專利名稱:一種用于氯乙烯合成的轉化器的制作方法
技術領域:
本實用新型涉及乙炔和氯化氫在氯化高汞、氯化鋇等催化劑作用下反 應,合成氯乙烯的裝置。
背景技術:
乙炔和氯化氫在以活性碳為載體的氯化高汞、氯化鋇等催化劑作用下
反應,合成氯乙烯,CH=CH+HC1—CH2=CHCl+124.8kJ/mol
反應為放熱反應,反應熱需及時撤走。溫度高能提高反應速度,但是 也提高了催化劑氯化高汞升華的幾率。(意味催化劑逃逸、失效。)所以如 何控制好溫度極為重要,它是保證反應轉化率的關鍵,也是維持催化劑壽 命、保證反應能持續進行的關鍵。
乙炔和氯化氫合成氯乙烯的反應器在工業上通常采用列管式換熱器, 俗稱VCM轉化器,簡稱轉化器。
列管內充填催化劑,列管外走換熱介質。原料乙炔和氯化氫按一定的 比例均勻混合、預熱到一定的溫度后自反應器頂部進入反應器。反應在催 化劑的活性炭內部毛細管表面進行,反應熱由列管外的換熱介質帶走。由 于活性炭顆粒的傳熱性能差,反應熱撤移困難。在反應管內部中心溫度明 顯比周邊高,徑向溫度分布呈現明顯梯度。為了減少出現中心溫度超標。 近年來,各方面做了不少探索,有采用小直徑列管的,也有在列管中心設 置中空芯管的,其目的都是通過減少徑向長度,來達到減少溫差目的。沒 有涉及如何從列管中心積極撤熱,因此效果有限。發明內容
本實用新型的目的是提供一種用于氯乙烯合成的轉化器,以克服現有 技術存在的上述缺陷。
本實用新型用于氯乙烯合成的轉化器包括 轉化器本體;
與轉化器本體相連的上蓋和下蓋; 設置在轉化器本體內、上部的上管板; 設置在轉化器本體內、下部的下管板; 與上管板和下管板相連接的列管; 設置在上蓋上的原料氣進口; 設置在下蓋上的反應產物出口 ;
以及密閉的熱管,所說的熱管包括插在列管中的裝有液體工作介質的 受熱段和裸露在上管板上方的散熱段。 本實用新型的工作原理是這樣的
乙炔和氯化氫在列管中反應,生成氯乙烯,反應為放熱反應,熱管內 的液體工作介質在受熱段受熱蒸發汽化而上升至散熱段;
而從原料氣進口進入所說的反應器的乙炔和氯化氫溫度較低,與熱管 的散熱段接觸,氣態的工作介質放出熱量后,被冷凝成液體,再返回受熱 段。
本發明新型轉化器與傳統反應器相比,有如下明顯優點 原料氣在與催化劑接觸反應前,先與熱管上部(即熱管散熱段)接觸, 在將熱管工作介質冷凝下來的同時,提高了原料氣的預熱溫度,有利于進入下一步合成反應,這一點對轉化器上部催化劑的利用效果特別明顯。可 以減少翻催化劑的次數;其次,原料氣繼續進入轉化器列管,在充填在列 管內的催化劑作用下反應。反應熱除了由列管外的換熱介質帶走外,列管 中心部分熱量由熱管內工質蒸發帶走。列管內溫度徑向分布呈三角形,溫 差明顯減少,也就是說最高溫度超標的幾率減少。
由于本實用新型轉化器在列管中心安裝了熱管,做到了將列管中心的 反應熱及時撤移,保護催化劑不受傷害。從而起到提高轉化器的生產能力、 轉化效率和生產周期的效果。并且將反應熱用于預熱原料氣,做到能量充 分利用,因此本發明有很大的實用價值。
圖1為本發明新型轉化器結構示意圖。
具體實施方式
參見圖l,本實用新型用于氯乙烯合成的轉化器包括 轉化器本體l;
與轉化器本體相連的上蓋2和下蓋3; 設置在轉化器本體內、上部的上管板4; 設置在轉化器本體內、下部的下管板5; 與上管板4和下管板5相連接的列管6; 設置在上蓋2上的原料氣進口 7; 設置在下蓋3上的反應產物出口 8;
以及密閉的熱管11,所說的熱管11包括插在列管6中的裝有液體工作 介質的受熱段12和裸露在上管板4上方的散熱段13; 受熱段12和散熱段13的長度比為受熱段12 :散熱段13=1: 1 0.5;
優選的,受熱段12和散熱段13的長度比為
受熱段:散熱段13=1: 0.卜0.05;
優選的,所說的液體工作介質選自水、醇、酮、烷烴、環烷烴、芳香 烴等有機物,優選醇、酮、C4"C8烷烴。
參見圖1,優選的,還包括設置在轉化器本體1上、上管板4和下管板 5之間的換熱劑進口 9和換熱劑出口 10;
參見圖l,優選的,本實用新型還包括設置在上蓋2上的人孔14;
參見圖l,優選的,本實用新型還包括設置在下蓋3上的排污口 15。
權利要求1.一種用于氯乙烯合成的轉化器,包括轉化器本體(1);與轉化器本體相連的上蓋(2)和下蓋(3);設置在轉化器本體內、上部的上管板(4);設置在轉化器本體內、下部的下管板(5);與上管板(4)和下管板(5)相連接的列管(6);設置在上蓋(2)上的原料氣進口(7);設置在下蓋(3)上的反應產物出口(8);其特征在于,還包括密閉的熱管(11),所說的熱管(11)包括插在列管(6)中的裝有液體工作介質的受熱段(12)和裸露在上管板(4)上方的散熱段(13)。
2. 根據權利要求1所述的用于氯乙烯合成的轉化器,其特征在于,還 包括設置在上蓋(2)上的人孔(14)。
3. 根據權利要求1所述的用于氯乙烯合成的轉化器,其特征在于,本 實用新型還包括設置在下蓋(3)上的排污口 (15)。
4. 根據權利要求1所述的用于氯乙烯合成的轉化器,其特征在于,還 包括設置在轉化器本體(1)上、上管板(4)和下管板(5)之間的換熱劑 進口 (9)和換熱劑出口 (10)。
5. 根據權利要求1 4任一項所述的用于氯乙烯合成的轉化器,其特 征在于,受熱段(12)和散熱段(13)的長度比為受熱段(12):散熱段(13) =1: 1 0.5。
6. 根據權利要求5所述的用于氯乙烯合成的轉化器,其特征在于,所 說的液體工作介質選自水、醇、酮、烷烴、環垸烴或芳香烴。
7. 根據權利要求6所述的用于氯乙烯合成的轉化器,其特征在于,所 說的液體工作介質選自C4~C8垸烴。
專利摘要本實用新型涉及乙炔和氯化氫在氯化高汞、氯化鋇等催化劑作用下反應,合成氯乙烯的裝置,提供了一種用于氯乙烯合成的轉化器。包括轉化器本體,與轉化器本體相連的上蓋和下蓋,設置在轉化器本體內、上部的上管板,設置在轉化器本體內、下部的下管板,與上管板和下管板相連接的列管,設置在上蓋上的原料氣進口,設置在下蓋上的反應產物出口,以及密閉的熱管,所說的熱管包括插在列管中的裝有液體工作介質的受熱段和裸露在上管板上方的散熱段。本實用新型在列管中心安裝了熱管,能夠將列管中心的反應熱及時撤移,以提高轉化器的生產能力、轉化效率和生產周期的效果,并且將反應熱用于預熱原料氣,做到能量充分利用。
文檔編號C07C17/00GK201144199SQ200720075420
公開日2008年11月5日 申請日期2007年10月12日 優先權日2007年10月12日
發明者葉國平, 宋忠輝, 宗立國, 張善洮, 趙洪濤 申請人:上海工程化學設計院有限公司