本發明專利技術涉及一種用于過氧化氫氧化丙烯制環氧丙烷的新型反應器，包括反應器外殼(5)、換熱板對束(6)、換熱介質分配總管(10)、換熱介質分配支管(11)、換熱介質收集總管(3)和換熱介質收集支管(4)，反應器外殼(5)設有反應物料進口(1)、反應物料出口(8)、換熱介質進口(9)和換熱介質出口(2)，換熱板對束(6)由多組子換熱板對束組成，每組子換熱板對束一端通過換熱介質分配支管(11)和對應的換熱介質分配總管(10)連接換熱介質進口(9)，另一端通過換熱介質收集支管(4)和對應的換熱介質收集總管(3)連接換熱介質出口(2)。與現有技術相比，本發明專利技術具有體積小、催化劑裝填方便、換熱效率高、結構靈活的優點。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種軸向反應器，尤其是涉及一種用于過氧化氫氧化丙烯制環氧丙烷的新型反應器。
技術介紹
環氧丙烷是生產聚醚、丙二醇、異丙醇胺、丙烯醇、非聚醚多元醇等的重要原料，目前環氧丙烷的生產方法主要有氯醇法、間接氧化法(共氧化法)、異丙苯法和過氧化氫氧化丙烯制環氧丙烷法。氯醇法主要缺點是使用有毒氯氣，設備腐蝕嚴重并污染環境；間接氧化法對原料質量要求高，且工藝冗長，投資規模大；異丙苯法實質仍是一種共氧化法。過氧化氫氧化丙烯制環氧丙烷法則是一種流程簡單、副產物少和綠色無污染的直接氧化法生產環氧丙烷的新工藝，該工藝是在中溫、低壓和液相條件下在甲醇溶劑中用過氧化氫催化丙烯環氧化生產環氧丙烷。目前該雙氧水法制環氧丙烷的新型反應器常用的為列管式反應器，催化劑裝填在管內，冷卻水走反應器殼程。由于反應放熱多，列管的傳熱系數不高，需要較多的換熱面積，且由于管心距等限制因素，反應器體積較大；催化劑裝填在列管內，通常一個反應器內列管數量有成千上萬根，催化劑裝卸工作量大，檢漏維修等較為復雜；在提高單臺設備產量時，列管式反應器往往面臨壓降大、熱點溫度高以及體積過大等問題。雙氧水法制環氧丙烷反應器進料有液相和氣液相進料兩種情況，即有進料預混合和無進料預混合兩種進料方式。尤其對于氣液相分別進料，沒有進料預混合，由于進入反應器后混合時間和空間有限，導致進入催化劑床層時物料不均勻，若采用列管式反應器，不均勻的物料立即被細分成成千上萬個小單元，每根管內的反應情況均不一樣，嚴重影響產品性能。
技術實現思路
本專利技術的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種體積小、催化劑裝卸方便、結構靈活、可進行多反應串聯的用于過氧化氫氧化丙烯制環氧丙烷的新型反應器。本專利技術的目的可以通過以下技術方案來實現:—種用于過氧化氫氧化丙烯制環氧丙烷的新型反應器，包括反應器外殼、換熱板對束、換熱介質分配總管、換熱介質分配支管、換熱介質收集總管和換熱介質收集支管，所述的反應器外殼設有反應物料進口、反應物料出口、至少一個換熱介質進口和至少一個換熱介質出口，其特征在于，所述的換熱板對束由多組子換熱板對束組成，每組子換熱板對束一端通過換熱介質分配支管和對應的換熱介質分配總管連接反應器外殼的換熱介質進口，另一端通過換熱介質收集支管和對應的換熱介質收集總管連接反應器外殼的換熱介質出口 ；所述換熱板對束在反應器軸向至少包括一段，各段換熱板對束的換熱板對數量、間距和形狀相互獨立且可調節。由于子換熱板對束分別對應各自的換熱介質分配總管和換熱介質收集總管，從而減小換熱板對中換熱介質在水平方向的流動行程，使水平方向換熱均勻。所述的換熱板對束整體呈圓柱體狀，所述的多組子換熱板對束在水平方向將換熱板對束分割為二等分結構、四等分結構、多等分結構或同心圓結構，子換熱板對束中的換熱板對是由兩塊金屬板通過多點焊接形成。所述的二等分結構為兩組呈半圓柱體形的子換熱板對束，一組子換熱板對束中的換熱板對與另一組子換熱板對束中的換熱板對平行；所述的四等分結構為四組呈扇形體的子換熱板對束環繞反應器中心軸設置，不同組的子換熱板對束中的換熱板對相互平行或垂直；所述的多等分結構為五組以上的呈扇形體的子換熱板對束環繞反應器中心軸設置。所述的二等分結構、四等分結構和多等分結構中，換熱介質分配總管和換熱介質收集總管呈圓弧形。所述的換熱板對由兩張金屬板片通過焊接形成一個密閉的板程腔體，僅在兩端各留一通口，為換熱介質的流通通道，換熱板對上兩張板片之間可設置多處焊接，焊接方式為點形焊接或條形焊接中的一種或兩種，焊點密度范圍為100?5000個/Hf，焊接位置交錯設置，使板對表面形成凹凸形狀；各換熱板對底部通口通過換熱介質分配支管連接至換熱介質分配總管，頂部通口通過換熱介質收集支管連接至換熱介質收集總管。換熱板對一般有幾十張到幾百張，反應區域被分成幾十或幾百份，遠少于列管式反應器中管子的數量(成千上萬根)，反應物料進入催化劑床層后，在催化劑的強烈擾流后，反應物料可以混合均勻。所述的換熱板對底部設置支撐件，頂部設有控制各換熱板對間距的換熱板定距件，板對間距為10?60mmo所述的各換熱板對內為板程，相鄰換熱板對之間為殼程，殼程裝填催化劑，換熱介質走板程，反應物料走殼程。所述的反應器還包括筒體、上封頭、人孔、下封頭、原料進口和產物出口。所述的反應器內催化劑床層可以是一段或者多段。當催化劑床層是一段時，反應器只有一個反應物料進口，一個反應產物出口和一組冷卻介質進出口。當催化劑床層為多段時，反應器有多個原料進口，一個產物出口和多組冷卻介質進出口所述的換熱板對束從上封頭吊裝進反應器筒體，由支撐件支撐固定，反應器可以現場組裝；催化劑直接從反應器上封頭或者人孔逐個向換熱板對間進行裝填，從下封頭卸料口卸出；換熱介質可以是氣體和水，優選為水。優選的，當反應器直徑小于等于2m時，換熱板對束優選二等分結構，2個等分的板對束的排列方向是平行的，共有2個換熱介質分配總管和2個換熱介質收集總管，可根據需要分別設置I個或2個換熱介質進出口 ；且當反應器直徑為2?4m之間時，換熱板對束優選四等分結構，4個等分的板對束的排列方向可以是平行，也可以是垂直的，共有4個換熱介質分配總管和4個換熱介質收集總管，可根據需要分別設置I個或2個換熱介質進出口 ；以此類推，當反應直徑繼續增大時，從制造和安裝角度考慮，相應地，換熱板對束優選多等分結構。本專利技術用于雙氧水制環氧丙烷的新型反應器中，催化劑裝填在換熱板對與換熱板對之間，即反應器殼程，為反應物料和催化劑的空間，反應物料沿軸向平推流通過催化劑床層；換熱介質由分配總管和分配支管進入換熱板內即板程，由收集支管和總管集合后排出反應器。本專利技術換熱板對上的若干焊接交錯排列，使冷卻介質流體內部劇烈擾動，介質流體一直處于湍流狀態，為強制對流換熱。反應側物料在靠近換熱元件壁面處，往往會形成液膜，該液膜產生的熱阻在反應側總熱阻中占比重非常大。而在該新型板對表面，由于其形狀凹凸不平，對液膜形成了積極的擾動作用，得以使液膜更新速度加快，從而減小其熱阻，提高反應側整體的傳熱系數。由于雙氧水氧化丙烯法制環氧丙烷的適宜溫度范圍為30?60度，一般用冷卻水作為冷卻介質，溫度范圍為30?40度，兩側溫差不大，且該反應放熱劇烈，約為200?250KJ/mol，所需冷卻水的體積流量是反應物料體積流量的近8?14倍左右，而當增大物料處理量時，冷卻側難以將熱量及時移走，導致單臺反應器的處理量受限。因此采用多段床層式反應器時，便可以設置多次進料，對每一段催化劑床層內，都設有換熱板對束，每段床層之間設有換熱介質進出口，每段反應產生的熱量恰好當前第1頁1 2 3 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于過氧化氫氧化丙烯制環氧丙烷的新型反應器，包括反應器外殼(5)、換熱板對束(6)、換熱介質分配總管(10)、換熱介質分配支管(11)、換熱介質收集總管(3)和換熱介質收集支管(4)，所述的反應器外殼(5)設有反應物料進口(1)、反應物料出口(8)、至少一個換熱介質進口(9)和至少一個換熱介質出口(2)，其特征在于，所述的換熱板對束(6)由多組子換熱板對束組成，每組子換熱板對束一端通過換熱介質分配支管(11)和對應的換熱介質分配總管(10)連接反應器外殼(5)的換熱介質進口(9)，另一端通過換熱介質收集支管(4)和對應的換熱介質收集總管(3)連接反應器外殼(5)的換熱介質出口(2)；所述換熱板對束(6)在反應器軸向至少包括一段，各段換熱板對束(6)的換熱板對數量、間距和形狀相互獨立且可調節。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：李東儒，
申請(專利權)人：李東儒，
類型：發明
國別省市：黑龍江;23
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