專利名稱：新型兩段內換熱式二甲醚反應器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及裝填催化劑的反應器。具體涉及用于甲醇氣相催化脫水制 二甲醚工藝的新型兩段內換熱式二甲醚反應器。
背景技術：
二甲醚(Dimethyl Ether,縮寫DME)在常溫常壓狀態(tài)下是一種無色、無毒氣 體，可經(jīng)壓縮為液體。是重要的有機化工原料和化學中間體，可用于氣霧劑、 制冷劑、垸基化劑、制藥、化妝品、染料等行業(yè)。二甲醚對大氣臭氧層無損害， 在大氣對流層極易降解，是氟氯烴的良好替代品。
二甲醚為含氧化合物，燃燒充分、不析炭、幾乎無殘留物及廢氣污染，是 僅次于氫氣的潔凈燃料。作為車用燃料(尤其是柴油)和民用液化氣燃料的替 代品，面臨良好的市場前景，"有潔凈環(huán)保燃料"之稱。
目前國內外生產二甲醚的主要方法是甲醇蒸汽在裝填Y-Al203等催化劑的二 甲醚反應器中進行脫水反應生成二甲醚。二甲醚反應器的結構形式有多段冷 激式反應器；列管換熱式均溫反應器等。
采用多段冷激式反應器生產二甲醚的生產工藝是甲醇蒸汽分段進入多段冷 激式反應器中，利用多段進入的原料冷甲醇蒸汽吸收上一段反應熱使反應器內 溫度不致大幅升高，同時利用控制進入每段催化劑床層的原料甲醇的量來控制 每一段的反應強度，使反應能得以控制，溫度可以穩(wěn)定在一定范圍。但是多段 冷激式反應器有不可避免的缺陷在多段冷激式反應器內，催化劑床層溫度呈 鋸齒形波動，在每段催化劑床層的下部溫度較高，不可避免發(fā)生超溫現(xiàn)象，恰 恰正是這種每段催化劑下層溫度較高的超溫現(xiàn)象，不僅導致超溫區(qū)域催化劑受 損使催化劑性能下降而壽命變短，而且還導致較高溫度及超溫區(qū)域的付反應增強。導致付產物增多的付反應主要就發(fā)生在每段催化劑下層的超溫區(qū)域。由于 付反應的原因，增大了原料消耗，而且增加了后續(xù)的分離過程的難度。
鑒于多段冷激式反應器存在的缺陷，列管換熱式均溫反應器等相繼出現(xiàn)。 但這些反應器仍存在造價高、床層阻力大等不足。 發(fā)明內容
本實用新型提供了一種用于甲醇氣相催化脫水制二甲醚工藝的新型兩段內 換熱式二甲醚反應器。甲醇脫水生成二甲醚是較強的放熱反應，本實用新型提 供的新型兩段內換熱式二甲醚反應器，能保證反應過程溫度基本恒定，不使其 發(fā)生局部超溫而控制并減少付反應；能適時地移出反應熱并合理利用，做到不
需要額外提供把氣相甲醇加熱到進料溫度(約25(TC)的外加熱源(中壓飽和蒸 汽或導熱油爐)；能保證穩(wěn)定生產、減少甲醇消耗、節(jié)省動力消耗、簡化流程； 并且特別適用于裝置大型化。
本實用新型解決上述問題所采取的技術方案如下
1，本實用新型所述的新型兩段內換熱式二甲醚反應器為一立式承壓殼體， 殼體內設有兩段催化劑床層上床層中央為列管換熱器，下床層內設盤管冷卻 器，原料甲醇氣體經(jīng)兩次換熱后，溫度升至約25(TC后，從上床層進口徑向分布 器穿過催化劑床并進入換熱器殼程，經(jīng)換熱冷卻后進入下段催化劑床，下床反 應的熱量由床層內盤管移走，并使出床層氣體溫度小于31(TC。
2，本實用新型所述的新型兩段內換熱式二甲醚反應器，其特征在于上床
層中央的列管換熱器是一個自由伸縮的列管換熱器，管程為原料甲醇氣體，殼 程是經(jīng)催化劑上床層反應后的反應氣。
3，本實用新型所述的新型兩段內換熱式二甲醚反應器，其特征在于下床
催化劑床層內設有盤管冷卻器，目的是及時移走反應熱，盤管冷卻器可以是一層或多層。
4，本實用新型所述的新型兩段內換熱式二甲醚反應器，其特征在于不論 上床或下床，均可根據(jù)需要設計為徑向床或軸向床；流體流向既可以從外層向 中央流動，也可以從中央向外層流動。
5，本實用新型所述的新型兩段內換熱式二甲醚反應器，其特征在于催化 劑床層數(shù)目根據(jù)化工工藝計算和方案比較后靈活設置，可以是一個床層、兩個 床層或更多，也可以是同為上床結構或同為下床結構。
6，本實用新型所述的新型兩段內換熱式二甲醚反應器，在底部填充兩種不 同規(guī)格的耐火球，以較好支承催化劑，不需要支承柵板，并有利于催化劑的卸 出。
本實用新型采用這樣的結構形式使該反應器具有如下的優(yōu)點 一一催化劑上床層采用徑向反應床，加大了反應氣體的流通面積，能使反 應床溫度梯度變化平穩(wěn)、床層不易超溫，減少了付反應；能使床層阻力降大幅
降低，節(jié)省能耗。
——催化劑下床層采用軸向反應床，內置一層或多層盤管換熱器，能及時 將反應熱傳遞給盤管內的原料甲醇氣體，維持床層溫度變化不大，不易超溫，
減少了付反應。
——由于強化該反應器內部換熱效果，反應熱利用合理，不需要額外提供
把氣相甲醇加熱到進料溫度(約25(TC)的外加熱源(中壓飽和蒸汽或導熱油爐)， 能使流程簡化、節(jié)省公用工程投資、大幅減少能耗。
——催化劑床層數(shù)目根據(jù)化工工藝計算和方案比較后靈活設置，S卩可以
是一個床層、兩個床層或更多，也可以是同為上床結構或同為下床結構。 一一特別適用于裝置大型化。

附圖為用于甲醇氣相催化脫水制二甲醚工藝的新型內置換熱器的二甲醚反 應器。
1，件號說明
件號l:中央列管換熱器 件號2:催化劑上床層 件號3:催化劑下床層 件號4:氣體出口收集器 件號5:筒體
2，管口說明
Nl:原料氣態(tài)甲醇進口 N2:反應氣體出口 N3:催化劑卸料口 N4:人孔 N5:人孔具體實施方式
實施例l:用于甲醇氣相催化脫水制二甲醚裝置(60萬噸/年)的新型兩段 內換熱式二甲醚反應器
反應器直徑03400，總高H二14400。內置列管換熱器直徑O 1100，總高H =4400。裝填催化劑60M3。
反應壓力1.0 — 1.2MPa。
原料氣態(tài)甲醇進口溫度80 — 15(TC，經(jīng)催化劑下床的盤管換熱器和催化劑上床的列管換熱器管程后，溫度達到約25(TC，依次進入催化劑上床層、列管換熱 器殼程、催化劑下床層，直到反應器氣體出口，此時溫度約31(TC。 原料甲醇的單程轉化率大于80%，選擇性99%以上。
權利要求1，一種用于甲醇氣相催化脫水制二甲醚工藝的新型兩段內換熱式二甲醚反應器，其特征是該新型兩段內換熱式二甲醚反應器為一立式承壓殼體，殼體內設有兩段催化劑床層，上床層中央為列管換熱器，下床層內設盤管冷卻器，原料甲醇氣體經(jīng)兩次換熱，溫度升至約250℃后，從上床層進口徑向分布器穿過催化劑床并進入換熱器殼程，經(jīng)換熱冷卻后進入下段催化劑床，下床反應的熱量由床層內盤管移走，并使出床層氣體溫度小于310℃。
2，根據(jù)權利要求l所述的新型兩段內換熱式二甲醚反應器，其特征在于 上床層中央的列管換熱器是一個自由伸縮的列管換熱器，管程為原料甲醇氣體， 殼程是經(jīng)催化劑上床層反應后的反應氣。
3，根據(jù)權利要求l所述的新型兩段內換熱式二甲醚反應器，其特征在于下床催化劑床層內設有盤管冷卻器，盤管冷卻器可以是一層或多層。
專利摘要用于甲醇氣相催化脫水制二甲醚工藝的新型兩段內換熱式二甲醚反應器。所屬領域涉及裝填催化劑的反應器。本實用新型提供的新型兩段內換熱式二甲醚反應器，能及時移走反應熱，避免出現(xiàn)局部超溫或出床層的反應氣溫度過高，使反應器操作溫度平穩(wěn)，達到控制并減少副反應的目的；本實用新型提供的新型兩段內換熱式二甲醚反應器，可降低進入反應器的原料甲醇溫度，使反應系統(tǒng)的熱能利用更加合理；本實用新型提供的新型兩段內換熱式二甲醚反應器，其中的一段采用了徑向床結構，可大大降低阻力并更適用于裝置大型化。
文檔編號C07C41/00GK201288156SQ200820063170
公開日2009年8月12日 申請日期2008年4月25日 優(yōu)先權日2008年4月25日
發(fā)明者宋振元, 曾紀龍, 汪榮華, 高德志 申請人:曾紀龍;汪榮華;高德志;宋振元