醋酸反应装置的制作方法

本实用新型涉及化工装置技术领域，特别涉及醋酸反应装置。

背景技术：

醋酸是生产醋酸乙烯、醋酸纤维、聚乙烯醇等的重要有机化工原料。随着市场需求的扩大，醋酸的生产规模不断提高。低压甲醇羰基化法合成醋酸是目前制备醋酸的主流工艺，而醋酸反应装置是低压甲醇羰基化法合成醋酸的核心设备，在合成醋酸的过程中需要进行复杂的气-液反应，同时会产生大量的热量。因此在醋酸的生产过程中必须及时移除这些反应热，以使生产顺利进行。

传统的醋酸反应装置通常采用外置式换热器，通过对反应介质打循环进行换热。该外置式换热器虽然可以移除反应过程中产生的热量，但换热效率较低，导致换热设备规模大，还要配置价格昂贵的管路系统和循环泵等，整套反应单元投资成本过高，无法满足醋酸扩大生产的需求，限制了醋酸反应装置的产能。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种高效的醋酸反应装置。

一种醋酸反应装置，包括：

反应器本体，包括筒体、上封头以及下封头，所述上封头和所述下封头分别与所述筒体固定连接，所述上封头位于所述反应器主体上部，所述下封头位于所述反应器主体下部，且所述上封头上开设有反应气出口，所述下封头上开设有反应气入口；

换热器，位于所述反应器本体内，并与所述反应器本体连接，所述换热器为缠绕管换热器或高效列管式换热器；

导流筒，套设在所述换热器上，所述导流筒与所述换热器的换热管束之间形成使气液反应介质流通的过流通道，所述导流筒与所述反应器本体之间形成回流通道，且所述导流筒两端开口，以使所述导流通道和所述回流通道在所述导流筒的两端部连通；所述导流筒的一端位于所述反应器本体的下部，另一端位于所述反应器本体的上部；

气体分布器，靠近所述导流筒位于所述反应器本体下部的一端设置，且与所述反应气入口连通。

上述醋酸反应装置包括反应器本体、换热器、导流筒及气体分布器，通过在反应器本体内设置内置式换热器，并将导流筒套设在换热器外形成过流通道，使气液反应物产生的热量在其流经过流通道时被过流通道管束内的冷却介质移除，大幅度地提高了热交换效率，将反应过程中产生的大量热量快速移除，避免副反应的发生的同时，进一步改善气液的混合，提高反应效率，且还无需增设金属锆管道、金属锆增压泵等昂贵设备，降低了生产成本，提高产能。此外，在靠近导流筒位于反应器本体下部的一端设置气体分布器，使气体均匀分布在反应液中，强化传热、传质效果，促使反应介质形成有规则的循环流动，进一步强化反应的传质效果；且该循环流动还有利于催化剂的均匀分布，提高催化效率，进一步提高产能。

在其中一实施例中，所述换热器为缠绕管换热器。

由于缠绕管换热器换热效率高，结构紧凑，单位容积具有较大的传热面积，故适宜作为内置换热器置于反应器本体内；再者，缠绕管换热器耐高压、补偿性好，高压气液反应环境对其影响较小，可以有效地延长设备使用寿命；此外，缠绕管换热器的换热管内流体呈螺旋流动，流道截面形成二次流，同时壳程流体在各层管束之间形成湍流，进一步提高换热效率，同等换热量条件下，有效减少换热面积，节约成本。

在一实施例中，还包括回流喷射器，所述回流喷射器固定在所述上封头上，且所述回流喷射器的喷嘴位于所述回流通道内。

通过设置回流喷射器，将经后续工段回流的反应液以喷射方式返回醋酸反应装置，可以加速流场循环，提高反应效率。

在其中一实施例中，所述换热器具有冷却介质进口和冷却介质出口，所述反应器本体上开设有两个安装管口，所述冷却介质进口和所述冷却介质出口分别安装于所述反应器本体的两个安装管口上。

在其中一实施例中，所述冷却介质进口设置于所述下封头上，所述冷却介质出口设置于所述上封头上。

在其中一实施例中，所述气体分布器套设在所述冷却介质入口管上。

在其中一实施例中，所述反应器本体上开设有安装液位计的液位计口，用于监测所述醋酸反应装置中反应介质的液位高度。

在其中一实施例中，所述反应器本体上还开设有测压口，用于监测所述醋酸反应装置内的压力。

在其中一实施例中，所述反应器本体上还开设有测温口，用于监测所述醋酸反应装置内的温度。

附图说明

图1为一实施方式的醋酸反应装置的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将对本实用新型进行更全面的描述，并给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型中，下部是指将醋酸反应装置固定安装后靠近地面的一侧，上部是指远离地面的一侧。

如图1所示，本实用新型的一实施方式的醋酸反应装置10，包括反应器本体110、换热器120、导流筒130及气体分布器140。

其中，反应器本体110包括筒体101、上封头102和下封头103，其中，上封头102和下封头103分别与筒体101固定连接，上封头102位于反应器本体上部，下封头103位于反应器本体下部，换热器120、导流筒130以及气体分布器140设置于筒体101与上封头102和下封头103所形成的空间内。

该反应器本体110的形状和体积无特别限定，可以根据生产需求进行选择，其中筒体101可以为圆柱筒体；上封头102、下封头103可以为半球形、蝶形或椭圆形。

此外，反应器本体上开设有反应液入口111、反应液出口112、反应气入口 113及反应气出口114。其中，反应液入口111、反应液出口112、反应气入口 113及反应气出口114的数目均无特别限定，可以根据需要进行选择。且反应液入口111和反应液出口112的位置无特别限定。

具体地，反应气入口113开设在下封头103上，反应气出口114开设在上封头102上。如此可以保证反应气和反应液充分接触，促使反应完全。

另外，还可以在反应器本体110上开设备用口115、测压口116及测温口117 中一种或多种，以在相应的位置安装相应的监测仪器，用于监测醋酸反应装置 10内压力、温度等等。

换热器120，位于反应器本体110内，并与反应器本体110连接，该换热器 120为缠绕管式换热器或高效列管式换热器。

传统的醋酸反应装置通常采用外置式换热方式对反应热进行移除，为此需要在该醋酸反应装置的外部增设管道、换热器以及循环泵等辅助设备，而醋酸具有腐蚀性，与醋酸接触的设备必须采用昂贵的锆，故传统的设置方式不仅换热效率低，还会大幅度地增加装置的成本，不适宜于大规模生产应用。

而上述醋酸反应装置通过采用内置式换热器，大幅度地提高了传热效率，可以有效地避免外部增设管道、换热器以及泵等辅助换热设备，节约成本，提高产能。

在一实施例中，换热器为缠绕管换热器。

缠绕管换热器结构紧凑，具有较大的比传热面积适宜作为内置式换热器设置在上述醋酸反应装置10内，可以大幅度地提升换热效率；且缠绕管式换热器耐高压、补偿性好，高压气液反应环境对其影响较小，可以有效地延长设备使用寿命；此外，缠绕管式换热器的换热管内流体呈螺旋流动，流道截面形成二次流，同时管外流体在各层管束之间形成湍流，进一步提高换热效率，同等换热量条件下，有效减少换热面积，节约成本。

其中，缠绕管式换热器可以是单股流缠绕管式换热器，也可以是多股流缠绕管式换热器，可以根据需要进行选择。

在一实施例中，换热器的芯筒的中心轴线与导流筒130的中心轴线平行。在另一实施例中，换热器的芯筒的中心轴线与导流筒130的中心轴线重合。

另外，上述换热器120具有冷却介质进口121和冷却介质出口122。反应器本体110上开设有用于安装冷却介质进口121和冷却介质出口122的两个安装管口，以使冷却介质进口121和冷却介质出口122安装在两个安装管口上。其中，安装管口的设置位置可以根据该醋酸反应装置10内的换热器120进行调整，只要能够保证换热器120中冷却介质的流通即可，且冷却介质的流动方向无特别限定，根据反应过程中的换热需求进行选择。

在一实施例中，冷却介质进口121设置于下封头103上，冷却介质出口122 设置于上封头102上。在另一实施例中，冷却介质进口121靠近反应气入口113 设置；冷却介质出口122靠近反应气出口114设置，如此更能保证换热器的换热效率。

在一实施例中，冷却介质进口121和冷却介质出口122分布于导流筒130 的中心轴线上。进一步地，冷却介质进口121和冷却介质出口122的中心轴线与导流筒130的中心轴线重合。导流筒130套设在换热器120外，导流筒130 与换热器120的换热管束之间形成供气液反应介质流通的过流通道，导流筒130 与反应器本体110之间形成供气液反应介质回流的回流通道，且导流筒130的两端开口，以使导流通道和回流通道在导流筒130的两端部连通；导流筒130 的一端位于反应器本体110的下部，另一端位于反应器本体110的上部。

气体分布器140靠近导流筒130位于反应器本体110下部的一端设置，且与反应气入口113连通。

在靠近导流筒130位于反应器本体110下部的一端设置气体分布器140，使气体均匀分布在反应液中，可以强化传热、传质效果，促使反应介质形成有规则的循环流动，进一步强化反应的传质效果。

该气体分布器140可以采用现有的气体分布器，只要能使通入的反应气与反应液充分接触即可，其可以为带分布孔的环管形式，也可以为数个喷嘴组合的形式，根据需要进行选择。

在一实施例中，上述气体分布器140套设在冷却介质入口管上。

另外，上述醋酸反应装置10还可以包括回流喷射器150，该回流喷射器150 固定在上封头102上，且该回流喷射器150的喷嘴位于回流通道内。

通过设置回流喷射器150，将经后续工段回流的反应液以喷射方式返回醋酸反应装置10内，可以加速流场循环，提高反应效率。

另外，回流喷射器150的数目无特别限定，可以根据需要进行设定。在一实施例中，在反应器本体110上部均匀设置有2个回流喷射器150。

上述醋酸反应装置10还可以包括液位计口160，用于监测醋酸反应装置10 中反应介质的液位高度。

上述醋酸反应装置10还可以包括吊耳170和/或基座180，用于固定醋酸反应装置10。

上述醋酸反应装置10可以用于甲醇羰基化法制备醋酸，制备过程中反应气体从反应气入口113进入反应器本体110内，并通过气体分布器140使反应气均匀分布在反应液中，促使气液反应介质沿过流通道和回流通道循环流动并发生反应，反应过程中产生的大量热量被与其直接接触的换热器120移除，带出反应热的同时还进一步改善气液的混合，提高反应效率。

上述醋酸反应装置10可以最大程度及时回收醋酸反应所产生的余热，提高醋酸反应热量的利用等级，提高醋酸反应装置10的产能，实现系统的节能环保。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。