國(guó)內(nèi)甲醇合成反應(yīng)器現(xiàn)狀3

1、 國(guó)內(nèi)甲醇合成反應(yīng)器現(xiàn)狀馮學(xué)明綜能協(xié)鑫（內(nèi)蒙古）煤化工有限公司，內(nèi)蒙古錫林浩特026009國(guó)內(nèi)甲醇反應(yīng)器的設(shè)計(jì)與開發(fā)主要單位主要有華東理工大學(xué)化工學(xué)院，杭州林達(dá)化工技術(shù)工程有限公司，南京國(guó)昌化工科技有限公司，湖南安醇高新技術(shù)有限公司；其已有工業(yè)業(yè)績(jī)（150300kt/a）代表技術(shù)是：華東理工大學(xué)化工學(xué)院房鼎業(yè)、應(yīng)衛(wèi)勇教授等聯(lián)合開發(fā)的管殼外冷絕熱復(fù)合式甲醇反應(yīng)器，杭州林達(dá)化工技術(shù)工程有限公司樓壽林、樓韌父子等聯(lián)合開發(fā)的低壓氣冷均溫甲醇合成反應(yīng)器和臥式水冷甲醇合成反應(yīng)器，南京國(guó)昌化工科技有限公司呂仲明教授等聯(lián)合開發(fā)的低壓軸徑向氣冷甲醇合成反應(yīng)器和水冷折流板徑向甲醇合成反應(yīng)器，湖南安醇高新技術(shù)有限公

2、司謝定中教授等聯(lián)合開發(fā)的低壓恒溫水管式徑向甲醇合成反應(yīng)器。其反應(yīng)器技術(shù)水平基本上代表了我國(guó)甲醇行業(yè)現(xiàn)階段的先進(jìn)水平。1管殼外冷絕熱復(fù)合式甲醇反應(yīng)器絕熱管殼式甲醇反應(yīng)器由華東理工大學(xué)開發(fā)成功，已廣泛應(yīng)用于甲醇工業(yè)生產(chǎn)中，最大單塔生產(chǎn)能力為300kt/a甲醇。反應(yīng)器結(jié)構(gòu)該反應(yīng)器由絕熱段與管殼段組成。催化劑填充在管殼段，反應(yīng)熱傳給管外的沸水，以蒸汽的形式回收熱量，通過調(diào)節(jié)蒸汽壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)催化床的等溫分布。該反應(yīng)器是基于Lurgi列管式反應(yīng)器的改進(jìn)型并有一定創(chuàng)新。在管殼上部管板上部設(shè)置1m左右高度的絕熱層。為了解決管殼反應(yīng)器的壁效應(yīng)問題，將反應(yīng)器的列管從屮38X2mm改為屮44X2mm,改變了床層內(nèi)徑與

3、催化劑顆粒直徑之比，在相同產(chǎn)能時(shí)，反應(yīng)器體積較小，可節(jié)約設(shè)備投資。管殼外冷絕熱復(fù)合式甲醇合成反應(yīng)器示意見圖1。反應(yīng)氣進(jìn)口上管板絕執(zhí)段LIJIIf“列管水進(jìn)口下管板嚴(yán)沸胯水出門反應(yīng)氣出門圖1管殼外冷絕熱復(fù)合式甲醇合成反應(yīng)器示意圖技術(shù)特點(diǎn)（1）能量利用合理，副產(chǎn)中壓蒸汽，回收高位能量可回收高位能量，生產(chǎn)2.0MPa、180C蒸汽4.0MPa、250的蒸汽。對(duì)以煤為原料的合成氣，噸甲醇可副產(chǎn)中壓蒸汽約1.11。（2）溫度調(diào)節(jié)方便、迅速、有效床層溫度可通過汽包的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。對(duì)熱點(diǎn)和靈敏點(diǎn)溫度的調(diào)節(jié)迅速、有效。（3）床層溫度合理分布，催化劑時(shí)空收率高床層溫度優(yōu)化分布，絕熱層可在較低溫度下進(jìn)床層反應(yīng)；管

4、殼層在接近等溫下反應(yīng)；催化劑生產(chǎn)強(qiáng)度大，時(shí)空得率高。（4）催化劑使用周期長(zhǎng)原料氣中即使有微量毒物，可被截面積很大的絕熱層催化劑吸附，不影響管殼層催化劑發(fā)揮作用。鑒于溫度控制合理、優(yōu)化，催化劑層不會(huì)超溫，因此可實(shí)現(xiàn)催化劑長(zhǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)周期操作。（5）催化劑裝卸、還原方便上封頭設(shè)有人孔，催化劑裝填方便；設(shè)有卸催化劑孔，催化劑直接放出；催化劑還原時(shí)，只需將原通過冷卻介質(zhì)側(cè)，改通蒸汽加熱即可，十分方便。（6）反應(yīng)器的操作適應(yīng)性強(qiáng)對(duì)催化劑的適應(yīng)性強(qiáng)可使用國(guó)產(chǎn)催化劑C302、NC306、NC307、XNC98型催化劑及國(guó)外催化劑；對(duì)原料氣的適應(yīng)性強(qiáng)可使用以煤為原料的合成氣（新鮮氣CO26%28%），也可使用以天然

5、氣為原料的合成氣（CO11%13%），還可使用焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化的合成氣（催化轉(zhuǎn)化和非催化轉(zhuǎn)化）。對(duì)進(jìn)口溫度的適應(yīng)性強(qiáng)操作前期可控制床層進(jìn)口溫度195200C,中期200210C，后期210220C，若有變化，也有適應(yīng)性。操作彈性大可在50%110%負(fù)荷下操作。（7）產(chǎn)品質(zhì)量好由于床層溫度控制好，所以副反應(yīng)少，高級(jí)醇、醚、醛少，粗甲醇產(chǎn)品質(zhì)量好。工業(yè)應(yīng)用單塔生產(chǎn)能力為200300kt/a甲醇，管殼外冷一絕熱復(fù)合式甲醇反應(yīng)器已在上海焦化廠、山東華魯恒生、國(guó)泰、陜西神木、南京惠生等單位投運(yùn)；國(guó)宏、寧夏煤業(yè)處于設(shè)備安裝階段；滕州鳳凰、哈氣化、蘭州藍(lán)星、江蘇索普、寧夏萬(wàn)華、鄂爾多斯世比等單位甲醇裝置亦采用該反

6、應(yīng)器，處于設(shè)備制造階段。與一般管殼型甲醇反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別催化劑列管規(guī)格為屮44X2mm，內(nèi)徑為屮40mm，管內(nèi)裝屮5X5mm粒度的甲醇合成銅基催化劑，使列管內(nèi)床層內(nèi)徑與催化劑顆粒直徑之比為8，且管子根數(shù)與屮38X2mm相比，減少20%以上，設(shè)備制造方便。減少因架橋原因?qū)е碌墓鼙谛?yīng)出現(xiàn)。上管板上部有一絕熱層，絕熱層中的催化劑體積占整個(gè)催化劑體積的1/8至1/4，單塔生產(chǎn)能力大，由于上部有絕熱層，因此在同等生產(chǎn)能力下，相對(duì)反應(yīng)器直徑不至于太大，同時(shí)管板與上下封頭的直徑也不至于太大，這樣也易于設(shè)備加工。當(dāng)入塔氣中有毒物成份時(shí)，中毒的是絕熱層催化劑，因絕熱層直徑大，中毒區(qū)域的床層不會(huì)很高，對(duì)下部

7、催化劑有保護(hù)作用。氣體分布器下上管板上有一定厚度的絕熱層，所以進(jìn)氣口安裝進(jìn)氣分布器，以保持催化劑床層氣流分布均勻，避免偏流現(xiàn)象的出現(xiàn)，催化劑活性使用得均勻徹底；也能防止氣流對(duì)絕熱層的局部吹擾。適用于低溫活性較高的催化劑。該反應(yīng)器的缺點(diǎn)其殼體和管板、反應(yīng)管之間采用焊接結(jié)構(gòu)，為消除熱應(yīng)力，對(duì)塔體的制造、材料要求均比較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造難度大，維護(hù)成本高。因采用列管式，列管占用了反應(yīng)器大量的空間，使得催化劑的裝填量?jī)H占反應(yīng)器的30%。(3)由于管內(nèi)外傳熱溫差較小，所需傳熱面積大，比冷面達(dá)125m2m3。(4)該反應(yīng)器用副產(chǎn)蒸汽直接從催化劑床層移熱，由于受蒸汽壓力限制，在催化劑使用后期難以提高使用溫度

8、。限于列管長(zhǎng)度，擴(kuò)大生產(chǎn)時(shí)，只能增加列管數(shù)量，擴(kuò)大反應(yīng)器的尺寸生產(chǎn)操作彈性較小。低壓氣冷均溫甲醇合成反應(yīng)器和臥式水冷甲醇合成反應(yīng)器低壓氣冷均溫甲醇合成反應(yīng)器和臥式水冷甲醇合成反應(yīng)器由杭州林達(dá)化工技術(shù)工程有限公司樓壽林、樓韌父子等聯(lián)合開發(fā)成功。其中低壓氣冷均溫甲醇合成技術(shù)已廣泛應(yīng)用于甲醇工業(yè)生產(chǎn)中，陜西渭化和內(nèi)蒙天野集團(tuán)均為200kt/a甲醇，已安裝完畢待投產(chǎn)的還有大連大化集團(tuán)300kt/a裝置；我國(guó)第一臺(tái)200kt/a臥式水冷甲醇合成反應(yīng)器，也是世界上首臺(tái)大型臥式水冷甲醇合成反應(yīng)器的工業(yè)裝置，于2008年6月份在內(nèi)蒙蘇天化建成投產(chǎn)。反應(yīng)器結(jié)構(gòu)低壓氣冷均溫甲醇合成反應(yīng)器（見圖2）2004年低壓氣

9、冷均溫甲醇合成技術(shù)獲得了國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)，這是迄今為止我國(guó)化工裝備行業(yè)在國(guó)家授獎(jiǎng)中所獲的最高級(jí)別獎(jiǎng)項(xiàng)。合成塔由上下封頭、殼體、內(nèi)件、支撐架等組成。經(jīng)塔外換熱的合成氣由進(jìn)氣口1進(jìn)入合成塔，從頂部小封頭進(jìn)氣管進(jìn)塔內(nèi)頂部分氣管進(jìn)入隔板，分布到多根引氣管6，再進(jìn)入上集氣環(huán)8分布到下行冷管10，先并流換熱，再經(jīng)下集氣環(huán)12分布到上行冷管9上升，與催化層逆流換熱后，由上部進(jìn)入催化層17。冷管由多層集氣環(huán)連接，保證氣流分布均勻。冷膽下部由支承架支承。下封頭設(shè)有卸料口及錐形帽方便催化劑卸料操作。20418678cn091017213r14圖2低壓氣冷均溫甲醇合成反應(yīng)器示意圖1進(jìn)氣口；2分布器；3小封頭；4小

10、法蘭；5測(cè)溫口；6引氣管；7大法蘭；8上環(huán)管；9上行管；10下行管；11外筒；12下環(huán)管；13支承板；14卸料口；15錐形帽；16出氣口；17催化劑；18大封頭；19隔板；20填料函臥式水冷甲醇合成反應(yīng)器（見圖3）林達(dá)臥式水冷甲醇合成反應(yīng)器，專利名為“橫向管式換熱反應(yīng)設(shè)備”，為林達(dá)公司最新開發(fā)的技術(shù)，已在內(nèi)蒙古蘇里個(gè)天然氣化工有限公司150kt/a甲醇項(xiàng)目中成功投用。創(chuàng)新點(diǎn)為合成塔殼體和換熱管均為橫向放置。在橫向放置（即臥式）的圓筒形殼體內(nèi)設(shè)置有多組橫向換熱水管，反應(yīng)氣從另一端封頭的出口出塔，作為冷卻介質(zhì)的飽和沸騰水通過進(jìn)水管、管箱后進(jìn)入水冷管組內(nèi)，吸收管外反應(yīng)熱，控制床層反應(yīng)溫度。在成塔殼體

11、內(nèi)換熱管間裝催化劑，原料氣進(jìn)入合成塔殼體后通過頂部弓形空間的氣體分布器由上到下徑向流動(dòng)，在管外催化劑上進(jìn)行甲醇合成反應(yīng)，并與換熱管內(nèi)流動(dòng)的水錯(cuò)流換熱。通過強(qiáng)化傳熱實(shí)現(xiàn)和反應(yīng)氣的均勻分布，達(dá)到實(shí)現(xiàn)均溫反應(yīng)的目的。禮合成氣出口循環(huán)水出門/圖3臥式水冷反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖技術(shù)特點(diǎn)低壓氣冷均溫甲醇合成反應(yīng)器技術(shù)特點(diǎn)（1）低壓氣冷均溫甲醇合成反應(yīng)器是全新的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，為國(guó)內(nèi)外首創(chuàng)，發(fā)明了獨(dú)特的大小兩種彎頭的雙U型管冷管膽結(jié)構(gòu)作為換熱元件。小彎頭U型管套在大彎頭U型管內(nèi)構(gòu)成一隊(duì)雙U型管，雙U型管中大小彎頭U型管反向排列套裝，氣體在每?jī)筛噜徖涔軆?nèi)上下流動(dòng)，方向均為逆流，達(dá)到催化劑層等溫均溫反應(yīng)的目的。一種型式

12、是環(huán)管位于催化劑上方的自由空間，雙U型管位于催化劑層中，冷管沒有焊接點(diǎn)，全自由伸縮復(fù)合密封結(jié)構(gòu)；另一種型式是具有上下環(huán)管，冷膽管有上環(huán)管和下環(huán)管，上環(huán)管連接進(jìn)氣管和下行冷管，下環(huán)管連接上行冷管和下行冷管。第二種型式已成功應(yīng)用于20萬(wàn)噸/年甲醇反應(yīng)器上。（2）該反應(yīng)器催化劑裝填系數(shù)大，同樣生產(chǎn)能力和催化劑裝量下，反應(yīng)器體積大幅減小。提高合成壓力時(shí)，內(nèi)件中管內(nèi)外壓差并不相應(yīng)增加，除了殼體設(shè)計(jì)壓力相應(yīng)增加外并不增加合成塔內(nèi)件加工制造的技術(shù)難度。3）溫度調(diào)節(jié)主要手段有：增減循環(huán)量、改變?nèi)胨鉁囟?、調(diào)節(jié)入塔氣氣體組成，其中以調(diào)節(jié)回路循環(huán)量最為便利有效。（4）采用氣氣傳熱，能保證長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，不會(huì)出現(xiàn)水

13、冷反應(yīng)器因管子泄露而引起裝置全面停產(chǎn)的問題。（5）性價(jià)比高，制造周期短，合成塔投資省。臥式水冷甲醇合成反應(yīng)器技術(shù)特點(diǎn)林達(dá)臥式管殼甲醇水冷反應(yīng)器卻顯示一系列均溫、高效、易大型化的突出優(yōu)點(diǎn)：八、（1）合成塔催化劑裝填系數(shù)大，從而有利于縮小合成塔尺寸。立式管殼式甲醇塔因?yàn)槭橇⑹?，催化劑只能裝在反應(yīng)管內(nèi)，只占合成塔總?cè)莘e的1/3，而臥式管殼塔則可方便地裝在管外，催化劑裝量可提高約一倍，且催化劑裝卸方便。（2）均溫高效反應(yīng)，表現(xiàn)在：采用管外催化劑層中氣體由上到下與換熱管內(nèi)水錯(cuò)流傳熱，大大提高傳熱系數(shù)，大大縮小并流和逆流傳熱中的管壁效應(yīng)；可根據(jù)氣體在催化劑床中速度變化來(lái)優(yōu)化換熱管排列。（3）大大提高了移熱

14、能力，使催化劑床層溫差大幅減小達(dá)到均溫或等溫反應(yīng)效果，從而能充分發(fā)揮催化劑活性，提高甲醇合成率和催化劑生產(chǎn)強(qiáng)度，同時(shí)均溫反應(yīng)又提高了選擇性，減少副產(chǎn)物量，減少原料氣消耗量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，均溫還延長(zhǎng)催化劑使用壽命。（4）均氣、高效，上下方向徑向流氣體分布均勻，提高了合成效率。（5）低循環(huán)比、低壓降、合成電耗少、副產(chǎn)蒸汽壓力高、熱量回收好。高移熱能力可采用低循環(huán)比到3左右，出塔甲醇濃度提高到8%左右，低床層和大流動(dòng)截面的徑向流使塔壓差小于0.05MPa。低壓降和低循環(huán)量使循環(huán)機(jī)電耗降低30%多，高出塔甲醇濃度副產(chǎn)蒸汽壓力高，使噸醇副產(chǎn)中壓蒸汽量提高到1.2t多。（6）投資低。一是因?yàn)楹铣伤呋瘎┭b

15、填系數(shù)大，結(jié)構(gòu)緊湊尺寸小，材料省，同時(shí)因合成塔殼體和內(nèi)件分開，提高殼體使用壽命，降低合成塔材料要求，從而節(jié)省合成塔費(fèi)用；二是合成循環(huán)比大幅降低，出塔醇凈值提高，合成配套設(shè)備循環(huán)機(jī)，換熱分離設(shè)備和管道設(shè)備投資降低；三是臥式合成塔省去大型高立式塔所需合成塔基礎(chǔ)和大型吊裝設(shè)備費(fèi)。（7）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠。采用臥式換熱管，一端可自由伸縮，無(wú)熱應(yīng)力。（8）易大型化。一是在合成塔直徑受限制情況下可以用增加長(zhǎng)度來(lái)擴(kuò)大能力；二是外殼和內(nèi)件分開，可到現(xiàn)場(chǎng)組裝；三是內(nèi)件即換熱管化整為零，分成多組到現(xiàn)場(chǎng)組裝。2.3工業(yè)應(yīng)用低壓氣冷均溫甲醇合成反應(yīng)器單塔生產(chǎn)能力為200kt/a甲醇，低壓氣冷均溫甲醇合成反應(yīng)器已在云南大為、

16、陜西渭化、內(nèi)蒙天野投產(chǎn)運(yùn)行，山西蘭花、呼倫貝爾東能設(shè)備處于安裝階段；300kt/a甲醇低壓氣冷均溫合成反應(yīng)器在大化公司已安裝完畢。臥式水冷甲醇合成反應(yīng)器林達(dá)臥式水冷甲醇合成反應(yīng)器，為林達(dá)公司最新開發(fā)的技術(shù)，已在內(nèi)蒙古蘇里個(gè)天然氣化工有限公司150kt/a甲醇項(xiàng)目中成功投用；寧夏寶塔600kt/a甲醇項(xiàng)目也決定采用此技術(shù)，現(xiàn)處于設(shè)計(jì)階段。低壓軸徑向氣冷甲醇合成反應(yīng)器和水冷折流板徑向甲醇合成反應(yīng)器這兩種甲醇合成反應(yīng)器由南京國(guó)昌化工科技有限公司呂仲明教授等聯(lián)合開發(fā)成功。其中150kt/a甲醇軸徑向低壓甲醇合成反應(yīng)器2005年4月在山東久泰能源成功投產(chǎn)，200kt/a甲醇軸徑向低壓甲醇合成反應(yīng)器近期將

17、在山西同世達(dá)投用；爐2800水冷折流板徑向合成反應(yīng)器2007年2月在河南鶴壁寶馬化肥廠低壓甲醇裝置中應(yīng)用，設(shè)計(jì)100kt/a，現(xiàn)可達(dá)到期望值150kt/a。反應(yīng)器結(jié)構(gòu)3.1.1年產(chǎn)150kt/a的低壓軸徑向氣冷甲醇合成反應(yīng)器塔徑2200mm，兩層軸向，兩層徑向，四層絕熱，兩段橫插式層間換熱（圖略）。3.1.2年產(chǎn)150kt/a水冷折流板徑向甲醇合成反應(yīng)器該甲醇反應(yīng)器由外筒和內(nèi)件組成，內(nèi)件由徑向分布器、徑向集氣筒、分水聯(lián)箱、集水聯(lián)箱、換熱板束等主要元件組成。板內(nèi)走水，板間裝填催化劑。結(jié)構(gòu)見圖4。氣體由上部進(jìn)入，沿內(nèi)外件之間環(huán)隙經(jīng)過徑向分布器依次進(jìn)入催化劑床層，在催化劑床層內(nèi)氣體不斷改變氣流方向，

18、來(lái)自第一層兩換熱板之間的氣體分別沿順時(shí)針及逆時(shí)針兩個(gè)切線方向流經(jīng)第一層換熱板與第二層換熱板之間催化劑床層（第2層催化劑床層），然后氣體由經(jīng)過第二層換熱板與左右兩快換熱板之間形成的氣流通道進(jìn)入第二層換熱板與第三層換熱板之間的催化劑床層（第3層催化劑床層）沿順時(shí)針及逆時(shí)針兩個(gè)切線方向流經(jīng)第3催化劑床層，然后氣體重復(fù)上述流動(dòng)方向及路徑，不斷改變流動(dòng)方向和另一方向過來(lái)的氣體混合，一直達(dá)到第n層換熱板，由第n層換熱板之間縫隙進(jìn)入第n1催化劑床層，氣體分別沿順時(shí)針及逆時(shí)針兩個(gè)切線方向流經(jīng)第n+1催化劑床層后進(jìn)入徑向集氣筒，由徑向集氣筒內(nèi)部中心管流出反應(yīng)器。水由下部進(jìn)入分水聯(lián)箱，自下而上經(jīng)過每一塊換熱板吸收

19、板外催化劑床層反應(yīng)放出的熱量，經(jīng)換熱板內(nèi)部到達(dá)上部集水聯(lián)箱，經(jīng)上升管到達(dá)氣包后，過飽和水蒸發(fā)出蒸汽，然后與加入氣泡的水混合流向下降管進(jìn)入下一循環(huán)，水路完全實(shí)現(xiàn)自然循環(huán)。16141312211103984水冷6圖4蒸汽原料氣仝向甲醇合成反應(yīng)器F77反應(yīng)氣 反應(yīng)器的技術(shù)特點(diǎn)低壓軸徑向氣冷甲醇合成反應(yīng)器的技術(shù)特點(diǎn)（1）運(yùn)行可靠性高由于催化床中沒有大量的冷管，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，從根本上排除了因冷管引起的泄露。（2）催化劑壽命長(zhǎng)采用多層冷卻結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)手段多，可實(shí)現(xiàn)催化劑最佳溫度控制，使催化劑變化的放熱曲線和移熱曲線同步。（3）操作彈性大，可在設(shè)計(jì)負(fù)荷30至110%范圍內(nèi)穩(wěn)定操作。（4）床層阻力低由于大

20、部分催化劑床層采用徑向流技術(shù)，是各種塔形阻力較低的一種。（5）價(jià)格低廉、制造周期短由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，管材用量少，且為普通材料，設(shè)備制造周期也短。（6）升溫還原容易，全塔可分段進(jìn)行升溫還原。水冷折流板徑向甲醇合成反應(yīng)器的技術(shù)特點(diǎn)（1）氣流沿水冷折流板徑向反復(fù)折流，由于氣流通道截面積始終相同，僅不同直徑的氣體通道長(zhǎng)度不同，固此氣體進(jìn)出催化劑床層的流速基本相同，克服了一般徑向床層外圓與內(nèi)圓處流速相差甚大的缺點(diǎn)。使氣體在床層中不僅處于均溫而且處于勻速的環(huán)境，更有利于甲醇合成反應(yīng)。（2）氣體在n次折流過程中，每次折流都與相鄰氣道的氣體混合，有利于消除催化劑床層可能出現(xiàn)的局部過熱。（3）在水冷折流板上沖壓許多

21、凹型槽，大大提高了氣體傳熱系數(shù)。在低速、低阻力的條件下，氣體傳熱系數(shù)可達(dá)1000kcal/m2hC以上。在實(shí)際運(yùn)行中,氣水兩側(cè)的溫差在10C。相同床層溫度可以副產(chǎn)更高壓力的飽和蒸汽。（4）水循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，做到大小不等水折流板內(nèi)腔流速相等，同時(shí)水循環(huán)倍率大。在實(shí)際運(yùn)行中，30%輕負(fù)荷時(shí)，水循環(huán)量超過300t/h,完全實(shí)現(xiàn)水自然循環(huán)。（5）水冷折流板有足夠的強(qiáng)度，氣側(cè)向水側(cè)方向的設(shè)計(jì)壓差為3.5MPa；水側(cè)向氣側(cè)的設(shè)計(jì)壓差為0.5MPa；（6）內(nèi)件每個(gè)可能產(chǎn)生熱應(yīng)力的部件都考慮了熱應(yīng)力補(bǔ)償，包括每塊水冷折流板，確保了內(nèi)件的安全運(yùn)行。（7）催化劑床層為直徑大小不的環(huán)形圈。裝填催化劑比管殼式容易，

22、且能做到填實(shí)均勻。裝填惰性物的高度，避免全徑向塔上部因?yàn)榇呋瘎┫鲁梁笤斐蓺怏w短路現(xiàn)象。低壓恒溫水管式徑向甲醇合成反應(yīng)器反映器結(jié)構(gòu)（見圖5）低壓恒溫水管式徑向甲醇合成反應(yīng)器由湖南安醇高新技術(shù)有限公司謝定中教授等聯(lián)合開發(fā)成功，該技術(shù)采用懸掛式水管、三塔板、徑向催化床結(jié)構(gòu)，用水汽化移去反應(yīng)熱，同時(shí)副產(chǎn)中壓蒸汽，并成功實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。未反應(yīng)氣體從a進(jìn)入，經(jīng)內(nèi)外筒環(huán)隙進(jìn)入催化床，垂直沸騰水管，徑向流過催化床，反應(yīng)后進(jìn)入中心集氣管，自上而下，由下部c口出塔。圖5低壓恒溫水管式徑向甲醇合成反應(yīng)器反應(yīng)器技術(shù)特點(diǎn)(1)管內(nèi)是沸騰水，管外是催化劑床，水沸騰汽化產(chǎn)生中壓蒸汽，每噸粗醇產(chǎn)蒸汽最高達(dá)1.4t。(2)沸騰水

23、管形如刺刀和刀鞘，為懸掛式，即只焊一端，另一端有自由伸縮空間。管子受熱伸縮沒有約束力，無(wú)需用線膨脹系數(shù)小的昂貴SAF2205雙相不銹鋼只需普通不銹鋼。殼體不受管子伸縮力的影響，殼體材料要求不高，筒體上下厚度相同，無(wú)需設(shè)置加強(qiáng)筒體，無(wú)需用進(jìn)口的高強(qiáng)度20MnNimoNbR，筒體材質(zhì)只用復(fù)合鋼板即可。容積系數(shù)大，管殼式約為35%左右，JJD水管式甲醇塔為55%左右，意味著裝填催化劑多。JJD屮2800mm低壓水管式甲醇塔催化劑裝填為58t(38m3)。JJD水管式甲醇塔為全徑向流程，即反應(yīng)氣垂直通過沸騰水管和被水管包圍的催化劑柱，反應(yīng)凈值高，出口粗醇可達(dá)5%6%,單位催化劑產(chǎn)醇量高。JJD水管式甲

24、醇塔單位容積傳熱面積大。屮2800mm塔傳熱面積比管殼式塔傳熱面積大23%，這就適應(yīng)了甲醇合成反應(yīng)熱大、冷卻負(fù)荷大、要求換熱面積大的特征。JJD水管式甲醇合成塔升溫還原用蒸汽加熱，惰性氣還原，快速而安全。JJD水管式甲醇合成塔為全徑向塔，塔阻力非常小，為0.1MPa左右。JJD水管式甲醇合成塔催化劑裝填容易。58t催化劑，24h即裝填完畢，比管殼式塔裝填速度快得多。JJD水管式甲醇合成塔運(yùn)行彈性大。第一個(gè)屮2800mm塔在山東德齊龍化工集團(tuán)投入使用，滿負(fù)荷壓力5.0MPa,溫度為250C日產(chǎn)量將達(dá)400500t,屮3600mm塔將達(dá)600800t。JJD水管式甲醇合成系統(tǒng)簡(jiǎn)單，合成塔既是反應(yīng)器，又是一個(gè)無(wú)需燃料的中壓鍋爐，在系統(tǒng)中不另外設(shè)置廢熱鍋爐，進(jìn)水冷的熱氣溫度即降至5060C。JJD水管式甲醇合成塔通過調(diào)整沸騰水管布局，適用于高CO含量的工況，也適應(yīng)惰性氣含量高的工況。JJD水管式甲醇塔基本上不受高徑比限制：能力大，直徑不一定很大，即單塔能力大。設(shè)備更新時(shí)，只需更換內(nèi)件部分部件，外殼繼續(xù)使用。工業(yè)應(yīng)用第一套年產(chǎn)甲醇100kt裝置于2005年12月25日在山東德齊龍化工有限公司一次投產(chǎn)運(yùn)行成功，已穩(wěn)定運(yùn)行14個(gè)月，日產(chǎn)甲醇332.5360t；第二套裝置于2007年2月2日又在