一种用于过氧化氢氧化丙烯制环氧丙烷的新型反应器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种轴向反应器，尤其是涉及一种用于过氧化氢氧化丙烯制环氧丙烷的新型反应器。
【背景技术】
[0002]环氧丙烷是生产聚醚、丙二醇、异丙醇胺、丙烯醇、非聚醚多元醇等的重要原料，目前环氧丙烷的生产方法主要有氯醇法、间接氧化法(共氧化法)、异丙苯法和过氧化氢氧化丙烯制环氧丙烷法。氯醇法主要缺点是使用有毒氯气，设备腐蚀严重并污染环境；间接氧化法对原料质量要求高，且工艺冗长，投资规模大；异丙苯法实质仍是一种共氧化法。过氧化氢氧化丙烯制环氧丙烷法则是一种流程简单、副产物少和绿色无污染的直接氧化法生产环氧丙烷的新工艺，该工艺是在中温、低压和液相条件下在甲醇溶剂中用过氧化氢催化丙烯环氧化生产环氧丙烷。
[0003]目前该双氧水法制环氧丙烷的新型反应器常用的为列管式反应器，催化剂装填在管内，冷却水走反应器壳程。由于反应放热多，列管的传热系数不高，需要较多的换热面积，且由于管心距等限制因素，反应器体积较大；催化剂装填在列管内，通常一个反应器内列管数量有成千上万根，催化剂装卸工作量大，检漏维修等较为复杂；在提高单台设备产量时，列管式反应器往往面临压降大、热点温度高以及体积过大等问题。
[0004]双氧水法制环氧丙烷反应器进料有液相和气液相进料两种情况，即有进料预混合和无进料预混合两种进料方式。尤其对于气液相分别进料，没有进料预混合，由于进入反应器后混合时间和空间有限，导致进入催化剂床层时物料不均匀，若采用列管式反应器，不均匀的物料立即被细分成成千上万个小单元，每根管内的反应情况均不一样，严重影响产品性能。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种体积小、催化剂装卸方便、结构灵活、可进行多反应串联的用于过氧化氢氧化丙烯制环氧丙烷的新型反应器。
[0006]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0007]—种用于过氧化氢氧化丙烯制环氧丙烷的新型反应器，包括反应器外壳、换热板对束、换热介质分配总管、换热介质分配支管、换热介质收集总管和换热介质收集支管，所述的反应器外壳设有反应物料进口、反应物料出口、至少一个换热介质进口和至少一个换热介质出口，其特征在于，所述的换热板对束由多组子换热板对束组成，每组子换热板对束一端通过换热介质分配支管和对应的换热介质分配总管连接反应器外壳的换热介质进口，另一端通过换热介质收集支管和对应的换热介质收集总管连接反应器外壳的换热介质出口 ；所述换热板对束在反应器轴向至少包括一段，各段换热板对束的换热板对数量、间距和形状相互独立且可调节。由于子换热板对束分别对应各自的换热介质分配总管和换热介质收集总管，从而减小换热板对中换热介质在水平方向的流动行程，使水平方向换热均匀。
[0008]所述的换热板对束整体呈圆柱体状，所述的多组子换热板对束在水平方向将换热板对束分割为二等分结构、四等分结构、多等分结构或同心圆结构，子换热板对束中的换热板对是由两块金属板通过多点焊接形成。
[0009]所述的二等分结构为两组呈半圆柱体形的子换热板对束，一组子换热板对束中的换热板对与另一组子换热板对束中的换热板对平行；
[0010]所述的四等分结构为四组呈扇形体的子换热板对束环绕反应器中心轴设置，不同组的子换热板对束中的换热板对相互平行或垂直；
[0011]所述的多等分结构为五组以上的呈扇形体的子换热板对束环绕反应器中心轴设置。
[0012]所述的二等分结构、四等分结构和多等分结构中，换热介质分配总管和换热介质收集总管呈圆弧形。
[0013]所述的换热板对由两张金属板片通过焊接形成一个密闭的板程腔体，仅在两端各留一通口，为换热介质的流通通道，换热板对上两张板片之间可设置多处焊接，焊接方式为点形焊接或条形焊接中的一种或两种，焊点密度范围为100?5000个/Hf，焊接位置交错设置，使板对表面形成凹凸形状；各换热板对底部通口通过换热介质分配支管连接至换热介质分配总管，顶部通口通过换热介质收集支管连接至换热介质收集总管。换热板对一般有几十张到几百张，反应区域被分成几十或几百份，远少于列管式反应器中管子的数量(成千上万根)，反应物料进入催化剂床层后，在催化剂的强烈扰流后，反应物料可以混合均匀。
[0014]所述的换热板对底部设置支撑件，顶部设有控制各换热板对间距的换热板定距件，板对间距为10?60mmo
[0015]所述的各换热板对内为板程，相邻换热板对之间为壳程，壳程装填催化剂，换热介质走板程，反应物料走壳程。
[0016]所述的反应器还包括筒体、上封头、人孔、下封头、原料进口和产物出口。
[0017]所述的反应器内催化剂床层可以是一段或者多段。当催化剂床层是一段时，反应器只有一个反应物料进口，一个反应产物出口和一组冷却介质进出口。当催化剂床层为多段时，反应器有多个原料进口，一个产物出口和多组冷却介质进出口
[0018]所述的换热板对束从上封头吊装进反应器筒体，由支撑件支撑固定，反应器可以现场组装；催化剂直接从反应器上封头或者人孔逐个向换热板对间进行装填，从下封头卸料口卸出；换热介质可以是气体和水，优选为水。
[0019]优选的，当反应器直径小于等于2m时，换热板对束优选二等分结构，2个等分的板对束的排列方向是平行的，共有2个换热介质分配总管和2个换热介质收集总管，可根据需要分别设置I个或2个换热介质进出口 ；且当反应器直径为2?4m之间时，换热板对束优选四等分结构，4个等分的板对束的排列方向可以是平行，也可以是垂直的，共有4个换热介质分配总管和4个换热介质收集总管，可根据需要分别设置I个或2个换热介质进出口 ；以此类推，当反应直径继续增大时，从制造和安装角度考虑，相应地，换热板对束优选多等分结构。
[0020]本发明用于双氧水制环氧丙烷的新型反应器中，催化剂装填在换热板对与换热板对之间，即反应器壳程，为反应物料和催化剂的空间，反应物料沿轴向平推流通过催化剂床层；换热介质由分配总管和分配支管进入换热板内即板程，由收集支管和总管集合后排出反应器。
[0021]本发明换热板对上的若干焊接交错排列，使冷却介质流体内部剧烈扰动，介质流体一直处于湍流状态，为强制对流换热。反应侧物料在靠近换热元件壁面处，往往会形成液膜，该液膜产生的热阻在反应侧总热阻中占比重非常大。而在该新型板对表面，由于其形状凹凸不平，对液膜形成了积极的扰动作用，得以使液膜更新速度加快，从而减小其热阻，提高反应侧整体的传热系数。
[0022]由于双氧水氧化丙烯法制环氧丙烷的适宜温度范围为30?60度，一般用冷却水作为冷却介质，温度范围为30?40度，两侧温差不大，且该反应放热剧烈，约为200?250KJ/mol，所需冷却水的体积流量是反应物料体积流量的近8?14倍左右，而当增大物料处理量时，冷却侧难以将热量及时移走，导致单台反应器的处理量受限。因此采用多段床层式反应器时，便可以设置多次进料，对每一段催化剂床层内，都设有换热板对束，每段床层之间设有换热介质进出口，每段反应产生的热量恰好