一种用于丙烯环氧化反应的流体分布板的制作方法
【专利摘要】一种用于丙烯环氧化反应的流体分布板，属化工装置领域。包括外径与反应器内径相同的圆盘形分布板体和位于分布板上的开孔，其所述的开孔，均布在与分布板圆心呈同心圆的多个圆周线上；所述开孔的直径，沿所述分布板径向轴线方向上，从分布板的圆心至分布板的边沿，至少分为四段，依次递增；在所述四段的每一段范围内，所述开孔的直径相等；其所述开孔的孔间距，至少为最内圈开孔半径的两倍。其通过在分布板上设置分段变径的分布板孔，使流体中的丙烯能够均匀的分布，从而均匀的进入反应器中，得到最优的流体分布情况，避免反应器径向的反应不均匀，从而便于控制整个反应器的操作。本实用新型可广泛用于各种丙烯环氧化反应装置的设计和制造领域。
【专利说明】一种用于丙烯环氧化反应的流体分布板
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于在有流体和固体颗粒的情况下所进行的一般化学或物理的方法 所用的装置领域，尤其涉及一种用于氧化反应装置的流体分布板。
【背景技术】
[0002] 丙烯环氧化反应（HPPO,hydrogeneperoxidepropyleneoxide)制备环氧丙烧是 以丙烯和双氧水为原料，主要的反应器有固定床反应器、流化床反应器等。并且该反应需借 助溶剂甲醇将丙烯溶解于溶剂中，从而与双氧水反应。溶剂甲醇所需的量非常之大，一般为 丙烯用量的10倍以上。为了节约工艺的后续分离成本以及甲醇原料的成本，现有的一些工 艺优化溶剂甲醇的用量，从而会导致丙烯以气泡的形式存在于反应液中，而如何让这些气 泡均匀的分布则是一个技术难点。
[0003] 现有的ΗΡΡ0工艺使用的反应器有流化床反应器、列管式固定床反应器等。Solvay 公司发明了一种在流化床反应器中进行ΗΡΡ0反应的工艺。该流化床反应器的流体分配区 含有一个用于保证流体均匀流动的分配器（分配板或格栅），可用于流体的均布，但是催化 剂在流化床反应器中的使用寿命较短。
[0004] 另外G.Hans-Georg等人认为，传统的带挡板的管壳式反应器存在流体分布不均 匀、冷媒压降高等缺点。他们开发了一种新型的具有螺旋构型的管壳式固定床反应器，但是 该类的固定床反应器制造过程较为麻烦、造价也较高。
[0005]目前，丙烯环氧化工艺中用的较多较传统的还是列管式固定床反应器。一般年产 20万吨环氧丙烷的ΗΡΡ0项目，其列管式固定床反应器筒体的直径一般为3米左右，其中包 含几千根列管。那如何让这么大的一个反应器做的流体均匀地分布于每一根列管中是技术 上的一个难点。 实用新型内容
[0006] 本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于丙烯环氧化反应的流体分布板， 其通过在分布板上设置分段变径的分布板孔，使流体中的丙烯能够均匀的分布，从而均匀 的进入反应器中，得到最优的流体分布情况，避免反应器径向的反应不均匀，从而便于控 制整个反应器的操作。
[0007] 本实用新型的技术方案是：提供一种用于丙烯环氧化反应的流体分布板，包括外 径与反应器内径相同的圆盘形分布板体和位于分布板上的开孔，其特征是：所述的开孔，均 布在与所述分布板圆心呈同心圆的多个圆周线上；所述开孔的直径，沿所述分布板径向轴 线方向上，从分布板的圆心至分布板的边沿，至少分为四段，依次递增；在所述四段的每一 段范围内，所述开孔的直径相等；其所述开孔的孔间距，至少为最内圈开孔半径的两倍。
[0008] 具体的，所述开孔的直径，沿所述分布板径向轴线方向上，从分布板的圆心至分布 板的边沿，至少分为四段，依次线性递增。
[0009] 或者，所述开孔的直径，沿所述分布板径向轴线方向上，从分布板的圆心至分布板 的边沿，至少分为四段，依次等差递增。
[0010] 进一步的，其所述分布板的板厚为l〇mm。
[0011] 进一步的，其所述的分布板为直流式分布板。
[0012] 进一步的，其所述的反应器至少包括列管式固定床反应器或流化床反应器。
[0013] 与现有技术比较，本实用新型的优点是：
[0014] 1.分布板上的开孔直径沿分布板的圆心向外，呈中间小、边缘大、开孔分布分段成 四段的分段变径结构关系，能使流体的流动更均匀，减少反应器内径向的反应不均匀，使反 应器更易控制操作；
[0015] 2.采用分段变径的开孔结构，能更好的使得反应物丙烯较为均匀的分布于溶剂甲 醇中，从而可以减少溶剂的用量，节约后续分离工段的成本；
[0016] 3.本产品制造起来较为简便，使用起来安全可靠，可用于丙烯环氧化反应的多种 反应器，例如列管式固定床反应器、流化床反应器。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1是本实用新型分布板的整体结构示意图；
[0018] 图2是分布板从圆心至边缘的局部结构放大视图；
[0019] 图3是流体通过开孔孔径相同的常规分布板后流体流速随着分布板径向的分布 示意图；
[0020] 图4是流体通过本实用新型分布板后流体流速随着分布板径向的分布示意图。
[0021] 图中1为分布板体，2为开孔，3为分布板圆心，rl为最内圈开孔的半径，L1为开 孔的孔间距。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。
[0023] 图1和图2中，本实用新型的技术方案提供了一种用于丙烯环氧化反应的流体分 布板，包括外径与反应器内径相同的圆盘形分布板体1和位于分布板上的开孔2,其所述的 开孔，均布在与所述分布板圆心呈同心圆的多个圆周线上，所述开孔的直径，沿所述分布板 径向轴线方向上，从分布板的圆心至分布板的边沿，至少分为Rl、R2、R3、R4四段，依次递 增。
[0024] 在所述R1?R4四段的每一段范围内，所述开孔的直径相等。
[0025] 其所述开孔的孔间距L1，至少为最内圈开孔半径rl的两倍。
[0026] 具体的，所述开孔的直径，沿所述分布板径向轴线方向上，从分布板的圆心至分布 板的边沿，至少分为四段，依次线性递增。
[0027] 或者，所述开孔的直径，沿所述分布板径向轴线方向上，从分布板的圆心至分布板 的边沿，至少分为四段，依次等差递增。
[0028] 进一步的，在所述的每一段范围内，所述开孔的孔间距至少为最内圈开孔半径的 两倍。
[0029] 其所述分布板的板厚为l〇mm。
[0030] 其所述的分布板为直流式分布板。
[0031] 其所述的反应器至少包括列管式固定床反应器或流化床反应器。
[0032]利用计算流体力学（Computationalfluiddynamic，CFD)软件ANSYS14. 5 模拟验 证，可以发现通过一个孔直径中间小、边缘大、开孔分布分段成四段的分布板，能使流体的 流动更均匀。
[0033] 当来自进料口的流体流量为0. 1213m3/s，流速为2. 5m/s时，通过一个直径为 2300mm，且开孔大小相同的分布板后，其流体的流速随着分布板径向的分布如图3所示。由 图可知，从分布板的中心至边缘，通过分布板后流体分布不均，且在边缘流速接近为0,意味 着边缘地区几乎无流体通过。
[0034] 而同样的流体通过一个孔直径中间小、边缘大、开孔分布分段成四段的分布板后， 其流体的流速随着分布板径向的分布如图4所示。可见流体的分布得到了明显的改善。
[0035] 本技术方案中，分段变化开孔直径的结构，可以得到最优的流体分布情况。根据 小孔的流量分布又综合考虑到分布板内沿轴向压强变化，对进料预分布板的开孔方式做如 下改变：将靠近中心处的开孔直径减小，沿分布板半径方向从中心至封闭端将预分布板划 分为四段。具体开孔直径根据反应器直径而定。并且通过计算流体力学模拟，四段开孔的 直径呈线性变化较为合适。另外孔间距设为最小开孔直径的2倍以上使用起来更加安全。
[0036] 实施例：
[0037] 将本实用新型用于丙烯环氧化反应的列管式固定床反应器。
[0038] 丙烯环氧化反应器流体由下向上流。
[0039] 本流体分布板安装于反应器的底端，位于反应器的支撑管板和催化剂支撑网的下 方。
[0040] 其能对丙烯环氧化反应器的流体进料进行均布，使反应物丙烯均匀的溶于溶剂甲 醇中。从而使得反应器操作更加易控制，减少反应器的径向浓度分布。
[0041] 采用本实用新型的列管式固定床反应器用于丙烯环氧化反应制备环氧丙烷，其年 产量为20万吨。该反应器的设计一览表如下表1所不：
[0042] 表1反应器设ii^一览表
[0043]
[0044]
【权利要求】
1. 一种用于丙烯环氧化反应的流体分布板，包括外径与反应器内径相同的圆盘形分布 板体和位于分布板上的开孔，其特征是： 所述的开孔，均布在与所述分布板圆心呈同心圆的多个圆周线上； 所述开孔的直径，沿所述分布板径向轴线方向上，从分布板的圆心至分布板的边沿，至 少分为四段，依次递增； 在所述四段的每一段范围内，所述开孔的直径相等； 其所述开孔的孔间距，至少为最内圈开孔半径的两倍。
2. 按照权利要求1所述的用于丙烯环氧化反应的流体分布板，其特征是所述开孔的直 径，沿所述分布板径向轴线方向上，从分布板的圆心至分布板的边沿，至少分为四段，依次 线性递增。
3. 按照权利要求1所述的用于丙烯环氧化反应的流体分布板，其特征是所述开孔的直 径，沿所述分布板径向轴线方向上，从分布板的圆心至分布板的边沿，至少分为四段，依次 等差递增。
4. 按照权利要求1所述的用于丙烯环氧化反应的流体分布板，其特征是所述分布板的 板厚为l〇mm。
5. 按照权利要求1所述的用于丙烯环氧化反应的流体分布板，其特征是所述的分布板 为直流式分布板。
6. 按照权利要求1所述的用于丙烯环氧化反应的流体分布板，其特征是所述的反应器 至少包括列管式固定床反应器或流化床反应器。
【文档编号】C07D303/04GK203862223SQ201420219365
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年4月30日 优先权日:2014年4月30日
【发明者】陈炳旭, 聂琴, 黄洋洲, 施丽丽, 陆梦科 申请人:华东理工大学