CN221182803U - 煤制乙二醇的酯化预反应装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种煤制乙二醇的酯化预反应装置，包括：酯化预反应器和冷却塔，冷却塔的出口与酯化预反应器的冷却介质入口连接，冷却塔的进口与酯化预反应器的冷却介质出口连接。酯化预反应器包括壳体、位于壳体顶部的合成气进口及位于壳体底部的酯化气出口。壳体内部还设置有列管和氧气分布器，氧气分布器包括氧气总管、氧气支管和文丘里管，氧气总管与氧气支管垂直设置，且氧气总管侧壁的开孔与氧气支管的进口连通，氧气支管的侧壁开设有多个氧气布气孔，文丘里管的端部入口竖直向上，文丘里管的端部出口与列管连通，文丘里管两侧的负压吸入口与氧气布气孔连通。本申请提高了乙二醇生产过程中酯化反应生成草酸二甲酯的效率。

Description

煤制乙二醇的酯化预反应装置

技术领域

本申请涉及化工生产设备技术领域，尤其涉及一种煤制乙二醇的酯化预反应装置。

背景技术

乙二醇是一种重要的、结构最简单的脂肪族二元醇，是石油化工基础有机原料，主要用于生产聚酯纤维(涤纶)、聚酯瓶片、薄膜、防冻液等。近年来，随着聚酯行业的快速发展，乙二醇生产在国内的发展较为迅速，其中主要以煤制乙二醇——草酸酯法工艺应用最为广泛。首先通过甲醇、硝酸和氧气酯化合成草酸二甲酯中间体，然后草酸二甲酯加氢生产乙二醇。其中，制备草酸二甲酯中间体的酯化单元是乙二醇生产中的关键环节，酯化预反应装置作为关键设备，直接影响乙二醇产品质量和产量。

现有酯化预反应装置基本采用列管式反应器，通过将合成气和氧气从列管式反应器顶部的进气口通入，使得合成气和氧气在压力下一起进入列管中进行混合、反应，但这样会存在气体在列管中分布不均，造成局部反应过于剧烈、且热量不能及时移除而发生危险，影响反应进程，进而导致乙二醇产品质量和产率的下降。

实用新型内容

本申请提供一种煤制乙二醇的酯化预反应装置，用以解决背景技术中提到的上述问题。

本申请提供一种煤制乙二醇的酯化预反应装置，包括：酯化预反应器和冷却塔，冷却塔的出口与酯化预反应器的冷却介质入口连接，冷却塔的进口与酯化预反应器的冷却介质出口连接。

酯化预反应器包括壳体、位于壳体顶部的合成气进口及位于壳体底部的酯化气出口。

壳体内部还设置有列管和氧气分布器，氧气分布器包括氧气总管、氧气支管和文丘里管，氧气总管与氧气支管垂直设置，且氧气总管侧壁的开孔与氧气支管的进口连通，氧气支管的侧壁开设有多个氧气布气孔，文丘里管的端部入口竖直向上，文丘里管的端部出口与列管连通，文丘里管两侧的负压吸入口与氧气布气孔连通。

可选的，壳体的下部开设有反应器脱盐水进口，壳体的上部开设有反应器脱盐水出口，反应器脱盐水进口通过脱盐水泵与冷却塔出口连接，反应器脱盐水出口与冷却塔进口连接。

可选的，壳体内上部设置有上管板，壳体内下部设置有下管板，列管的两端分别穿过上管板和下管板。

反应器脱盐水进口和反应器脱盐水出口位于上管板和下管板之间。

可选的，合成气进口与文丘里管的端部入口之间设置有合成气分布板，合成气分布板上贯穿有合成气流通孔。

可选的，列管由弧形段和竖直段交替组成。

可选的，冷却塔为闭式冷却塔。

可选的，壳体内部还设置有折流板，折流板的板面与列管的轴向方向垂直，且折流板的一端与壳体的内壁连接。

本申请提供的煤制乙二醇的酯化预反应装置，实现了乙二醇生产过程中酯化反应的高效进行，相比于现有技术，具有如下有益效果：

(1)通过设置文丘里管，将合成气以一定的速度输入文丘里管的上端部入口，在文丘里管内形成负压区域，再通过负压将氧气吸入至文丘里管内，使得合成气和氧气在具有一定速度的前提下向下运动，同时进行混合并反应，这样设置使得合成气与氧气的混合更加均匀，并在不断混合的过程中发生反应，提高了气体在文丘里管和列管中的分布均匀性，进而实现了草酸二甲酯的高效制备，有助于提高后续生产乙二醇的质量和产量。将氧气通过氧气布气孔直接吸入至文丘里管内，实现了氧气的精准输送，使得反应更加高效。

(2)通过将列管设置为由弧形段和竖直段交替组成，使得合成气与氧气的混合气进行分散，增大了混合气与冷却介质脱盐水的换热面面积，进而提高将反应热导出的速率，尤其在使用体积较大的酯化预反应器时，避免反应热不能及时导出，有利于反应的高效进行。

(3)本申请提供的煤制乙二醇的酯化预反应装置操作便捷，有助于提高草酸二甲酯的生成效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例提供的煤制乙二醇的酯化预反应装置的结构示意图；

图2为本申请一实施例提供的氧气分布器的主视图；

图3为本申请一实施例提供的氧气分布器的俯视图；

图4为本申请一实施例提供的合成气分布板的结构示意图；

图5为本申请另一实施例提供的酯化预反应器的结构示意图；

附图标记说明：

1：酯化预反应器、2：冷却塔、5：合成气分布板、110：壳体、120：列管、121：弧形段、122：竖直段、130：合成气进口、140：酯化气出口、150：上管板、160：下管板、170：折流板、310：反应器脱盐水进口、320：反应器脱盐水出口、330：脱盐水泵、410：氧气总管、420：氧气支管、421：氧气布气孔、430：文丘里管、431：负压吸入口、510：合成气流通孔。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，也属于本申请保护的范围。

如图1、图2和图3所示，本申请提供一种煤制乙二醇的酯化预反应装置，包括：酯化预反应器和冷却塔2，冷却塔2的出口与酯化预反应器的冷却介质入口连接，冷却塔2的进口与酯化预反应器的冷却介质出口连接。

酯化预反应器包括壳体110、位于壳体110顶部的合成气进口130及位于壳体110底部的酯化气出口140。

壳体110内部还设置有列管120和氧气分布器，氧气分布器包括氧气总管410、氧气支管420和文丘里管430，氧气总管410与氧气支管420垂直设置，且氧气总管410侧壁的开孔与氧气支管420的进口连通，氧气支管420的侧壁开设有多个氧气布气孔421，文丘里管430的端部入口竖直向上，文丘里管430的端部出口与列管120连通，文丘里管430两侧的负压吸入口431与氧气布气孔421连通。

具体地，酯化预反应器用于将合成气和氧气混合并反应，生成乙二醇生产所需的中间体草酸二甲酯，由于反应过程中会释放热量，因此需要对酯化预反应器进行冷却。冷却塔2用于向酯化预反应器中输入冷却介质，冷却介质在酯化预反应器中吸收热量后，再输回至冷却塔2进行降温，对冷却介质进行循环使用，既达到对反应热转移的目的，还节约了冷却介质的使用量，避免了浪费。其中，合成气为甲醇和硝酸。

酯化预反应器的壳体110中间部分为柱形结构，有助于为反应提供充足的空间，上下两端为椭圆形结构，使得酯化预反应器更加耐压，延长酯化预反应器的使用寿命。壳体110内部还设置有列管120和氧气分布器，合成气与氧气在列管120中进行反应，氧气分布器用于将氧气分布于列管120中，使得列管中的气体分布更加均匀，有利于反应的顺利进行。

在实际反应过程中，在一定压力下，将合成气通过合成气进口130进入壳体110内部的上端椭圆结构内，氧气通过氧气总管410进入壳体110内部，文丘里管430在壳体110内为竖直方向设置，且文丘里管430的上端部入口竖直向上，位于壳体110内部的上端椭圆结构内，文丘里管430的下端部出口与列管120上端进口连通，因此合成气由文丘里管430的上端部入口进入。同时，氧气总管410的侧壁开设有多个开孔，氧气总管410内的氧气通过多个开孔进入氧气支管420内，且氧气支管420的侧壁开设有多个氧气布气孔421，文丘里管430两侧的负压吸入口431与氧气支管420上的氧气布气孔421连通。当合成气由文丘里管430的上端部入口进入时具有一定的速度，所以会在文丘里管430内形成一定的负压区域，在形成负压的位置开设负压吸入口431，负压吸入口431又与氧气布气孔421连通，因此在负压的作用下，将氧气由氧气支管420吸入至文丘里管430内，使得合成气与氧气在文丘里管430中进行混合、反应，之后由文丘里管430的下端部出口进入列管120内，并沿列管120长度方向继续运行，同时在列管120内继续混合、反应，使得反应更加充分。反应完成后生成酯化气，由列管120下端输出至壳体110下端椭圆结构处，并由酯化气出口140输出，进行下一步的纯化工艺。在反应过程中，通过冷却塔2向壳体110内部输入冷却介质，及时吸收反应生成的热量，有利于反应高效稳定进行。

将合成气以一定的速度通过文丘里管430的上端部入口输入，在文丘里管430内形成负压区域，再通过负压将氧气吸入至文丘里管430内，使得进入文丘里管430内的合成气和氧气在具有一定速度的前提下向下运动，同时进行混合并反应，这样设置使得合成气与氧气的混合更加均匀，同时将氧气通过氧气支管420的氧气布气孔421直接吸入至文丘里管430内，在不断混合的过程中发生反应，提高了气体在文丘里管430和列管120中的分布均匀性，避免了局部反应过于剧烈的情况发生，进而实现了草酸二甲酯的高效制备，有助于提高后续生产乙二醇的质量和产量。通过设置文丘里管430，使得合成气与氧气在输入过程中自行混合，无需搅拌器等其它辅助设备，使得酯化预反应装置更加简捷方便。

本申请通过上述方案，实现了乙二醇生产过程中酯化反应生成草酸二甲酯的高效进行，通过设置文丘里管，将合成气以一定的速度输入文丘里管的上端部入口，在文丘里管内形成负压区域，再通过负压将氧气吸入至文丘里管内，使得合成气和氧气在具有一定速度的前提下向下运动，同时进行混合并反应，这样设置使得合成气与氧气的混合更加均匀，并在不断混合的过程中发生反应，提高了气体在文丘里管和列管中的分布均匀性，进而实现了草酸二甲酯的高效制备，有助于提高后续生产乙二醇的质量和产量。将氧气通过氧气布气孔直接吸入至文丘里管内，实现了氧气的精准输送，使得反应更加高效。

如图1所示，可选的，壳体110的下部开设有反应器脱盐水进口310，壳体110的上部开设有反应器脱盐水出口320，反应器脱盐水进口310通过脱盐水泵330与冷却塔2出口连接，反应器脱盐水出口320与冷却塔2进口连接。

具体地，通过脱盐水泵330将冷却塔2内的脱盐水由反应器脱盐水进口310输至壳体110与列管120外壁形成的空间内，吸收反应生成的热量后，再通过反应器脱盐水出口320输回至冷却塔2内，经冷却塔2冷却降温后继续用于酯化预反应器的冷却，脱盐水的循环使用节约了生产成本。使用脱盐水能够避免列管120在长时间使用时产生结垢，保持列管120的换热效率，同时脱盐水中未含有氯离子，避免了对列管120和壳体110的氯腐蚀，达到对酯化预反应器保护的目的。

如图1所示，可选的，壳体110内上部设置有上管板150，壳体110内下部设置有下管板160，列管120的两端分别穿过上管板150和下管板160。

反应器脱盐水进口310和反应器脱盐水出口320位于上管板150和下管板160之间。

具体地，列管120的两端分别穿过上管板150和下管板160，且列管120与上管板150和下管板160的连接处为密封连接，避免合成气与氧气泄露至列管120外，保证反应过程中的安全。反应器脱盐水进口310和反应器脱盐水出口320位于上管板150和下管板160之间，将脱盐水作为冷却介质输至列管120外壁与壳体110之间形成的空间内，达到对反应过程中降温的目的。

如图2和图4所示，可选的，合成气进口130与文丘里管430的端部入口之间设置有合成气分布板5，合成气分布板5上贯穿有合成气流通孔510。

具体地，合成气通过合成气分布板5的合成气流通孔510输入，这样设置使得合成气由文丘里管430的上端部入口进入时更加均匀，进而有利于列管120内的反应更加均匀。

如图5所示，可选的，列管120由弧形段121和竖直段122交替组成。

具体地，合成气与氧气混合后进入列管120中进一步混合、反应，其中弧形段121的设置，使得合成气与氧气的混合气进行分散，增大了混合气与冷却介质脱盐水的换热面面积，进而提高将反应热导出的速率，尤其在使用体积较大的酯化预反应器时，避免反应热不能及时导出，有利于反应的高效进行。

可选的，冷却塔2为闭式冷却塔。

具体地，闭式冷却塔在对换热后的冷却介质脱盐水进行降温时，减少了脱盐水的蒸发，降低了脱盐水再次冷却时的耗损，既达到对反应热及时导出的目的，同时节约了生产成本。

如图5所示，可选的，壳体110内部还设置有折流板170，折流板170的板面与列管120的轴向方向垂直，且折流板170的一端与壳体110的内壁连接。

具体地，折流板170的板面与列管120的轴向方向垂直，在脱盐水流动过程中，与折流板170发生碰撞，增加了脱盐水的湍流程度，进而提高了脱盐水与列管120外壁换热的效率，有利于反应的高效进行。

下面以具体的实施例对本申请的技术方案进行详细举例说明。

本实施例中煤制乙二醇的酯化预反应装置，在具体工作时的运行流程如下：

在实际反应过程中，在一定压力下，将合成气通过合成气进口130进入壳体110内部的上端椭圆结构内，再通过合成气分布板5上贯穿的合成气流通孔，通入文丘里管430。氧气通过氧气总管410进入壳体110内部，文丘里管430在壳体110内为竖直方向设置，且文丘里管430的上端部入口竖直向上，位于壳体110内部的上端椭圆结构内，文丘里管430的下端部出口与列管120上端进口连通，因此合成气由文丘里管430的上端部入口进入。同时，氧气总管410的侧壁开设有多个开孔，氧气总管410内的氧气通过多个开孔进入氧气支管420内，且氧气支管420的侧壁开设有多个氧气布气孔421，文丘里管430两侧的负压吸入口431与氧气支管420上的氧气布气孔421连通。当合成气由文丘里管430的上端部入口进入时具有一定的速度，所以会在文丘里管430内形成一定的负压区域，在形成负压的位置开设负压吸入口431，负压吸入口431又与氧气布气孔421连通，因此在负压的作用下，将氧气由氧气支管420吸入至文丘里管430内，使得合成气与氧气在文丘里管430中进行混合、反应，之后由文丘里管430的下端部出口进入列管120内，并沿列管120长度方向继续运行，同时在列管120内继续混合、反应，使得反应更加充分。反应完成后生成酯化气，由列管120下端输出至壳体110下端椭圆结构处，并由酯化气出口140输出，进行下一步的纯化工艺。

在反应过程中，通过脱盐水泵330将冷却塔2内的脱盐水由反应器脱盐水进口310输至壳体110与列管120外壁形成的空间内，吸收反应生成的热量后，再通过反应器脱盐水出口320输回至冷却塔2内，经冷却塔2冷却降温后继续用于酯化预反应器的冷却。在脱盐水流动过程中，与折流板170发生碰撞，增加脱盐水的湍流程度，进而提高了脱盐水与列管120外壁换热的效率。

最后应说明的是，以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种煤制乙二醇的酯化预反应装置，其特征在于，包括：酯化预反应器和冷却塔（2），所述冷却塔（2）的出口与所述酯化预反应器的冷却介质入口连接，所述冷却塔（2）的进口与所述酯化预反应器的冷却介质出口连接；

所述酯化预反应器（1）包括壳体（110）、位于所述壳体（110）顶部的合成气进口（130）及位于所述壳体（110）底部的酯化气出口（140）；

所述壳体（110）内部还设置有列管（120）和氧气分布器，所述氧气分布器包括氧气总管（410）、氧气支管（420）和文丘里管（430），所述氧气总管（410）与所述氧气支管（420）垂直设置，且所述氧气总管（410）侧壁的开孔与所述氧气支管（420）的进口连通，所述氧气支管（420）的侧壁开设有多个氧气布气孔（421），所述文丘里管（430）的端部入口竖直向上，所述文丘里管（430）的端部出口与所述列管（120）连通，所述文丘里管（430）两侧的负压吸入口（431）与所述氧气布气孔（421）连通。

2.根据权利要求1所述的煤制乙二醇的酯化预反应装置，其特征在于，所述壳体（110）的下部开设有反应器脱盐水进口（310），所述壳体（110）的上部开设有反应器脱盐水出口（320），所述反应器脱盐水进口（310）通过脱盐水泵（330）与所述冷却塔（2）出口连接，所述反应器脱盐水出口（320）与所述冷却塔（2）进口连接。

3.根据权利要求2所述的煤制乙二醇的酯化预反应装置，其特征在于，所述壳体（110）内上部设置有上管板（150），所述壳体（110）内下部设置有下管板（160），所述列管（120）的两端分别穿过所述上管板（150）和所述下管板（160）；

所述反应器脱盐水进口（310）和所述反应器脱盐水出口（320）位于所述上管板（150）和所述下管板（160）之间。

4.根据权利要求1所述的煤制乙二醇的酯化预反应装置，其特征在于，所述合成气进口（130）与所述文丘里管（430）的端部入口之间设置有合成气分布板（5），所述合成气分布板（5）上贯穿有合成气流通孔（510）。

5.根据权利要求1所述的煤制乙二醇的酯化预反应装置，其特征在于，所述列管（120）由弧形段（121）和竖直段（122）交替组成。

6.根据权利要求1所述的煤制乙二醇的酯化预反应装置，其特征在于，所述冷却塔（2）为闭式冷却塔。

7.根据权利要求1-6任一项所述的煤制乙二醇的酯化预反应装置，其特征在于，所述壳体（110）内部还设置有折流板（170），所述折流板（170）的板面与所述列管（120）的轴向方向垂直，且所述折流板（170）的一端与所述壳体（110）的内壁连接。