所述外壳上还设置有进水口和产汽口，用以向所述反应器的壳程输入和输出除氧水。
[0011] 本实用新型的反应器采用管壳式结构，材质根据物料腐蚀情况调整，列管内装填催化剂，催化剂装满后顶部安装压盘，反应器底部装填瓷球。压盘用以防止生产过程中反应器内物料倒流引起催化剂从列管顶部倒流。
[0012] 所述隔板为一支撑板，其上设置有供所述列管穿设的通孔；隔板与列管之间一般通过焊接连接，隔板的四周与外壳连接，一般也通过焊接连接。隔板一般水平设置。
[0013] 本领域技术人员理解的，在管壳式反应器中，所述列管内称为管程，列管外与外壳以及上下端管板之间形成壳程。所述管板也为一支撑板，其上设置有供所述列管穿设的通孔；隔板与列管之间一般通过焊接连接，管板的四周与外壳连接，一般也通过焊接连接。管板一般水平设置。
[0014] 本实用新型的除最上端和最下端的两个管板之外，中间的隔板在所述列管之外的位置上设置有若干通气孔，用于液相吸热形成蒸汽后的分布，壳程内下面的水经过吸热后会部分变为蒸汽，蒸汽通过通气孔后会将气泡和液相水进行碰撞和分离，汽包加速向上运动带动水向上流动，从而增大反应器壳程内的液相推动力，加强对反应器内热量的取出效率。此反应放热较剧烈，因此设计了这种方式的壳程结构。
[0015] 根据本实用新型的反应器，优选地，所述列管每隔500mm高度通过一隔板与所述外壳连接；所述通气孔的直径为6mm。
[0016] 根据本实用新型的反应器，优选地，位于所述列管的最上端和最下端的管板的厚度大于所述隔板的厚度。最上端和最下端的两个管板主要是起到支撑固定列管，并与外壳形成密封腔体成为壳程的作用。
[0017] 根据本实用新型的反应器，优选地，所述分布器的各层均成倾斜向下方向，相邻两层之间形成通道。更优选地，所述分布器为三层分布结构。
[0018] 根据本实用新型的反应器，优选地，所述分布器的各层与水平方向的角度为30°‑60°。
[0019] 根据本实用新型的反应器，优选地，所述分布器的相邻两层之间的间距为150mm‑400mm。
[0020] 根据本实用新型的反应器，优选地，所述进料管连接所述分布器，并下延至所述分布器的最底层；所述进料管位于所述分布器内的部分，在管壁均设置有开孔。开孔大小根据反应物料的结块程度确定，开孔率根据进料量调整。物料通过进料管开孔进入到多层分布结构中，通过多层结构中的通道将物料分布到反应器顶部截面。
[0021] 根据本实用新型的反应器，优选地，所述进水口位于所述外壳的下部，所述产汽口位于所述外壳的上部。
[0022] 除氧水从进水口进入反应器壳程，从反应器列管吸热后将水升温达到饱和温度后，继续吸热变为水蒸汽，大量水和少量水蒸气混合物从产汽口排出反应器，从而实现反应器取热的目的。
[0023] 根据本实用新型的反应器，优选地，所述催化剂进料口位于所述压盘之上；所述催化剂卸料口位于瓷球层底部。
[0024] 催化剂从反应器的催化剂进料口装填，采用列管式反应器专业装填机械工具进行装填，直至装满为止。卸出催化剂时将反应器的催化剂卸料口打开，将瓷球和催化剂一并卸出，卸出后对瓷球和催化剂进行筛选，利用催化剂与瓷球直径不同将催化剂筛出后再生回用，瓷球单独筛出后回用。
[0025] 根据本实用新型的反应器，优选地，所述瓷球层中的瓷球，上部分为小直径瓷球，下部分为大直径瓷球。瓷球装填至列管处，防止底部物料与催化剂接触放热后无法移出热量。
[0026] 本实用新型提供的反应器能够有效的将物料均匀分布，使甲醇和醋酸甲酯物料充分与催化剂接触，同时反应放热有效传递到反应器壳程，热量将反应器壳程进水气化为水蒸气排出反应器外。
具体实施方式
[0050] 为了更清楚地说明本实用新型，下面结合优选实施例和附图对本实用新型做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本实用新型的保护范围。
[0051] 另外，在本实用新型中的实施例中所提到的一些方位词，例如“上”、“下”等，这些方位词的含义与反应器的放置情况有关，不应理解为对本实用新型保护范围的限制。
[0052] 本实用新型在此提供一优选方案，如图1所示，一种甲醇和醋酸甲酯为原料生产丙烯酸甲酯的反应器，该反应器为管壳式结构，材质根据物料腐蚀情况调整，包括外壳1，所述外壳的顶部中心设置有进料口2，底部设置有出料口3。所述进料口2包括位于反应器内的进料管201(如图2所示)。
[0053] 所述反应器的内腔由上至下设置有分布器4、压盘5、列管6和瓷球层7；所述分布器4与压盘5不接触，所述压盘5、列管6和瓷球层7依次接触；所述列管6上下端分别通过管板15与所述外壳1连接，中间每隔一段高度均通过一隔板13与所述外壳1连接，所述列管6通过通孔16穿设过所述隔板13(如图3所示)，且隔板13在所述列管之外的位置上设置有若干通气孔14。通气孔14起到分布吸热形成的蒸汽、强化换热效率的作用。最上端和最下端的两个管板15的厚度大于中间隔板13的厚度。最上端和最下端的两个管板15主要是起到支撑固定列管6，并与外壳1形成密封腔体成为壳程。
[0054] 列管6内装填催化剂12，催化剂12装满后顶部安装压盘5，反应器底部装填瓷球。压盘5用以防止生产过程中反应器内物料倒流引起催化剂从列管顶部倒流。优选地，所述瓷球层7中的瓷球，上部分为小直径瓷球，下部分为大直径瓷球。瓷球装填至列管处，防止底部物料与催化剂接触放热后无法移出热量。
[0055] 所述分布器4为三层以上的多层分布结构，所述分布器4与所述进料管201相连；分布器4的层数根据反应器进料气量和反应器上部空间位置确定，例如本优选实施例中为三层。
[0056] 如图2所示，所述分布器的各层结构401均成倾斜向下方向(优选与水平方向呈30°‑60°角度)，相邻两层之间间距为150mm‑400mm形成通道。在直径5.2m以下的反应器，分布器叶片采用单边不大于300mm。所述进料管201连接所述分布器4，并下延至所述分布器的最底层；所述进料管位于所述分布器内的部分，在管壁均设置有开孔。开孔大小根据反应物料的结块程度确定，开孔率根据进料量调整。物料甲醇和醋酸甲酯通过进料管开孔进入到多层分布结构中，通过多层结构中的通道将物料分布到反应器顶部截面。
[0057] 所述外壳1上还设置有催化剂进料口8和催化剂卸料口9，用以向所述列管6内装填催化剂12。优选地，所述催化剂进料口8位于所述分布器4、压盘5之间；所述催化剂卸料口9位于瓷球层7底部。催化剂从反应器的催化剂进料口8装填，采用列管式反应器专业装填机械工具进行装填，直至装满为止。卸出催化剂时将反应器的催化剂卸料口9打开，将瓷球和催化剂一并卸出，卸出后对瓷球和催化剂进行筛选，利用催化剂与瓷球直径不同将催化剂筛出后再生回用，瓷球单独筛出后回用。
[0058] 进一步的，所述外壳上设置有进水口10和产汽口11，用以向所述反应器的壳程输入和输出除氧水。所述进水口10位于反应器下部，所述产汽口11位于反应器上部。除氧水从进水口10进入反应器壳程，从反应器列管吸热后将水升温达到饱和温度后，继续吸热变为水蒸汽，大量水和少量水蒸气混合物从产汽口11排出反应器，从而实现反应器取热的目的。
[0059] 实施例1
[0060] 本实施例以甲醇和醋酸甲酯为原料通过图1所示反应器生产丙烯酸甲酯。
[0061] 反应器规格：
[0062] 进料口管径：DN400；
[0063] 出料口管径：DN400；
[0064] 反应器直径：3000mm；
[0065] 反应器列管长度：6000mm；
[0066] 反应器列管规格：φ44×2mm；
[0067] 反应器列管数量：2157根；
[0068] 管程容积：37.8m3；
[0069] 壳程容积：20.8m3；
[0070] 甲醇和醋酸甲酯为原料通过此反应器后生产丙烯酸甲酯，醋酸甲酯转化率约31％，丙烯酸甲酯选择性约95％。
[0071] 实施例2
[0072] 本实施例以甲醇和醋酸甲酯为原料通过图1所示反应器生产丙烯酸甲酯。
[0073] 反应器规格：
[0074] 进料口管径：DN500；
[0075] 出料口管径：DN500；
[0076] 反应器直径：3800mm；
[0077] 反应器列管长度：8000mm；
[0078] 反应器列管规格：φ44×2mm；
[0079] 反应器列管数量：4360根；
[0080] 管程容积：84.7m3；
[0081] 壳程容积：35.9m3；
[0082] 甲醇和醋酸甲酯为原料通过此反应器后生产丙烯酸甲酯，醋酸甲酯转化率达到32.63％，丙烯酸甲酯选择性约95％。
[0083] 通过上述实施例1和实施例2说明：甲醇和醋酸甲酯为原料通过此反应器后生产丙烯酸甲酯，醋酸甲酯能够有效转化为丙烯酸甲酯，反应转化率达到30％以上，丙烯酸甲酯选择性约95％。因此，此设备适用于甲醇和醋酸甲酯为原料生产丙烯酸甲酯。
[0084] 显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本实用新型的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。
