气-液-固三相固定鼓泡床反应器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种气-液-固=相固定鼓泡床反应器。
【背景技术】
[0002] 乙二醇化G)是一种重要的石油化工基础有机原料，主要用于生产聚醋、防冻液、润 滑剂、增塑剂、非离子表面活性剂W及炸药等，用途十分广泛。近年来，随着下游聚醋产品市 场需求的增加，世界乙二醇产量和需求量都不断扩大，而我国是世界上第一大乙二醇消费 国，据统计年消费量达到1000万吨W上，进口依存度达70 % W上。
[0003] 目前乙二醇的生产路线主要有石油路线和非石油路线两大类，传统石油路线生产 乙二醇需要消耗大量原油，且此生产工艺的经济效益由于受石油价格的制约，波动较大。而 W天然气或煤制得的合成气生产乙二醇的非石油路线因符合我国富煤少油的能源特点，且 此生产工艺具有反应条件溫和、选择性高等优点，成为国内众多研究者和研究机构研发的 热点。特别是近几年煤制乙二醇在国内发展势头强劲，目前国内工业生产技术已日渐成熟， 数个煤制乙二醇商业化装置已投产或正在大规模建设阶段，如内蒙通迂的20万t/a煤制乙 二醇工业示范装置已于2009年12月打通流程，经过=年的试运行，于2012年底实现乙二醇 产品220皿紫外透光率稳定达标，产品各项指标均已达到国家规定的优等品标准。由通迂金 煤和河南煤业合资的永金化工在河南规划了分别位于新乡、濃阳、安阳、洛阳和永城的5个 20万吨/年煤制乙二醇项目。其中新乡项目于2012年3月打通流程，濃阳项目于2012年8月投 料成功，安阳项目于2012年12月产出合格优等品。而洛阳和永城项目将于2014年投产。另 夕h采用中石化上海石油化工研究院自主研发的合成气制乙二醇技术，由上海工程公司和 中国石化工程建设公司共同完成工程设计的20万t/a合成气制乙二醇工业示范装置于2012 年8月30日在湖北化肥开工建设，并于2013年已建成投产，成功打通全流程，产出合格优等 品。高化学和日本余部及华东科技大学合作在新疆天业W电石炉尾气为原料，建设5万吨/ 年乙二醇和3万吨/年1，4下二醇项目，乙二醇项目于2012年底进入试生产，并于2013年1月 成功生产出优等品乙二醇，且5月中旬，新疆天业25万吨乙二醇项目二期工程的开工仪式正 式开始。
[0004] 总体来说，近年来，国内W合成气气相反应合成草酸醋，草酸醋再加氨到乙二醇的 两步法合成气制乙二醇工业生产技术已日渐成熟，但在工业化的历程中，还有诸多需完善 优化的问题。特别是W合成气气相反应合成草酸醋部分的反应主要分为CO气相偶联和氧化 醋化两步，而氧化醋化反应比较复杂。从目前已公开发表的文章、论文或专利可知，关于NO 氧化醋化生成亚硝酸醋多采用填料塔作为主反应器。但是受填料塔内气液接触特点的限 审IJ，在氧化醋化反应生成亚硝酸醋的同时，很难避免副产物硝酸的生成。该部分硝酸的生成 不仅增大了偶联系统氮氧化物补给成本，增加了物耗，同时增加了设备的腐蚀，在设备投资 及操作成本上带来较大的负担；同时，在硝酸后续处理系统上的物耗和能耗也是不可忽视 的。为此，如何最大限度降低氮氧化物补充，开发副产硝酸的高效利用技术，变废为宝，简化 流程，大幅降低物耗和能耗，对于进一步提升合成气制乙二醇技术的竞争力具有极为重大 意义。
[000引根据硝酸、甲醇和NO反应生成亚硝酸甲醋的反应机理(2N0+3C出0H+HN03一2C出ONO +此0)，该反应中既有液体又有气体，对于运类反应的反应器形式一般采用气-液-固S相固 定床反应器。在气-液-固=相固定床鼓泡反应器内，由于气-液-固=相的存在，流动极为复 杂。反应物在反应器内的均匀分布程度直接影响床层内气-液-固=相的接触效率，影响催 化剂作用的发挥，影响反应产物的质量。因而，大量液体(液相)送入气-液固定床鼓泡反应 器底部的同时，气体(气相)也必须在反应器底部W气泡的形式适当分配。气-液固定床鼓泡 反应器内流体的均布问题特别是入口处气体的均匀分布问题则是至关重要的，它直接影响 到床层中部和出口处的分布效果。当然，固定鼓泡床本身也是一种良好的分配器，但只有在 小直径的反应器中才能仅仅依靠床层分配气体。在大直径的反应器中，单靠床层是无法实 现床层的均匀分布的，需要在床层下面的整个横截面上安装足够数量的气体分布器，然后 再靠床层实现良好的分配。因此，气体分布器起着十分重要的作用。它消除了气体分布不均 的问题，从而消除反应器内的短路和沟流现象，保证了催化剂作用的充分发挥，从而确保反 应产物的质量。文献200920073896.0公开了 一种气-液-固=相固定鼓泡床反应器，在反应 器的气相进口安装有气体分布器，气体分布器为总管尺寸均一的树枝状、福射状或环状气 体分布器，由于受气体分布器总管内阻力的影响，运种分布器应用于大直径的反应器时，存 在气体分布器边缘分布气量小的缺点，导致反应效果不理想。《催化反应器设计》(北京-科 学技术文献出版社，1998)-书，介绍了固定鼓泡床反应器内的气体分布器仅是一根在其上 开有若干小孔的管子，把气体分散于液体中。但是，运种结构形式的分布器过于简单，不能 保证气体的均匀分布。
【发明内容】
[0006] 本实用新型所要解决的技术问题是现有技术存在气体分布不均的问题，提供一种 新的气-液-固=相固定鼓泡床反应器。该气-液-固=相固定鼓泡床反应器具有分布均匀的 特点。
[0007] 为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：一种气-液-固=相固定 鼓泡床反应器气体分布器，包括壳体、液相进料口、气相进料口、气体分布器和反应流出物 出口；所述气体分布器包括:气体主管和多个支管;所述多个支管设置于所述主管的两侧， 并与所述主管流体流通;所述支管上设置有至少1排小孔;其特征在于，所述气体支管的管 径从与气体主管相连接处至支管末端呈渐缩式。
[000引上述技术方案中，优选地，所述主管为一字型排列或十字型排列。
[0009] 上述技术方案中，优选地，所述主管与所述支管呈十字相交分布，各支管之间平行 安装，各支管之间间距相等，呈树枝状。
[0010] 上述技术方案中，优选地，所述支管末端的直径D2与所述支管与所述主管相连接 处的直径Dl之比为(0.75:1)~(0.99:1)。更优选地，所述支管末端的直径D2与所述支管与 所述主管相连接处的直径Dl之比为(0.8:1)~(0.95:1)。。
[001。 上述技术方案中，优选地，所述支管上的小孔为1排时，沿反应器轴向开孔。
[0012]上述技术方案中，优选地，所述支管上的小孔为2排时，每排开孔角度与反应器轴 向成25~50°的夹角，且小孔在支管上并列均匀分布或交错均匀分布。
[0013] 上述技术方案中，优选地，所述支管上的小孔为圆形，开孔总面积为反应器床层截 面积的20~30 %。
[0014] 上述技术方案中，优选地，所述支管的长度小于反应器直径的0.4倍。
[0015] 上述技术方案中，优选地，在壳体内，气体分布器的上方依次设置有支撑筛板、下 部瓷球、反应器催化剂床层和上部瓷球，液相进料口位于气体分布器的下面，气相进料口与 气体分布器相连通，且位于反应器床层下面，反应流出物出口位于反应器的上部。
[0016] 现有技术中，气-液-固立相固定鼓泡床反应器的气体分布器的气体支管为尺寸均 一的等径管。与之相比，本发明中气体分布器的支管为变径管，气体支管的管径从与气体主 管相连接处至支管末端呈渐缩式。众所周知，对于管式气体分布器的要求是支管上小孔的 出口流量尽可能均匀一致，W达到均匀布气的效果。小孔的出口流量和过孔压降的关系为 壤二' 其中，第i个小孔的出口流量Qi，Px为支管沿程静压，P为反应器内的静压，由上 式可W看出，要使小孔的出口流量尽可能一致，必须使各个小孔的压降(Px-P)尽可能一致。 因为反应器内的静压P是一样，因而要使各个小孔的压降(Px-P)尽可能一致，只需使支管沿 程静压Px的值尽可能一致。而支管沿程静压Px为支管入口静压門和支管的沿程压差之 和，对于同一支管，支管入口静压門是一定值，因而要使支管沿程静压Px值尽可能一致，应使 支管的沿程压差尽量小。实验表明，多管式分布器支管内的气体流动存在着分流过程， 属于变质量流动，压差主要由动量交换控制，其流动状态属于"动量交换控制模型"，即支管 的沿程压差A Px与!;炭…成正比，其中，K、A为常数，X为支管长度，D为支管直径。由上述 公式可知，当支管总长X = L时，A Pl与|；H：…成正比，当支管长度一定时，支管直径D越大 支管的压差^Pl越小，即支管入口静压門和支管末端静压Pl则相差越小，则支管内沿程压力 分布越均匀，所W小孔的出口流量分布也越一致。因而，本发明通过将支管设置为变径管， 适当增大支管当量直径，从而大大改善支管内沿程压力分布的均匀性，确保小孔的出口流 量分布的尽可能一致性，从而大大改善了气-液-固=相固定鼓泡床反应器内气体的分布效 果。将合成气制乙二醇技术中氧化醋化塔塔蓋排出的含有硝酸、甲醇和水的混合液体通入 所述气-液-固S相固定鼓泡床反应器内，将CO偶联系统中含有NO的循环气体通过气体分布 器均匀分布后通入所述气-液-固S相固定鼓泡床反应器内，较好地保证了含有NO的气体和 含有硝酸、甲醇的液体进入反应器后在整个床层截面上的均匀分布和有效接触，充分发挥 了催化剂的作用，保证了硝酸的转化率，达到了变废为宝和降耗减腐的目的。采用本实用 新型的气-液-固=相固定鼓泡床反应器，在反应器内儀催化剂或钮催化剂的作用下，在反 应溫度为70~120°C，反应压力为0~1.5MPa，液时空速为0.5~8小时^,NO与硝酸的摩尔比 为2.5~10的条件下反应生成亚硝酸甲醋，硝酸转化率含95%，取得了较好的技术效果。
【附图说明】
[0017] 图1为本实用新型气-液-固S相固定鼓泡床反应器示意图。
[0018] 图2为