專利名稱：甲烷氧化偶聯(lián)反應(yīng)用薄層床催化反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種能適合甲烷氧化偶聯(lián)制乙烯反應(yīng)放大和工業(yè)化的催化反應(yīng)裝置。
近年來(lái)甲烷直接氧化偶聯(lián)制乙烯反應(yīng)引起了世界各國(guó)的重視，研究工作發(fā)展迅速。甲烷氧化偶聯(lián)制乙烯是一種強(qiáng)放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱高達(dá)83千卡／克分子。為此，采用什么手段能使新研究成功的有效催化劑能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的目的，成為各國(guó)爭(zhēng)相研究的關(guān)健問(wèn)題。
目前國(guó)內(nèi)外對(duì)該手段的研究多集中在用小型固定床篩選高效催化劑，主要是采用流化床或多段固定床的辦法取走反應(yīng)熱以實(shí)現(xiàn)放熱反應(yīng)的放大。但是這些辦法對(duì)工業(yè)化生產(chǎn)均有不少不便之處。
本實(shí)用新型的目的是向公眾提供一種能取走甲烷氧化偶聯(lián)制乙烯強(qiáng)放熱反應(yīng)的熱量，通過(guò)熱交換控制保持催化反應(yīng)床溫度和保持催化劑的催化效率，便于工業(yè)化生產(chǎn)的裝置。
本實(shí)用新型的技術(shù)措施是由熱交換裝置和反應(yīng)爐相連接而構(gòu)成。熱交換器的上、下端由帶閥門和出氣孔的環(huán)形熱交換管聯(lián)接，熱交換器的下半部分有進(jìn)氣孔，上半部分與反應(yīng)爐的項(xiàng)部有管道連通，反應(yīng)爐的底部是圓錐形有管道與帶有兩個(gè)閥門之間的熱交換管連通。
在熱交換器內(nèi)，安裝有許多縱向排列的熱交換管。在反應(yīng)爐內(nèi)，從下至上依次設(shè)置的是多孔支撐板，填料層，催化劑床層和電加熱器。催化床層由催化劑與載體組成。催化劑和載體的外形可以是球形、環(huán)形、蜂窩狀形、車輪形、片狀或顆粒狀形。載體起稀釋催化劑的作用，以免發(fā)熱太大催化床層升溫太快，燒壞催化劑。其厚度為30～80mm。催化劑與載體的平均粒度直徑為2～20mm，支撐填料可用球形、柱形或塊形狀的Al2O3，S1O2等，以起到支撐催化劑床和減少反應(yīng)器空間的作用。多孔板由陶瓷或Al2O3，S1O2，S1O2－Al2O3等制成起支撐填料作用。設(shè)在熱交換管上的兩個(gè)控制閥，起到控制通入熱交換器的產(chǎn)物氣的量，以控制原料予熱溫度。
予熱溫度。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，易于控制，避免了流化床要求催化劑粒度細(xì)，強(qiáng)度高而不適應(yīng)甲烷氧化偶聯(lián)催化劑多屬堿性氧化物的要求，以及反應(yīng)溫度高，流化床材質(zhì)難解決的缺點(diǎn)。也避免了多段進(jìn)料床制作麻煩，工藝復(fù)雜，操作不便的缺點(diǎn)。而本實(shí)用新型對(duì)于那些在很薄的催化劑床層中，反應(yīng)物就能進(jìn)行較為完全的反應(yīng)，是目前比較理想的實(shí)現(xiàn)甲烷氧化偶聯(lián)制乙烯放大或工業(yè)生產(chǎn)的反應(yīng)器。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖圖2是熱交換器示意圖圖3是多孔支撐板示意圖其中1、熱交換器；2、熱電偶；3、反應(yīng)爐；4、電加熱器；5、催化劑床層；6、填料層；7、多孔支撐板；8、閥門；9、環(huán)形熱交換管道；10、熱交換管；11、支撐板孔；12、拆卸工作孔。
實(shí)施例1用La2O3／BaO催化劑，催化劑形狀為5～10mm的塊狀，填料為φ5～10mm的球形Al1O3，反應(yīng)爐內(nèi)徑68mm，催化劑床層高度為30mm，在CH4空速為5000h－1，CH4／O2比為3.3，預(yù)熱溫度750℃，催經(jīng)劑床層溫度800℃時(shí)，獲得CH4轉(zhuǎn)化率22～24％，C2選擇性56％的結(jié)果。
實(shí)施例2用CaO－MgO／Ca2O3催化劑，和載體為外φ16mm，內(nèi)φ6mm，高為5～10mm的拉西環(huán)，催化劑與載體比為11。填料為5～10mm的Al1O3－SiO2，反應(yīng)爐內(nèi)徑為100mm，催化劑床層高度為60mm，在CH4空速2000h－1，CH4／O2比為2.67，預(yù)熱溫度800℃，催化劑床層溫度740℃時(shí)，獲得CH4轉(zhuǎn)化率24～26％，C2選擇性52％的結(jié)果。
權(quán)利要求1.一種由熱交換器和反應(yīng)爐構(gòu)成的薄層床催化反應(yīng)器，其特征在于熱交換管的頂部和底部與帶有閥門和出氣口的環(huán)形熱交換管連通，熱交換器的下部分有進(jìn)氣口，熱交換器的上部分與反應(yīng)爐的頂部有管道連通，反應(yīng)爐的底部是圓錐形，有管道與有兩個(gè)閥門之間的熱交換管連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄層床催化反應(yīng)器，其特征在于熱交換器中安裝有縱向排列的熱交換管，反應(yīng)爐下半部為圓錐形，從底部向上分別設(shè)置有多孔支撐板，填料層，催化劑床層，以及熱電偶和加熱器，在反應(yīng)爐上半部分設(shè)有裝卸工作孔，整個(gè)反應(yīng)爐內(nèi)壁襯有耐高溫非金屬材料層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的薄層床催化反應(yīng)器，其特征在于填料層為球形或粒狀、塊狀的Al2O3，或S1O2，或S1O2、Al2O3，等惰性材料，直徑為2～20mm；催化劑床層由催化劑或催化劑與載體組成，其形狀為球狀或環(huán)狀，或片狀，或車輪狀，或蜂窩狀催化劑，其厚度為30～80mm，催化劑的平均粒徑為2～20mm。
專利摘要本實(shí)用新型向公眾公開(kāi)了一種用于甲烷氧化偶聯(lián)制乙烯反應(yīng)的薄層床催化劑反應(yīng)器。由熱交換器和反應(yīng)爐構(gòu)成。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、控制容易。它能將甲烷氧化偶聯(lián)制乙烯反應(yīng)時(shí)放大或工業(yè)生產(chǎn)中大量放出的熱從催化層中取走，通過(guò)熱交換及控制的手段，使催化劑床層維持需要的反應(yīng)溫度，使該反應(yīng)順利地進(jìn)行。
文檔編號(hào)B01J8/24GK2129171SQ9222024
公開(kāi)日1993年4月7日 申請(qǐng)日期1992年9月10日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月10日
發(fā)明者邱發(fā)禮, 呂紹潔 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院成都有機(jī)化學(xué)研究所