管9连着第三换热器7，所述醋酸及氢气混合气第二换热器进口管10 —端连着第三换热器7，另一端连着第二换热器5，所述混合气第一换热器进口管11 一端连着第二换热器5，另一端连着第一换热器3，所述混合气反应器进口管12 —端连着第一换热器3，另一端连着反应器I。合成后粗乙醇热气从反应器I出来后进入第一换热器3、第二换热器5、第三换热器7分级加热原料氢气和醋酸及氢气混合气，粗乙醇气经原料气分级降温后进分离器进行分离，原料气经粗乙醇合成气升温后进反应器1，最后在反应器内进行反应合成粗乙醇。热量得到了有效回收和利用，大大降低了能耗。
[0024]所述第二换热器还设置有冷气旁路调节阀。触媒层灵敏温度由第二换热器出口冷气旁路调节阀13进行调节控制。可以调节反应器I里的温度来保证反应器I里的反应温度的大小。
[0025]所述混合气反应器进口管12和粗乙醇反应器热气出口管2位于反应器I下方，混合气反应器进口管12连接有伸入反应器I内上方的若干根直支管14。将混合气引入反应器内上方，反应后气体往下进入粗乙醇反应器热气出口管中，气体在反应器内运行了一个来回，再次充分回收热量。
[0026]反应器1、粗乙醇反应器热气出口管2、第一换热器3、粗乙醇第一换热器热气出口管4、第二换热器5、粗乙醇第二换热器热气出口管6、第三换热器7、粗乙醇第三换热器出口管8之间采用直接焊接连接方式。原料氢气第三换热器进口管9、第三换热器7、醋酸及氢气混合气第二换热器进口管10、第二换热器5、混合气第一换热器进口管11、第一换热器3、混合气反应器进口管12、反应器I之间采用直接焊接连接方式。设备和管道之间连接采用直接焊接，解决了醋酸加氢制乙醇高温高压反应状况下连接法兰泄露问题；系统热量得到分级应用，保证了系统稳定。
[0027]本实用新型具有如下有益效果:1、设备和管道之间连接采用直接焊接，解决了醋酸加氢制乙醇高温高压反应状况下连接法兰泄露问题；2、热量得到了有效回收和利用，大大降低了能耗。3、取消传统利用膨胀节消除管道热应力设计，利用管道弯头连接消除掉热应力。4、系统热量得到分级应用，保证了系统稳定。
[0028]具体使用工艺流程如下:
[0029]来自外界的原料氢气压力4.2MPa、温度40°C，与来自循环机的循环气混合送至第三换热器进行预热。原料醋酸压力4.4MPa、温度40°C由外界送入，先经过醋酸预热器预热到?180°C后在气化塔内和氢气混合。从汽化塔出来的合成混合气依次进到第二换热器和第一换热器的过程中被出反应器的粗乙醇合成气分级加热，然后气体进醋酸加氢反应器进一步加热达到醋酸加氢催化剂活性温度后进入催化剂层进行醋酸加氢反应生成乙醇。触媒层灵敏温度由第二换热器出口冷气旁路调节阀进行调节控制。
[0030]进塔气体从合成反应器底部进入直支管，气体在直支管中自下至上与管外反应气逆流换热到达合成反应器顶部，被加热的气体出直支管，再由上而下通过催化剂层进行乙醇合成反应。反应后粗乙醇混合气由合成反应器底部经粗乙醇热气出口管出反应器，然后依次进入第一换热器、第二换热器、第三换热器的管内加热管外入塔混合气，再经循环水冷却器冷至40°C，其中大部分的乙醇和水被冷凝，通过气液分离器分离出粗乙醇，分离气体一部分作为循环气与来自醋酸乙酯加氢工序的循环气混合后去提压重新返回醋酸加氢合成反应器，另一部分作为富氢气去醋酸乙酯加氢工序，富氢气流量通过流量调节阀进行调节。
[0031]分离后的粗乙醇经闪蒸槽减压闪蒸出溶解气后至乙醇精馏工段。
[0032]在实际工艺设计过程中，考虑操作温度为300°C，操作压力为4.0MPa(G)，反应介质为99.9%的氢气及醋酸混合物，所以为保证安全，防止泄露，在工艺连接过程中，反应器、换热器和管道之间的连接考虑的是直接焊接；考虑到膨胀节热疲劳容易破裂，取消了管道间的膨胀节设计，全部采用管道弯曲设计消除应力；考虑工艺特点和热量回收，所以工艺考虑三级热量回收利用，降低了系统的能耗，同时保证了系统的稳定运行。
[0033]需要说明的是上述实施例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更改。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等均包含在本实用新型的保护范围之中。
【主权项】
1.一种带换热机组的乙醇合成反应器，包括反应器和换热机组，其中反应器上连接有混合气反应器进口管和粗乙醇反应器热气出口管，其特征在于:所述换热机组由通过管路依次串联的第一换热器、第二换热器和第三换热器组成，所述混合气反应器进口管与第一换热器的冷源通道连接，粗乙醇反应器热气出口管与第一换热器热源通道连接，其中原料氢气第三换热器进口管为第三换热器冷源进口管，醋酸及氢气混合气第二换热器进口管与第二级换热器冷源进口管连接。2.根据权利要求1所述的带换热机组的乙醇合成反应器，其特征在于:所述第二换热器还设置有冷气旁路调节阀。3.根据权利要求1所述的带换热机组的乙醇合成反应器，其特征在于:所述混合气反应器进口管和粗乙醇反应器热气出口管位于反应器下方，混合气反应器进口管连接有伸入反应器内上方的若干根直支管。4.根据权利要求1所述的带换热机组的乙醇合成反应器，其特征在于:所述换热机组之间，换热器与反应器之间的管道连接为直接焊接。
【专利摘要】本实用新型涉及一种带换热机组的乙醇合成反应器，包括反应器和换热机组，其中反应器上连接有混合气反应器进口管和粗乙醇反应器热气出口管，其特征在于：所述换热机组由通过管路依次串联的第一换热器、第二换热器和第三换热器组成，所述混合气反应器进口管与第一换热器的冷源通道连接，粗乙醇反应器热气出口管与第一换热器热源通道连接，其中原料氢气第三换热器进口管为第三换热器冷源进口管，醋酸及氢气混合气第二换热器进口管与第二级换热器冷源进口管连接。本实用新型热量回收利用率高、管道与设备之间采用直接焊接的方式，消除了管道热应力及系统法兰密封问题，以达到解决醋酸加氢制乙醇的工艺中存在的问题。
【IPC分类】B01J8/02, C07C29/149, B01J3/04, C07C31/08
【公开号】CN204638146
【申请号】CN201520279750
【发明人】汤广斌, 甘世杰, 邵杰, 潘幸辉, 潘科, 宁吉全, 甘道才
【申请人】河南顺达化工科技有限公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年5月4日