煤制乙二醇生产用偶联反应器的制作方法

本发明涉及煤制乙二醇生产技术领域，具体涉及煤制乙二醇生产用偶联反应器。

背景技术：

两步法生产煤制乙二醇工艺路线的第一步是偶联反应生成草酸二甲酯，第二步是草酸二甲酯加氢生产乙二醇。偶联反应器就是用于合成草酸二甲酯的大型设备。现有技术中的偶联反应器多种多样，它们之间在结构上的共同之处就是采用钢管作为换热元件，但是其换热效率较低。需要提供一种煤制乙二醇生产用偶联反应器，以提高换热效率。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供煤制乙二醇生产用偶联反应器，能够解决现有技术中采用钢管作为换热元件导致换热效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：包括裙座和反应器本体，裙座设于反应器本体底部，反应器本体由下封头、筒体和上封头构成，所述反应器本体的上封头顶部设有物料气进口，反应器本体的下封头底部设有合成气出口，所述筒体上部侧边设有冷媒出口，筒体下部侧边设有冷媒入口，所述冷媒入口与冷媒分配器相连通，所述冷媒出口与冷媒蒸汽收集器相连通，所述冷煤分配器与冷媒蒸汽收集器之间设有换热螺旋板，所述冷媒分配器、冷媒蒸汽收集器、换热螺旋板均设于筒体内，所述换热螺旋板内部为空腔，换热螺旋板的腔室外部空间为装填催化剂的催化反应区；

所述冷媒分配器包括分配器总管、分配器支管、分配器环管和分配器出口管，所述分配器总管与冷媒入口连通，分配器总管呈l型设置，分配器总管上方为横向设置的五个同心设置的分配器环管，所述分配器总管的侧边连通有五个分配器支管，分配器支管为l型，每个分配器支管分别与一个分配器环管相连通，分配器环管的顶部连通有数个分配器出口管，数个分配器出口管分别与换热螺旋板的内腔底部连通；

所述冷媒蒸汽收集器包括收集器进口管、收集器环管、收集器支管和收集器总管，所述收集器总管与冷媒出口连通，收集器总管呈l型设置，收集器总管下方为与分配器环管平行设置的五个同心设置的收集器环管，所述收集器总管的侧边连通有五个收集器支管，收集器支管为l型，每个收集器支管分别与一个收集器环管相连通，收集器环管的底部连通有数个收集器进口管，数个收集器进口管分别与换热螺旋板的内腔顶部连通。

进一步地，所述筒体内设有支承栅，所述支承栅设于冷媒入口的上方，且位于分配器支管的下方，支承栅通过底部的四个支承筋支撑，支承栅上方设有下瓷球层，所述下瓷球层设于换热螺旋板的下方，所述换热螺旋板的上方设有上瓷球层。

进一步地，所述换热螺旋板形成的不同螺旋段之间通过螺旋板间距保持件间隔。

采用上述结构后，本发明的优点在于：采用换热螺旋板作为换热元件，换热面积增大，可极大地提高换热效率，因而可以缩小反应器的体积，降低设备的造价，另外与列管反应器相比，省去了两块厚重的管板，大大节约了制造成本；

根据换热螺旋板的结构特点，冷媒入口处设置冷媒分配器，冷媒出口处设置冷媒蒸汽收集器，采用这种结构达到了在换热螺旋板等弧长的板上开设进出口的目的，将冷媒均匀地输送入换热螺旋板内腔的不同位置，从而使换热螺旋板内腔中的冷媒流动均匀，进而使催化反应区的温度均匀，偶联反应效果更好。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的a-a剖视图；

图3为图1的b-b剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

如图1-图3所示，本具体实施方式采用如下技术方案：包括裙座2和反应器本体，裙座2设于反应器本体底部，裙座2是承重构件，用于支承整个设备的重量，裙座2侧面开有检查孔1，反应器本体由下封头3、筒体7和上封头9构成，反应器本体的上封头9顶部设有物料气进口10，上封头9上还设置有人孔19，反应器本体的下封头3底部设有合成气出口17，下封头3上还设置有卸料口20，筒体7上部侧边设有冷媒出口11，筒体7下部侧边设有冷媒入口16，冷媒入口16与冷媒分配器15相连通，冷媒出口11与冷媒蒸汽收集器12相连通，冷煤分配器15与冷媒蒸汽收集器12之间设有换热螺旋板14，冷媒分配器15、冷媒蒸汽收集器12、换热螺旋板14均设于筒体7内，换热螺旋板14内部为空腔，换热螺旋板14的腔室外部空间为装填催化剂的催化反应区13，换热螺旋板14形成的不同螺旋段之间通过螺旋板间距保持件18间隔，用于保持换热螺旋板14螺旋层与螺旋层之间的距离一致且稳定，采用换热螺旋板14作为换热元件，换热面积增大，可极大地提高换热效率，换热螺旋板14的换热效率可以比常规的换热管高50%以上，因而可以缩小反应器本体的体积，降低设备的造价。

根据换热螺旋板14的结构特点，冷媒入口16处设置冷媒分配器15，冷媒出口11处设置冷媒蒸汽收集器12，采用这种结构达到在换热螺旋板15等弧长的板上开设进出口的目的，将冷媒均匀地输送入换热螺旋板内腔的不同位置，从而使换热螺旋板15内腔中的冷媒流动均匀，进而使催化反应区13的温度均匀，偶联反应效果更好。

冷媒分配器15的具体结构如下：包括分配器总管15-1、分配器支管15-2、分配器环管15-3和分配器出口管15-4，分配器总管15-1与冷媒入口16连通，分配器总管15-1呈l型设置，分配器总管15-1上方为横向设置的五个分配器环管15-3，分配器总管15-1的侧边连通有五个分配器支管15-2，分配器支管15-2为l型，每个分配器支管15-2分别与一个分配器环管15-3相连通，分配器环管15-3的顶部连通有数个分配器出口管15-4，数个分配器出口管15-4分别与换热螺旋板14的内腔底部连通。

冷媒蒸汽收集器12结构与冷媒分配器15结构类似，具体如下：包括收集器进口管12-4、收集器环管12-3、收集器支管12-2和收集器总管12-1，收集器总管12-1与冷媒出口11连通，收集器总管12-1呈l型设置，收集器总管12-1下方为与分配器环管15-3平行设置的五个收集器环管12-3，收集器总管12-1的侧边连通有五个收集器支管12-2，收集器支管12-2为l型，每个收集器支管12-2分别与一个收集器环管12-3相连通，收集器环管12-3的底部连通有数个收集器进口管12-4，数个收集器进口管12-4分别与换热螺旋板14的内腔顶部连通。

筒体7内设有支承栅5，支承栅5设于冷媒入口16的上方，且位于分配器支管15-2的下方，支承栅5通过底部的四个支承筋4支撑，支承栅5上方设有下瓷球层6，下瓷球层6设于换热螺旋板14的下方，换热螺旋板14的上方设有上瓷球层8，上瓷球层8和下瓷球层6的设置，防止催化剂13流失。

工作原理：物料气从物料气进口10加入到反应器本体内，穿过上瓷球层8进入催化剂13中，催化区域在设定的温度和压力之下运行，物料气在其中发生偶联反应生成草酸二甲酯,也就是物料气经过催化反应后变成含有草酸二甲酯的合成气，合成气穿过下层瓷球层9继续向下从合成气出口17流走。

该偶联反应是一个放热反应，为了保持热平衡，需要将反应所放出的热量带走，通过一套以换热螺旋板14为核心的换热装置来实现的，其工作过程是冷媒从冷媒入口16进入分配器总管15-1，然后流入分配器支管15-2，然后进入分配器环管15-3，每个分配器环管15-3有若干个分配器出口管15-4与换热螺旋板14内腔相通，冷媒通过这些分配器出口管15-4流入换热螺旋板14中，冷媒与换热螺旋板14外面的催化反应区13进行热交换，将反应过程所产生的热量吸入冷媒中，从而使催化反应区13的温度始终维持在设定的温度附近，冷媒吸热后变成蒸汽流入收集器进口管12-4，然后进入收集器环管12-3，再进入收集器支管12-2，最后集中到收集器总管12-1中，从冷媒出口11流走。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。