卧式水冷反应器技术开发及其在现代煤化工领域应用分析.pdf

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1、第2期(总第153期)煤化工No．2(TotalNo．153)201i年4月CoalChemicalIndustryApr．2011卧式水冷反应器技术开发及其在现代煤化工领域应用分析楼韧冯再南粟杨周小波王俊峰周传华(杭州林达化工技术工程有限公司，浙江杭州310012)摘要简要介绍了卧式水冷反应器技术开发过程，分析了新型卧式水冷反应器技术特点，详细介绍了该反应器在大型甲醇、人工天然气、煤制乙二醇、一步法合成气经甲醇制汽油和化工一IGCC联产等现代煤化工上的应用前景。关键词反应器卧式甲醇文章编号：1005—959

2、8(2011)一02—0009—04中图分类号：T0052．5文献标识码：B多个管箱，大大降低了管板的厚度，完成该特殊部件1多元化的现代计算机模拟开发手段的工业化设计。当前工业反应器的开发，已逐渐从试验放大进入到计算机模拟放大的时代。2卧式反应器技术特点【2】(1)CAPE—Open(Computer—AidedProcessEngi—neeringOpenSimulationEnvironment)是由欧盟发卧式水冷反应器示意图见图l。起并资助建立，用来建立仿真软件的标准接口的项目，CAPE-Open作为一

3、个开放式的接口标准，为化工模型集成开发提供了可能性，目前主流的通用模拟软件如HYSYS、Aspenplus、PROII等都提供了CAPE—Open的环境，如果用户按照CAPE—Open的标准协议进行开合成气出口图1卧式水冷反应器示意图发，最后可将开发的反应器数学模型以dll形式嵌入这些大型模拟软件中。2．1高容积率，换热管外装催化剂，容积率比管内装林达公司基于CAPE—Open标准，开发完成了甲醇催化剂管壳型高。合成、氨合成、甲烷化、乙二醇在内的各种类型反应器2．2从多方面强化反应器移热：模块，可为反应器设计

4、和工艺包编制提供技术保证。(1)换热管布管紧凑，换热面高，比冷面高。(2)林达公司开发人员利用计算流体动力学(CFD)(2)传热系数高，反应气体与水管内横向流动水软件，针对反应器建立了实体模型，对其内部的速度成90。错流换热，比气体顺换热管纵向流传热系数场和压力场进行模拟，能模拟流体在反应器床层中的高；错流流动还减小管壁效应造成的温度不均匀性对流动特点，改进气体分布装置的设置，以保证气体分反应效率的影响。布的均匀性[1]。(3)卧式水冷管横向排列，反应气由上而下流动(3)通过ANSYS对反应器内部特殊部件进行

5、建模反应，可以根据需要，沿反应方向换热管疏密不等排计算，例如在卧式反应器中，可以将整体管板拆分成列，在上部反应放热高峰处布管密而多，下部反应速率和反应热小的部分少布管，通过合理设计换热水管收稿日期：2010一I卜12和其连接的蒸汽系统，强化移热，解决换热瓶颈问题。作者简介：楼韧(1975一)，男，1997年毕业于浙江大学，2．3低循环比，高产品净值。因有上述强移热措施，高级工程师，现主要从事技术开发及管理工作。可用在甲醇合成装置上，实现低循环比(<2)或IGCC—一10煤化工2011年第2期甲醇联产项目无循环

6、一次通过，使合成圈设备和管道气量情况下，生产能力可成倍提高。例如进塔气量缩小，投资降低，反应热回收率高，冷却水用量、循环560O00m。／h，在现有循环比为5时，年产甲醇30万t：机和水泵电耗降低，能耗和成本降低。而循环比为0时，可达年产180万t，这不仅为大型2．4压降低，反应气由上而下流经床层，催化剂床层化提供了很大的空间，而且成倍降低合成回路配套设短，截面大，路程短，塔压降仅0．03MPa～0．05MPa。备、循环机、管道的投资和能耗。2．5可通过增加催化床长度提高生产能力，突破了年产180万t大型甲醇

7、方案，采用联合反应器流立式塔运输高度限制的问题。程，其流程示意图见图2，反应器采用卧式水冷反应2．6化整为零，化大为小，实现单塔生产能力大型器和均温气冷反应器各1台，工艺数据见表1。化。一是外壳和内件分开，内件可单独更换，提高外壳中压蒸汽的使用寿命；二是内件分组制造后再组装，方便制造加工检修，大塔、外壳和内件等部件可运到现场组装。2．7内件与外壳一端连接，另一端为自由端，可自由伸缩，解决了其他类型合成塔的换热管二端固定，易因热应力膨胀而拉裂的问题。补3在现代煤化工领域的应用前景分析闪3．1年产百万吨级甲醇目前

8、的甲醇装置普遍设备庞大和能耗较高。卧式反应器在充分分析合成反应速率的规律和特点，突破1一循环压缩机2一闪蒸槽3一醇分离器了反应器的移热难题的结构设计后，经过数学模拟计4一水冷器5一热交换器6一脱盐水预热器算，可以在低循环比，或无循环合成气一次性通过，出7一均温气冷反应器8一卧式水冷反应器9一汽包塔甲醇质量分数可达20％甚至30％，这样在同等合成图2联合反应器工艺流程示意图表1联合反应器流程技术指标△