CN108097175A - 甲醛催化剂对比实验自平衡反应设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及催化剂对比实验技术领域。本发明提供一种甲醛催化剂对比实验自平衡反应设备，包括相连通的反应单元和导热油单元；反应单元包括具有壳程的反应器。导热油单元包括导热油罐、导热油泵、导热油电加热器、导热油冷却器；导热油罐经由导热油泵、导热油电加热器与反应器的壳程下部相连通，反应器的壳程上部与导热油冷却器相连通，导热油冷却器与导热油罐相连通；反应器底部设有导热油加热盘管。本催化剂对比实验自平衡反应设备主要适用于甲醛催化剂的对比测试，同时也适用于各种列管式反应催化剂的对比测试。对于高放热、中放热、低放热反应均能实现自平衡功能。

Description

甲醛催化剂对比实验自平衡反应设备
技术领域
本发明涉及催化剂对比实验技术领域，具体涉及一种甲醛催化剂对比实验自平衡反应设备。
背景技术
目前甲醛催化剂种类繁多，但真正对催化剂的配比和填装方案的研究并不多。列管式反应器的热量传输大部采用热虹吸原理来实现，但对于催化剂对比实验装置的反应设备，不仅需要进行两种催化剂在相同条件下的对比，同时还要实现在不同的催化剂放热环境下的热量移除，并能根据反应进程的需要，不断提高和降低反应移走的热量和温度。催化剂的使用活性和寿命不仅取决与催化剂的活性组分，同时还与催化剂的配比和填装方案有关。
甲醇氧化制甲醛催化剂在相同的工艺条件下进行测试，才能优选出优质的催化剂和填装方法，所以发明一种甲醛催化剂对比实验自平衡反应设备极其必要。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种甲醛催化剂对比实验自平衡反应设备，其主要适用于甲醛催化剂的对比测试，是为甲醇氧化制甲醛连续反应对比实验定型设计的，同时也适用于各种列管式反应催化剂的对比测试。对于高放热、中放热、低放热反应均能实现自平衡功能。
为实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种甲醛催化剂对比实验自平衡反应设备，包括反应单元和导热油单元；反应单元包括具有壳程的反应器，导热油单元包括导热油罐、导热油泵、导热油电加热器、导热油冷却器；导热油罐经由导热油泵、导热油电加热器与反应器的壳程下部相连通，反应器的壳程上部与导热油冷却器相连通，导热油冷却器与导热油罐相连通。
进一步地，所述反应器底部设有导热油加热盘管。
进一步地，所述导热油冷却器通过氮气管路与氮气源相连通，所述氮气管路上设有氮气分程控制阀组。
进一步地，所述导热油单元还包括储水罐，所述储水罐与所述导热油冷却器相连通。
进一步地，所述储水罐内盛装有脱离子水，所述导热油冷却器上部设有管板，所述储水罐的下部液位与所述导热油冷却器上部管板平齐。
进一步地，所述反应器为列管式反应器。
进一步地，所述反应器的壳程内均匀分布有两反应管束，所述两反应管束内分别添加有不同型号的催化剂，所述壳程与所述反应管束之间设有导热油。
进一步地，所述反应器内设有温度、压力检测仪表。
进一步地，所述反应器与甲醇氧化制甲醛生产装置的工艺气出口相连通。
进一步地，本反应设备的操作压力范围为0～100Kpa，操作温度范围为260～350℃；导热油操作温度范围为260～300℃。
由上可知，本发明的对比实验自平衡反应器，对于低放热反应，反应本身放热量不够，很难通过导热油气化实现对温度±1℃的控制，需要补充热量，本反应器底部设置导热油加热盘管，补充不足热量，保证导热油气化，实现反应器热量恒温***的自平衡控制，利用导热油热虹吸原理实现自身循环；对于中放热反应，关闭导热油加热盘管，通过反应自身的放热，实现导热油气化平衡，实现对温度±1℃的控制，无需补充热量，利用导热油热虹吸原理实现自身循环；对于高放热反应，导热油大量气化，通过导热油冷却器，进行冷却分离，利用导热油热虹吸原理实现自身循环。反应器与甲醇氧化制甲醛生产装置的工艺气出口相连通，列管共用一个壳程，壳程内为同种导热油，通过上述结构以实现相同工艺条件进行对比试验。
附图说明
图1是本发明的甲醛催化剂对比实验自平衡反应设备的一个实施例的流程简图；
图2是本发明的甲醛催化剂对比实验自平衡反应设备的反应器底部的导热油加热盘管示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
如图1所示：一种甲醛催化剂对比实验自平衡反应设备，包括反应单元和导热油单元；反应单元包括具有壳程的反应器R1001，导热油单元包括导热油罐V-32、导热油泵P-31、导热油电加热器H-33、导热油冷却器HE-34；导热油罐V-32经由导热油泵P-31、导热油电加热器H-33与反应器R1001的壳程下部相连通，反应器的壳程上部与导热油冷却器HE-34相连通，导热油冷却器HE-34与导热油罐V-32相连通。
优选的，反应器底部设有导热油加热盘管。
优选的，导热油冷却器HE-34通过氮气管路与氮气源(图中未示出)相连通，氮气管路上设有氮气分程控制阀组FV306A/FV306B。
优选的，导热油单元还包括储水罐V-30，储水罐V-30与导热油冷却器HE-34相连通。
优选的，储水罐V-30内盛装有脱离子水，导热油冷却器HE-34上部设有管板，储水罐的下部液位与导热油冷却器上部管板平齐。
优选的，反应器为列管式反应器。
优选的，反应器的壳程内均匀分布有两反应管束，两反应管束内分别添加有不同型号的催化剂，壳程与反应管束之间设有导热油。
优选的，反应器内设有温度检测仪表TI112、TI212、TI111、TI210、压力检测仪表PI113、PI213、PI110、PI211。
优选的，反应器与甲醇氧化制甲醛生产装置的工艺气出口相连通。
优选的，本反应设备的操作压力范围为0～100Kpa，操作温度范围为260～350℃；导热油操作温度范围为260～300℃。
以下结合本发明的一种甲醛催化剂对比实验自平衡反应设备的一个典型实施例，对本发明的反应设备进行详细阐述，其中：
1.反应单元：
工艺气体进入反应器R1001壳程的封头，在封头内由隔板将封头均匀分成均等的两部分，每一部分是装有不同催化剂的反应管束，与反应器R1001壳程内通有导热油换热，达到反应温度后，工艺气在催化剂的作用下进行反应，反应产物通过壳程出口封头进入后***。
反应器R1001壳程进出口封头内设有温度检测仪表TI112、TI212、TI111、TI210、压力检测仪表PI113、PI213、PI110、PI211，上下壳程封头间设有压差检测仪表PDI316、PDI321，能实现压力温度的准确计量。反应管束内设有9组温度测温组件TE101/TE201、TE102/TE202、TE103/TE203、TE104/TE204、TE105/TE205、TE106/TE206、TE107/TE207、TE108/TE208、TE109/TE209，可以检测自上而下的9组温度，并经过分散式控制***(DCS)处理，最终显示温度点阵图，并显示热点温度位置。
反应原料气出口产品气应设有流量计量仪表(未在本反应器内)，结合温度检测仪表TI111、TI210、压力检测仪表PI110、PI211、压差检测仪表PDI316、PDI321，通过上述仪表能够对反应过程进行数据采集。
2.导热油单元:
导热油输送***由导热油罐V-32、导热油泵P-31、导热油电加热器H-33、导热油冷却器HE-34等组成，导热油储存在导热油罐V-32内，开车初期，通过导热油泵P31加压后，由导热油电加热器H-33加热，送入反应器R1001下部壳程内，在壳程内对催化剂进行升温后，从壳程上部离开反应器R1001壳程进入导热油冷却器HE-34，在导热油冷却器HE-34内冷却后回到导热油罐V-32，如此循环。
在反应器内正常反应后，导热油泵P-31和导热油电加热器H-33关闭，打开HV-327，导热油依据热虹吸原理进行正常循环。
对于低放热反应，反应本身放热量不够，很难通过导热油气化实现对温度±1℃的控制，需要补充热量，本反应器R1001设置了反应器底部导热油加热盘管，通过此种形式，补充不足热量，保证导热气化，实现反应器热量恒温***的自平衡控制。利用导热油热虹吸原理实现自身循环。
对于中放热反应，关闭导热油盘管加热器，通过反应自身的放热，实现导热油气化平衡，实现对温度±1℃的控制，无需补充热量，利用导热油热虹吸原理实现自身循环。
对于高放热反应，导热油大量气化，通过导热油冷却器HE-34，进行冷却，利用导热油热虹吸原理实现自身循环。
反应器R1001能够实现导热油气化温度的自动平衡，通过导热油冷却器HE-34上部设置的氮气分程控制阀组FV306A/FV306B，调节导热油上部氮气压力，实现对导热油气化压力的平衡控制，从而实现对反应器R1001反应温度随着反应的进程自动控制。
反应器R1001能够实现导热油冷却器冷却介质的自动平衡控制，在储水罐V-30内储蓄脱离子水，储水罐V-30的下部液位与导热油冷却器HE-34上部管板平齐，当导热油被气化后，气体在导热油冷却器HE-34内部冷却，冷却器壳程水被气化，气化的水蒸气在输出管道内被冷却成水，回到储水罐V-30内，从而实现自平衡控制。
以上仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本发明中各部件的结构和连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种甲醛催化剂对比实验自平衡反应设备，其特征在于，包括反应单元和导热油单元；所述反应单元包括具有壳程的反应器；所述导热油单元包括导热油罐、导热油泵、导热油电加热器、导热油冷却器；所述导热油罐经由所述导热油泵、所述导热油电加热器与所述反应器的壳程下部相连通，所述反应器的壳程上部与所述导热油冷却器相连通，所述导热油冷却器与所述导热油罐相连通。
2.如权利要求1所述的一种甲醛催化剂对比实验自平衡反应设备，其特征在于，所述反应器底部设有导热油加热盘管。
3.如权利要求1所述的一种甲醛催化剂对比实验自平衡反应设备，其特征在于，所述导热油冷却器通过氮气管路与氮气源相连通，所述氮气管路上设有氮气分程控制阀组。
4.如权利要求1所述的一种甲醛催化剂对比实验自平衡反应设备，其特征在于，所述导热油单元还包括储水罐，所述储水罐与所述导热油冷却器相连通。
5.如权利要求4所述的一种甲醛催化剂对比实验自平衡反应设备，其特征在于，所述储水罐内盛装有脱离子水，所述导热油冷却器上部设有管板，所述储水罐的下部液位与所述导热油冷却器上部管板平齐。
6.如权利要求1所述的一种甲醛催化剂对比实验自平衡反应设备，其特征在于，所述反应器为列管式反应器。
7.如权利要求6所述的一种甲醛催化剂对比实验自平衡反应设备，其特征在于，所述反应器的壳程内均匀分布有两反应管束，所述两反应管束内分别添加有不同型号的催化剂，所述壳程与所述反应管束之间设有导热油。
8.如权利要求6所述的一种甲醛催化剂对比实验自平衡反应设备，其特征在于，所述反应器内设有温度检测仪表、压力检测仪表。
9.如权利要求1所述的一种甲醛催化剂对比实验自平衡反应设备，其特征在于，所述反应器与甲醇氧化制甲醛生产装置的工艺气出口相连通。
10.如权利要求1至9任一所述的一种甲醛催化剂对比实验自平衡反应设备，其特征在于，本反应设备的操作压力范围为0～100Kpa，操作温度范围为260～350℃；导热油操作温度范围为260～300℃。
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