具有雙上升動(dòng)能的自循環(huán)合成反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】一種具有雙上升動(dòng)能的自循環(huán)合成反應(yīng)器，涉及到一種化學(xué)合成反應(yīng)器。主要由壁體、上升管、螺旋導(dǎo)流板、上隔板、下隔板和反應(yīng)器殼體組成，其中，壁體呈圓筒體結(jié)構(gòu)，上升管設(shè)置在壁體的內(nèi)空間中，上升管的內(nèi)空間構(gòu)成第一上升通道，上升管與壁體之間的空間構(gòu)成反應(yīng)室和第二上升通道，在壁體的下部有過孔群；壁體的外圍為反應(yīng)器殼體，螺旋導(dǎo)流板以盤旋方式設(shè)置在壁體與反應(yīng)器殼體之間，壁體與反應(yīng)器殼體之間的空間構(gòu)成螺旋預(yù)熱通道，上升管的上部?jī)?nèi)空間連通到螺旋預(yù)熱通道的上部，螺旋預(yù)熱通道的下部由過孔群連通到反應(yīng)室和第二上升通道的下部。本實(shí)用新型利用反應(yīng)熱分別在上升管內(nèi)和反應(yīng)室中形成上升動(dòng)能，只需把原料氣一次壓縮就能全部合成為目標(biāo)產(chǎn)物。
【專利說明】具有雙上升動(dòng)能的自循環(huán)合成反應(yīng)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種化工設(shè)備，特別涉及到一種化學(xué)合成反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]在化學(xué)合成的生產(chǎn)中，都需要把原料氣或未反應(yīng)器進(jìn)行預(yù)熱，使其在合適的溫度條件下催化合成目標(biāo)產(chǎn)物。在催化劑存在的條件下，大多數(shù)化學(xué)合成反應(yīng)都是可逆反應(yīng)，當(dāng)目標(biāo)產(chǎn)物達(dá)到一定濃度后，將處于平衡，反應(yīng)將不再向合成目標(biāo)產(chǎn)物的方向進(jìn)行。人們?cè)谶M(jìn)行化合反應(yīng)的生產(chǎn)過程中，為了使反應(yīng)能繼續(xù)向目標(biāo)產(chǎn)物方向進(jìn)行，必須使混合產(chǎn)物從合成反應(yīng)器中輸出以及向合成反應(yīng)器內(nèi)補(bǔ)入新原料氣，使合成反應(yīng)器內(nèi)的目標(biāo)產(chǎn)物濃度降低、破壞平衡后使化合反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，混合產(chǎn)物從合成反應(yīng)器中輸出后，通過分離設(shè)備把未反應(yīng)氣分離出來，再把未反應(yīng)氣返回合成反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行循環(huán)反應(yīng)，由于單程催化率僅在20%左右，原料氣必須通過多次循環(huán)壓縮后才能在合成反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)成目標(biāo)產(chǎn)物，而每次循環(huán)壓縮都需消耗很大的壓縮能耗。
[0003]現(xiàn)有的合成反應(yīng)器中，在應(yīng)用催化劑合成的條件下，合成氨的操作壓力在SMPa以上，合成甲醇的操作壓力在3?15MPa之間，合成氣直接合成二甲醚的操作壓力在2?5MPa之間，要獲得上述的操作壓力，必須采取多級(jí)壓縮才能實(shí)現(xiàn)，壓縮能耗很大，因此，現(xiàn)有的合成反應(yīng)器必須進(jìn)行多次循環(huán)和多級(jí)壓縮才能把原料氣合成為目標(biāo)產(chǎn)物的生產(chǎn)過程，存在電能消耗大的缺點(diǎn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是要克服現(xiàn)有化學(xué)合成設(shè)備需把原料氣進(jìn)行反復(fù)循環(huán)壓縮電能消耗大的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種具有雙上升動(dòng)能的自循環(huán)合成反應(yīng)器，使原料氣只需通過一次壓縮就能全部合成為目標(biāo)產(chǎn)物，并且充分利用反應(yīng)熱使原料氣或未反應(yīng)氣進(jìn)行預(yù)熱，以大幅降低電能消耗和提高催化效率，在合成氨、甲醇、二甲醚的生產(chǎn)及在其它需進(jìn)行化學(xué)合成的生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。
[0005]本實(shí)用新型的一種具有雙上升動(dòng)能的自循環(huán)合成反應(yīng)器，其特征是合成反應(yīng)器主要由壁體(5)、上升管(6)、螺旋導(dǎo)流板(23)、上隔板(27)、下隔板(9)、上端頭(I)、下端頭
(16)和反應(yīng)器殼體(24)組成，其中，壁體(5)呈圓筒體結(jié)構(gòu)，上升管(6)設(shè)置在壁體(5)的內(nèi)空間中，上升管(6)為一根或多根設(shè)置,上升管(6)的內(nèi)空間構(gòu)成第一上升通道(III),上升管(6)與壁體(5)之間的空間構(gòu)成反應(yīng)室和第二上升通道(II)，在壁體(5)的下部有多只洞孔，多只洞孔構(gòu)成過孔群(8);壁體(5)的外圍為反應(yīng)器殼體(24)，壁體(5)與反應(yīng)器殼體
(24)之間有空間，螺旋導(dǎo)流板(23)以盤旋方式設(shè)置在壁體(5)與反應(yīng)器殼體(24)之間，使壁體(5)與反應(yīng)器殼體(24)之間的空間構(gòu)成螺旋預(yù)熱通道(I )，在壁體(5)上端的外側(cè)與反應(yīng)器殼體(24)之間通過上隔板(27)進(jìn)行連接，上隔板(27)構(gòu)成螺旋預(yù)熱通道(I )的頂部封閉端，下隔板(9)封閉在反應(yīng)室和第二上升通道(II)的底端和螺旋預(yù)熱通道(I )的底端；上升管(6)的上部?jī)?nèi)空間連通到螺旋預(yù)熱通道(I )的上部，螺旋預(yù)熱通道(I )的下部由過孔群(8)連通到反應(yīng)室和第二上升通道(II)的下部；上端頭(I)安裝在反應(yīng)器殼體(24)的上端口，上端頭(I)與反應(yīng)器殼體(24)的上部所圍護(hù)的空間構(gòu)成上氣室(VI)，上氣室(VI)連通到反應(yīng)室和第二上升通道(II)，上氣室(VI)有混合氣輸出接口(30)接出；下端頭(16)安裝在反應(yīng)器殼體(24)的下端口，下端頭(16)與反應(yīng)器殼體(24)的下部所圍護(hù)的空間構(gòu)成下氣室(V)，下氣室(V)的頂部連通到上升管(6)的下部?jī)?nèi)空間，下氣室(V)的上部有混合氣輸入接口( 18)接入，下氣室(V)的下部為集液區(qū)(IV)，集液區(qū)(IV)的底部有產(chǎn)物出口
(12)接出。
[0006]本實(shí)用新型中，當(dāng)上升管(6)為一根設(shè)置時(shí)，在上升管(6)的上部與螺旋預(yù)熱通道(I )上部部位的壁體(5 )之間有連接支管(4)，上升管(6 )的上端口封閉，上升管(6 )的上部的內(nèi)空間通過連接支管(4)連通到螺旋預(yù)熱通道(I )的上部；當(dāng)上升管(6)為多根設(shè)置時(shí)，各個(gè)上升管(6)的上部為彎曲結(jié)構(gòu)，多根上升管(6)環(huán)形陳列在反應(yīng)室和第二上升通道(II)中，各個(gè)上升管(6)的上端口連接在螺旋預(yù)熱通道(I )上部部位的壁體(5)上；在反應(yīng)室和第二上升通道(II)的底部有催化劑卸料出口(10)接出；在下氣室(V)的上部有原料補(bǔ)氣接口(21)接入；在上升管(6)下部的入口端上有過濾器(22)，下氣室(V)通過濾液器(22)連通到上升管(6)的內(nèi)空間；在上氣室(VI)部位的反應(yīng)器殼體(24)外側(cè)上和在螺旋預(yù)熱通道(I )部位的反應(yīng)器殼體(24)外側(cè)上安裝保溫層(26);在反應(yīng)室和第二上升通道(II)中有加熱器(7 )，加熱器(7 )為電熱器和熱交換器其中的一種。
[0007]上述實(shí)用新型中，在壁體(5)的內(nèi)空間中設(shè)置上升管(6)，在上升管(6)與壁體(5)之間的空間中設(shè)置催化劑，使得上升管(6)與壁體(5)之間的空間構(gòu)成反應(yīng)室，利用化學(xué)合成反應(yīng)過程中釋放的熱量來加熱上升管(6)，使上升管(6)內(nèi)的原料氣或未反應(yīng)氣受熱升溫，形成上升動(dòng)能，使原料氣或未反應(yīng)氣進(jìn)行上升運(yùn)動(dòng)，上升管(6)內(nèi)的原料氣或未反應(yīng)氣由上升管(6)的上部進(jìn)入到螺旋預(yù)熱通道(I )之中，再由過孔群(8)進(jìn)入到壁體(5)與上升管(6)外側(cè)之間的空間中，在催化劑存在的條件下，進(jìn)行化合反應(yīng)，合成目標(biāo)產(chǎn)物，在原料氣或未反應(yīng)氣合成目標(biāo)產(chǎn)物的過程中，會(huì)產(chǎn)生熱量，所產(chǎn)生的反應(yīng)熱使氣態(tài)的目標(biāo)產(chǎn)物和未反應(yīng)氣升溫又會(huì)形成上升動(dòng)能，氣態(tài)的目標(biāo)產(chǎn)物和未反應(yīng)氣的混合氣進(jìn)行上升運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入到上氣室(VI)中，經(jīng)混合氣輸出接口(30)輸出，再通過循環(huán)回路冷卻降溫后，返回到合成反應(yīng)器的下氣室(V)中，其中的未反應(yīng)氣循環(huán)到上升管(6)中再次受熱形成上升動(dòng)能。因此，上升管(6)的內(nèi)空間構(gòu)成第一上升通道(III)，上升管(6)與壁體(5)之間的空間構(gòu)成第二上升通道(II)。第一上升通道(III)和第二上升通道(II)共同產(chǎn)生上升動(dòng)能，使合成反應(yīng)器自己形成未反應(yīng)氣的循環(huán)而進(jìn)行化合反應(yīng)。
[0008]上述的實(shí)用新型中，利用螺旋導(dǎo)流板(23)以盤旋方式設(shè)置在反應(yīng)器殼體(24)與壁體(5)之間，使反應(yīng)器殼體(24)與壁體(5)之間的空間形成螺旋預(yù)熱通道(I )，預(yù)熱通道的有效行程得到延長(zhǎng)，使原料氣或未反應(yīng)氣在預(yù)熱通道中的逗留時(shí)間得到延長(zhǎng)，從而能更充分利用反應(yīng)室(II)內(nèi)的反應(yīng)熱來加熱原料氣或未反應(yīng)氣，加熱后的原料氣或未反應(yīng)氣進(jìn)入到反應(yīng)室(II)內(nèi)后，更容易被催化合成目標(biāo)產(chǎn)物。在進(jìn)行化學(xué)合成生產(chǎn)時(shí)，反應(yīng)室(II)內(nèi)及螺旋預(yù)熱通道(I )內(nèi)充滿原料氣或未反應(yīng)氣，反應(yīng)室(II)內(nèi)的原料氣或未反應(yīng)氣在催化劑作用下，進(jìn)行化合反應(yīng)，生成目標(biāo)產(chǎn)物，在原料氣進(jìn)行化學(xué)合成反應(yīng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生熱量，所生成的反應(yīng)熱會(huì)使反應(yīng)室(II)內(nèi)升溫，升高的溫度通過反應(yīng)室(II)的壁體(5)和螺旋導(dǎo)流板(23)進(jìn)行傳熱，使螺旋預(yù)熱通道(I )升溫，從而使螺旋預(yù)熱通道(I )內(nèi)的原料氣或未反應(yīng)氣得到升溫而進(jìn)行預(yù)熱，經(jīng)預(yù)熱后的原料氣或未反應(yīng)氣通過壁體(5)下部的過孔群(8)進(jìn)入到反應(yīng)室(II)內(nèi)，接觸到催化劑后，生成目標(biāo)產(chǎn)物，在反應(yīng)室(II)內(nèi)的是目標(biāo)產(chǎn)物與未反應(yīng)氣的混合氣。在不斷生成目標(biāo)產(chǎn)物時(shí)，便不斷產(chǎn)生反應(yīng)熱，從而不斷對(duì)螺旋預(yù)熱通道(I )內(nèi)的原料氣或未反應(yīng)氣進(jìn)行預(yù)熱。
[0009]上述的實(shí)用新型在具體實(shí)施時(shí)，在合成反應(yīng)器的外圍設(shè)置下降管，把下降管的輸入接口連接到上氣室(VI)的混合氣輸出接口( 30 )上，把下降管的輸出接口連接到下氣室(V)的混合氣輸入接口(18)上。生產(chǎn)時(shí)，下降管內(nèi)充滿目標(biāo)產(chǎn)物與未反應(yīng)氣的混合氣，通過對(duì)下降管進(jìn)行冷卻，使管內(nèi)的混合氣降溫而密度增大，根據(jù)重力循環(huán)原理，降溫后的混合氣會(huì)進(jìn)行下降運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入到下氣室(V)中，混合氣中的目標(biāo)產(chǎn)物在降溫后達(dá)到露點(diǎn)溫度以下時(shí)，便成為液態(tài)的目標(biāo)產(chǎn)物，液態(tài)的目標(biāo)產(chǎn)物由產(chǎn)物出口( 12 )輸出進(jìn)入貯罐，未反應(yīng)氣通過過濾器(22)進(jìn)入到上升管(6)內(nèi)的第一上升通道(III)中，受熱升溫后進(jìn)行上升運(yùn)動(dòng)，由上升管(6)的上部進(jìn)入到螺旋預(yù)熱通道(I )之中，再經(jīng)預(yù)熱升溫后，由壁體(5)下部的過孔群(8)進(jìn)入到反應(yīng)室和第二上升通道(II)中，進(jìn)行化學(xué)合成反應(yīng)，反應(yīng)熱使反應(yīng)室和第二上升通道(II)內(nèi)的混合氣升溫，根據(jù)重力循環(huán)原理，升溫后的混合氣會(huì)進(jìn)行上升運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入到上氣室(VI)中，這時(shí)，由于下降管中的混合氣進(jìn)行下降運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生引力使上氣室(VI)中的混合氣進(jìn)入到下降管中。如此周而復(fù)始，由合成反應(yīng)器及設(shè)置在外圍的下降管在等壓條件形成自動(dòng)循環(huán)，并及時(shí)分離出目標(biāo)產(chǎn)物，合成目標(biāo)產(chǎn)物所消耗的原料氣通過原料補(bǔ)氣接口進(jìn)行補(bǔ)充，使合成反應(yīng)器內(nèi)的目標(biāo)產(chǎn)物濃度始終低于平衡點(diǎn)，使得化合反應(yīng)能持續(xù)進(jìn)行。本實(shí)用新型的合成反應(yīng)器與設(shè)置在外圍的下降管組合應(yīng)用后，使原料氣只需通過單程壓縮就能全部合成為目標(biāo)產(chǎn)物，克服了原料氣需進(jìn)行反復(fù)循環(huán)壓縮電能消耗大的缺點(diǎn)，提高了催化效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。
[0010]上述的實(shí)用新型中，在反應(yīng)室和第二上升通道(II)設(shè)置加熱器(7)的作用是為反應(yīng)室和第二上升通道(II)進(jìn)行輔助加熱，在設(shè)備投入運(yùn)行的初始產(chǎn)生適合目標(biāo)產(chǎn)物合成的室溫，在設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)進(jìn)行操作溫度的調(diào)節(jié)，同時(shí)，起到使原料氣加速循環(huán)催化的作用。所述的加熱器(7)為電熱器或熱交換器，選用市場(chǎng)現(xiàn)有產(chǎn)品。
[0011]上述的實(shí)用新型中，在上升管(6)下部的入口端上有過濾器(22)，過濾器(22)的作用是防止下氣室(V)中的目標(biāo)產(chǎn)物反饋到反應(yīng)室(II)內(nèi)，影響到反應(yīng)室(II)內(nèi)的催化效率。
[0012]上述的實(shí)用新型中，進(jìn)入到下氣室(V)中的混合物在經(jīng)過下降管冷卻后，其中的目標(biāo)產(chǎn)物在露點(diǎn)溫度以下時(shí)便成為液態(tài)的目標(biāo)產(chǎn)物，液態(tài)的目標(biāo)產(chǎn)物由集液區(qū)(IV)底部的產(chǎn)物出口(12)及時(shí)分離出來，以降低反應(yīng)器內(nèi)的目標(biāo)產(chǎn)物濃度，使化合反應(yīng)向有利的方向進(jìn)行，使原料氣加快合成目標(biāo)產(chǎn)物，提高催化效率。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果是:設(shè)計(jì)的一種具有雙上升動(dòng)能的自循環(huán)合成反應(yīng)器，利用反應(yīng)室內(nèi)化學(xué)合成反應(yīng)時(shí)放出的反應(yīng)熱分別在上升管(6)內(nèi)和反應(yīng)室中形成上升動(dòng)能，實(shí)現(xiàn)由反應(yīng)器自己進(jìn)行循環(huán)，只需把原料氣一次壓縮就能全部合成為目標(biāo)產(chǎn)物，同時(shí)，利用螺旋導(dǎo)流板(23)使壁體(5)與反應(yīng)器殼體(24)之間的空間形成螺旋預(yù)熱通道(I )，使得預(yù)熱通道的行程得到延長(zhǎng)，從而能更充分利用反應(yīng)室(II)內(nèi)的反應(yīng)熱來加熱原料氣或未反應(yīng)氣，使原料氣或未反應(yīng)氣更容易被催化合成目標(biāo)產(chǎn)物。與常規(guī)技術(shù)相比，本實(shí)用新型克服了常規(guī)的化學(xué)合成設(shè)備需把原料氣進(jìn)行反復(fù)循環(huán)壓縮電能消耗大的缺點(diǎn)。本實(shí)用新型可在甲 醇、二甲醚、合成氨等化學(xué)合成產(chǎn)品的生產(chǎn)線上應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型的一種具有雙上升動(dòng)能的自循環(huán)合成反應(yīng)器結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖2是本實(shí)用新型的另一種具有雙上升動(dòng)能的自循環(huán)合成反應(yīng)器結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖3是圖1的A-A剖面圖。
[0017]圖4是圖2的B-B剖面圖。
[0018]圖5是外部連接有下降管的具有雙上升動(dòng)能的自循環(huán)合成反應(yīng)器結(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖中:1.上端頭，2.密封圈a，3.溫度傳感器，4.連接支管，5.反應(yīng)室壁體，6.上升管，7.加熱器，8.過孔群，9.下隔板，10.催化劑卸料出口，11.催化劑卸料管，12.產(chǎn)物出口，13.產(chǎn)物輸出管，14.基礎(chǔ)，15.支架，16.下端頭，17.密封圈b，18.混合氣輸入接口，19.下降管出口，20.冷卻供水管，21.原料補(bǔ)氣接口，22.過濾器，23.螺旋導(dǎo)流板，24.反應(yīng)器殼體，25.下降管，26.保溫層，27.上隔板，28.下降管進(jìn)口，29.噴淋器，30.混合氣輸出接口，I.螺旋預(yù)熱通道，I1.反應(yīng)室和第二上升通道，II1.第一上升通道，IV.集液區(qū)，V.下氣室，VI.上氣室。
【具體實(shí)施方式】
[0020]實(shí)施例1附圖1所示的實(shí)施例中，具有雙上升動(dòng)能的自循環(huán)合成反應(yīng)器主要由壁體(5)、上升管(6)、螺旋導(dǎo)流板(23)、上隔板(27)、下隔板(9)、上端頭(I)、下端頭(16)和反應(yīng)器殼體(24)組成，其中，壁體(5)呈圓筒體結(jié)構(gòu)，上升管(6)設(shè)置在壁體(5)的內(nèi)空間中，上升管(6)的內(nèi)空間構(gòu)成第一上升通道(III)，上升管(6)與壁體(5)之間的空間構(gòu)成反應(yīng)室和第二上升通道(II )，在反應(yīng)室和第二上升通道(II)中有加熱器(7)，加熱器(7)為電熱器。在壁體(5)的下部有多只洞孔，多只洞孔構(gòu)成過孔群(8);壁體(5)的外圍為反應(yīng)器殼體(24)，壁體(5)與反應(yīng)器殼體(24)之間有空間，螺旋導(dǎo)流板(23)以盤旋方式設(shè)置在壁體(5 )與反應(yīng)器殼體(24 )之間，使壁體(5 )與反應(yīng)器殼體(24 )之間的空間構(gòu)成螺旋預(yù)熱通道(I )，在壁體(5)上端的外側(cè)與反應(yīng)器殼體(24)之間通過上隔板(27)進(jìn)行連接，上隔板
(27)構(gòu)成螺旋預(yù)熱通道(I )的頂部封閉端，下隔板(9)封閉在反應(yīng)室和第二上升通道(II)的底端和螺旋預(yù)熱通道(I )的底端；上升管(6)為一根設(shè)置，在上升管(6)的上部與螺旋預(yù)熱通道(I )上部部位的壁體(5)之間有連接支管(4)，上升管(6)的上端口封閉，上升管
(6)的上部的內(nèi)空間通過連接支管(4)連通到螺旋預(yù)熱通道(I )的上部，螺旋預(yù)熱通道(I )的下部由過孔群(8)連通到反應(yīng)室和第二上升通道(II)的下部，在反應(yīng)室和第二上升通道
(II)的底部有催化劑卸料出口( 10)接出；上端頭(I)為圓弧頂結(jié)構(gòu)，上端頭(I)安裝在反應(yīng)器殼體(24)的上端口，在上端頭(I)與反應(yīng)器殼體(24)上端口的連接面之間有密封圈a
(2)，上端頭(I)與反應(yīng)器殼體(24)的上部所圍護(hù)的空間構(gòu)成上氣室(VI)，上氣室(VI)連通到反應(yīng)室和第二上升通道(II )，在上氣室(VI)中有溫度傳感器(3)，上氣室(VI)有混合氣輸出接口(30)接出；下端頭(16)為圓弧底結(jié)構(gòu)，下端頭(16)安裝在反應(yīng)器殼體(24)的下端口，在下端頭(16)與反應(yīng)器殼體(24)下端口的連接面之間有密封圈b (17)，下端頭(16)與反應(yīng)器殼體(24)的下部所圍護(hù)的空間構(gòu)成下氣室(V)，上升管(6)的下端穿過下隔板(9)進(jìn)入到下氣室(V)，在上升管(6)下端的入口上有過濾器(22)，下氣室(V)通過濾液器(22)連通到上升管(6)的內(nèi)空間，下氣室(V)的上部有混合氣輸入接口(18)接入和原料補(bǔ)氣接口(21)接入，下氣室(V)的下部為集液區(qū)(IV)，集液區(qū)(IV)的底部有產(chǎn)物出口(12)接出；在上端頭(I)上氣室(VI)部位的反應(yīng)器殼體(24)外側(cè)上和在螺旋預(yù)熱通道(I )部位的反應(yīng)器殼體(24 )外側(cè)上安裝保溫層(26 )。
[0021]實(shí)施例2圖2所示的實(shí)施方式中，是在第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)上，把上升管(6)設(shè)置為三根，各個(gè)上升管(6)的上部為彎曲結(jié)構(gòu)，三根上升管(6)環(huán)形陳列在反應(yīng)室和第二上升通道(II)中，各個(gè)上升管(6)的上端口連接在螺旋預(yù)熱通道(I )上部部位的壁體(5)上。其它的與第一實(shí)施例相同，不再贅述。
[0022]實(shí)施例3圖5所示的實(shí)施方式中，是在第一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在合成反應(yīng)器的外部增加下降管(25)和噴淋器(29)，其中，下降管(25)為螺旋盤管結(jié)構(gòu)，下降管進(jìn)口(28)在下降管(25 )的上端，下降管出口( 19 )在下降管(25 )的下端，噴淋器(29 )分布在下降管(25 )的周邊，噴淋器(29)由冷卻供水管(20)提供冷卻水，噴淋器(29)的噴嘴指向下降管(25)，使下降管(25)降溫，噴淋后的由接水盤或水池回收進(jìn)行循環(huán)利用(圖中未示出)；下降管進(jìn)口(28)連接到上氣室(VI)的混合氣輸出接口(30)，下降管出口(19)連接到下氣室(V)的混合氣輸入接口(18)。本實(shí)施例的合成反應(yīng)器結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例所述的相同，不再贅述。本實(shí)施例在進(jìn)行化學(xué)合成生產(chǎn)時(shí)，下降管(25)內(nèi)充滿目標(biāo)產(chǎn)物與未反應(yīng)氣的混合氣，噴淋器(29)的噴嘴對(duì)下降管(25)噴灑冷卻水，使下降管(25)內(nèi)的混合氣溫度下降而密度增大，降溫后的混合氣進(jìn)行下降運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入到下氣室(V)中，混合氣中的目標(biāo)產(chǎn)物在溫度降到露點(diǎn)溫度以下時(shí)，便成為液態(tài)的目標(biāo)產(chǎn)物，液態(tài)的目標(biāo)產(chǎn)物經(jīng)集液區(qū)(IV)下部的產(chǎn)物出口(12)分離出來進(jìn)入貯罐，未反應(yīng)氣經(jīng)過濾器(22)進(jìn)入到上升管(6)中，間接接受反應(yīng)室和第二上升通道(II)內(nèi)的反應(yīng)熱后，溫度升高，進(jìn)行上升運(yùn)動(dòng)，由上升管(6)的上部進(jìn)入到螺旋預(yù)熱通道(I )之中，再經(jīng)預(yù)熱升溫后，由壁體(5)下部的過孔群(8)進(jìn)入到反應(yīng)室和第二上升通道(II)中，進(jìn)行化學(xué)合成反應(yīng)，反應(yīng)熱使反應(yīng)室和第二上升通道(II)內(nèi)的混合氣升溫，升溫后的混合氣會(huì)進(jìn)行上升運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入到上氣室(VI)中，這時(shí)，由于下降管(25 )中的混合氣進(jìn)行下降運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生引力使上氣室(VI)中的混合氣進(jìn)入到下降管中。如此周而復(fù)始，由合成反應(yīng)器及設(shè)置在外圍的下降管在等壓條件形成自動(dòng)循環(huán)，并及時(shí)分離出目標(biāo)產(chǎn)物，合成目標(biāo)產(chǎn)物所消耗的原料氣通過原料補(bǔ)氣接口進(jìn)行補(bǔ)充，使合成反應(yīng)器內(nèi)的目標(biāo)產(chǎn)物濃度始終低于平衡點(diǎn)，使得化合反應(yīng)能持續(xù)進(jìn)行。
[0023]上述的實(shí)施例作為甲醇、二甲醚、合成氨或其它化學(xué)合成產(chǎn)品的生產(chǎn)線上應(yīng)用。當(dāng)在甲醇生產(chǎn)線上應(yīng)用時(shí)，在反應(yīng)室和第二上升通道(II)中設(shè)置以48%的Cu0、46%的ZnO和5%的Al2O3為組份的顆粒狀催化劑，再把一體積的CO和二體積的H2混合后輸入到合成反應(yīng)器內(nèi)，進(jìn)行合成甲醇生產(chǎn)，原料氣合成為甲醇的反應(yīng)式為C0+2H2 — CH3OH+IO2.5kj ;當(dāng)在一步法合成二甲醚生產(chǎn)線上應(yīng)用時(shí)，在反應(yīng)室和第二上升通道(II)中設(shè)置以48%的Cu0、46%的ZnO和5%的Al2O3為組份的顆粒狀催化劑，再加填ZSM-5分子篩，再把一體積的CO和二體積的H2混合后作為原料氣輸入到合成反應(yīng)器內(nèi)，進(jìn)行合成二甲醚生產(chǎn)，原料氣合成為二甲醚的反應(yīng)式為2C0+4H2 —(CH3)20+H20+200.2kj ;當(dāng)在合成氨生產(chǎn)線上應(yīng)用時(shí)，在反應(yīng)室和第二上升通道(II)中設(shè)置以催化劑組份以Fe為主，以Al203、K20、Ca0、Si02、Ba0為促進(jìn)劑，再把一體積的N2和三體積的H2混合后作為原料氣輸入到合成反應(yīng)器內(nèi)，進(jìn)行合成氨生產(chǎn)，原料氣合成為氨的反應(yīng)式為N2+3H2 — 2NH3+92.1kj。
【權(quán)利要求】
1.一種具有雙上升動(dòng)能的自循環(huán)合成反應(yīng)器，其特征是合成反應(yīng)器主要由壁體(5)、上升管(6)、螺旋導(dǎo)流板(23)、上隔板(27)、下隔板(9)、上端頭(I)、下端頭(16)和反應(yīng)器殼體(24)組成，其中，壁體(5)呈圓筒體結(jié)構(gòu)，上升管(6)設(shè)置在壁體(5)的內(nèi)空間中，上升管(6)為一根或多根設(shè)置,上升管(6)的內(nèi)空間構(gòu)成第一上升通道(III)，上升管(6)與壁體(5)之間的空間構(gòu)成反應(yīng)室和第二上升通道(II)，在壁體(5)的下部有多只洞孔，多只洞孔構(gòu)成過孔群(8);壁體(5)的外圍為反應(yīng)器殼體(24)，壁體(5)與反應(yīng)器殼體(24)之間有空間，螺旋導(dǎo)流板(23)以盤旋方式設(shè)置在壁體(5)與反應(yīng)器殼體(24)之間，使壁體(5)與反應(yīng)器殼體(24)之間的空間構(gòu)成螺旋預(yù)熱通道(I )，在壁體(5)上端的外側(cè)與反應(yīng)器殼體(24)之間通過上隔板(27)進(jìn)行連接，上隔板(27)構(gòu)成螺旋預(yù)熱通道(I )的頂部封閉端，下隔板(9)封閉在反應(yīng)室和第二上升通道(II)的底端和螺旋預(yù)熱通道(I )的底端；上升管(6)的上部?jī)?nèi)空間連通到螺旋預(yù)熱通道(I )的上部，螺旋預(yù)熱通道(I )的下部由過孔群(8)連通到反應(yīng)室和第二上升通道(II)的下部；上端頭(I)安裝在反應(yīng)器殼體(24)的上端口，上端頭(I)與反應(yīng)器殼體(24)的上部所圍護(hù)的空間構(gòu)成上氣室(VI)，上氣室(VI)連通到反應(yīng)室和第二上升通道(II)，上氣室(VI)有混合氣輸出接口(30)接出；下端頭(16)安裝在反應(yīng)器殼體(24)的下端口，下端頭(16)與反應(yīng)器殼體(24)的下部所圍護(hù)的空間構(gòu)成下氣室(V)，下氣室(V)的頂部連通到上升管(6)的下部?jī)?nèi)空間，下氣室(V)的上部有混合氣輸入接口(18)接入，下氣室(V)的下部為集液區(qū)(IV)，集液區(qū)(IV)的底部有產(chǎn)物出口( 12)接出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有雙上升動(dòng)能的自循環(huán)合成反應(yīng)器，其特征是當(dāng)上升管(6)為一根設(shè)置時(shí)，在上升管(6)的上部與螺旋預(yù)熱通道(I )上部部位的壁體(5)之間有連接支管(4)，上升管(6)的上端口封閉，上升管(6)的上部的內(nèi)空間通過連接支管(4)連通到螺旋預(yù)熱通道(I )的上部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有雙上升動(dòng)能的自循環(huán)合成反應(yīng)器，其特征是當(dāng)上升管(6)為多根設(shè)置時(shí),各個(gè)上升管(6)的上部為彎曲結(jié)構(gòu),多根上升管(6)環(huán)形陳列在反應(yīng)室和第二上升通道(II)中，各個(gè)上升管(6)的上端口連接在螺旋預(yù)熱通道(I )上部部位的壁體(5)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有雙上升動(dòng)能的自循環(huán)合成反應(yīng)器，其特征是在反應(yīng)室和第二上升通道(II)的底部有催化劑卸料出口(10)接出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有雙上升動(dòng)能的自循環(huán)合成反應(yīng)器，其特征是在下氣室(V)的上部有原料補(bǔ)氣接口(21)接入。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有雙上升動(dòng)能的自循環(huán)合成反應(yīng)器，其特征是在上升管(6 )下部的入口端上有濾液器(22 )，下氣室(V )通過過濾器(22 )連通到上升管(6 )的內(nèi)空間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有雙上升動(dòng)能的自循環(huán)合成反應(yīng)器，其特征是在上氣室(VI)部位的反應(yīng)器殼體(24)外側(cè)上和在螺旋預(yù)熱通道(I )部位的反應(yīng)器殼體(24)外側(cè)上安裝保溫層(26)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有雙上升動(dòng)能的自循環(huán)合成反應(yīng)器，其特征是在反應(yīng)室和第二上升通道(II)中有加熱器(7)，加熱器(7)為電熱器和熱交換器其中的一種。
【文檔編號(hào)】B01J8/00GK203635176SQ201420003515
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2014年1月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月4日
【發(fā)明者】周開根 申請(qǐng)人:衢州昀睿工業(yè)設(shè)計(jì)有限公司