一種用于過氧化氫氧化丙烯制環氧丙烷的新型反應器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型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。
【背景技術】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型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。
[0006]本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0007]—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。
[0008]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、四等分結構或五組以上的多等分結構，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。
[0009]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；
[0010]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；
[0011]所述的五組以上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。
[0012]所述的換熱介質分配總管和換熱介質收集總管呈圓弧形。
[0013]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/m2，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。
[0014]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1?60mm。
[0015]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。
[0016]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。
[0017]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。
[0018]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；換熱介質為氣體或水，優選為水。
[0019]與現有技術相比，本實用新型具有以下優點:
[0020](I)體積小，利于設備大型化:
[0021]由于沒有類似管心距等要求，板對間距的調整較為靈活，通常該新型反應器的催化劑裝填率在60%?90%之間。在同樣催化劑裝填量、反應器高度相同、板對間距與管徑相當即催化劑厚度相同的情況下，保證足夠的換熱面積，該新型反應器的直徑大約是管殼式反應器直徑的60?80%左右，體積約是管殼式反應器的40?60%左右，反應器體積大大減小，反應器有擴大空間，能夠裝載更多催化劑，有利于提高單臺反應器產量和設備大型化。
[0022](2)換熱效率高:
[0023]與原有的整體型換熱板對束相比，等分結構的多組子換熱板對束中，每組子換熱板對束對應一個換熱介質分配總管和一個換熱介質收集總管，換熱板對可平行或垂直，由此可避免由于板對寬度過大，使換熱介質分配不均勻的現象，因此取熱更均勻;換熱板對的交錯焊接形式和凹凸不平的表面強化了兩側流體的擾動，增強了換熱效率，反應熱及時移走，相鄰板對之間的溫度平緩分布，更接近等溫反應，有利于減少副反應的發生，提高反應選擇性和收率，延長催化劑的使用壽命，適用于放熱劇烈的雙氧水法制環氧丙烷反應。
[0024](3)反應器結構有利于進口物料的混合:
[0025]當進口氣液相物料沒有預混合時，由于反應器進口空間有限，所以進反應器床層前，氣液相不能完全混合均勻，若將其立即分成成千上萬份，每一份的物料必然不一致，影響反應的均勻和產品的性能；而本實用新型反應器內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，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。
[0026](4)單臺處理量大:
[0027]該新型反應器可以在徑向上分為2等分、4等分或者更多等分，因此反應器直徑不受板材寬度限制，從而更好地適應于產能大的反應器裝置。
[0028]該反應器可以采用軸向上多段式，催化劑床層分為多段，換熱板對束也分為多段鑲嵌其中，每兩段催化劑床層之間設有反應物料進口和冷卻介質進出口，因此單臺反應器原料的處理量增加，反應熱量均勻的分布在各段，且被冷卻介質及時移走，熱點溫度低，反應轉化率高。
[0029](5)催化劑裝填簡便:
[0030]催化劑裝填在該新型反應器殼程，板對與板對之間，板對之間無阻礙，便于裝填，板對數量通常在幾十或幾百，遠少于列管數量，裝填工作量小。
[0031](6)易于安裝、運輸和維修:
[0032]板式換熱組件作為整體，可以直接吊裝進反應器，板對兩側沒有管板，反應器可以現場組裝，減少運輸成本;因為換熱板對束整體可分成多組子換熱板對束，當以子換熱板對束形式運輸時，運輸尺寸小，便于運輸;換熱板對的數量相對列管事反應器內列管數較少，焊接位置較少，檢查和維修工作簡單。
【附圖說明】
[0033]圖1為本實用新型一種用于過氧化氫氧化丙烯制環氧丙烷的新型反應器結構示意圖；
[0034]圖2為本實用新型換熱板對束水平方向上二等分結構俯視示意圖；
[0035]圖3為本實用新型換熱板對束水平方向上四等分結構垂直設置俯視示意圖；
[0036]圖4為本實用新型換熱板對束水平方向上四等分結構平行設置俯視示意圖；
[0037]圖5為本實用新型用于過氧化氫氧化丙烯制環氧丙烷的新型反應器內豎直方向上分為多段結構示意圖；
[0038]附圖標記:I為反應物料進口，2為換熱介質出口，3為換熱介質收集總管，4為換熱介質收集支管，5為反應器外殼，6為換熱板對束，7為催化劑卸料口，8為反應物料出口，9為換熱介質進口，10為換熱介質分配總管，11為換熱介質分配支管，12為定距件，13為支撐件，14為新鮮物料入口，15為進料分布器。
【具體實施方式】
[0039]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。本實施例以本實用新型技術方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范圍不限于下述的實施例。
[0040]實施例1
[0041]如圖1所示，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、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至少一個和換熱介質出口，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