[發(fā)明專利]由制冷裝置執(zhí)行分離和預(yù)熱的自循環(huán)化學(xué)合成器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410015810.4
• 申請日: 2014-01-14
• 公開（公告）號: CN103752226A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周開根
• 申請（專利權(quán)）人: 衢州昀睿工業(yè)設(shè)計有限公司
• 主分類號: B01J8/00
• 分類號: B01J8/00;C01C1/04;C07C31/04;C07C29/152;C07C43/04;C07C41/01
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種化工設(shè)備，特別涉及到一種化學(xué)合成反應(yīng)器。?

背景技術(shù)

在化學(xué)合成的生產(chǎn)過程中，需要對原料氣進行加熱，在合適的溫度下，化合反應(yīng)更容易進行，催化效率更高；由于存在可逆反應(yīng)，因此，在合成反應(yīng)器中存在的目標產(chǎn)物與未反應(yīng)氣的混合物，常規(guī)的合成反應(yīng)生產(chǎn)是把目標產(chǎn)物與未反應(yīng)氣的混合物在反應(yīng)器之外采取冷卻和蒸餾措施把目標產(chǎn)物分離出來。?

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)，當目標產(chǎn)物達到一定濃度后，將處于平衡，反應(yīng)將不再向合成目標產(chǎn)物的方向進行。人們在進行化合反應(yīng)的生產(chǎn)過程中，為了使反應(yīng)能繼續(xù)向目標產(chǎn)物方向進行，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)補入新原料氣，使合成反應(yīng)器內(nèi)的目標產(chǎn)物濃度降低、破壞平衡后使化合反應(yīng)繼續(xù)進行，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)成目標產(chǎn)物，而每次循環(huán)壓縮都需消耗很大的壓縮能耗。?

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8MPa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，必須采取多級壓縮才能實現(xiàn)，壓縮能耗很大，因此，現(xiàn)有的合成反應(yīng)器必須進行多次循環(huán)和多級壓縮才能把原料氣合成為目標產(chǎn)物的生產(chǎn)過程，存在電能消耗大的缺點。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是要克服現(xiàn)有化學(xué)合成設(shè)備需把原料氣進行反復(fù)循環(huán)壓縮電能消耗大的缺點，設(shè)計一種由制冷裝置執(zhí)行分離和預(yù)熱的自循環(huán)化學(xué)合成器，由合成反應(yīng)器進行自動循環(huán)完成合成反應(yīng)，使原料氣只需通過一次壓縮就能全部合成為目標產(chǎn)物，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)及在其它需進行化學(xué)合成的生產(chǎn)過程中實現(xiàn)節(jié)能減排。?

本發(fā)明的一種由制冷裝置執(zhí)行分離和預(yù)熱的自循環(huán)化學(xué)合成器，其特征是合成器主要由上端頭（1）、殼體（8）、壁體（9）、冷卻管束（7）、下端頭（22）、環(huán)形分水器（31）、環(huán)形集水器（3）、蒸發(fā)器（24）、冷凝器（29）和制冷壓縮機（18）組成，其中，由上端頭（1）、殼體（8）、壁體（9）、冷卻管束（7）、環(huán)形分水器（31）、環(huán)形集水器（3）和下端頭（22）構(gòu)成化學(xué)合成器，上端頭（1）安裝在殼體（8）的上端口，下端頭（22）安裝在殼體（8）的下端口，殼體（8）和壁體（9）同為圓筒體結(jié)構(gòu)，壁體（9）設(shè)置在殼體（8）的內(nèi)空間中，殼體（8）與壁體（9）之間有空間，殼體（8）與壁體（9）之間的空間構(gòu)成下降通道（Ⅵ）；壁體（9）的內(nèi)空間構(gòu)成反應(yīng)室（Ⅰ）、加熱室（Ⅱ）和集氣室（Ⅴ），反應(yīng)室（Ⅰ）、加熱室（Ⅱ）和集氣室（Ⅴ）自上而下依次排列，反應(yīng)室（Ⅰ）與加熱室（Ⅱ）之間有隔板（33），隔板（33）上有過風(fēng)孔，加熱室（Ⅱ）與集氣室（Ⅴ）之間有布風(fēng)板（28），布風(fēng)板（28）上有布風(fēng)孔；集氣室（Ⅴ）下方部位的殼體（8）內(nèi)空間構(gòu)成下氣室（Ⅳ），反應(yīng)室（Ⅰ）上方部位的殼體（8）內(nèi)空間構(gòu)成上氣室（Ⅶ）；下氣室（Ⅳ）連通到集氣室（Ⅴ），集氣室（Ⅴ）通過布風(fēng)板（28）上的布風(fēng)孔連通到加熱室（Ⅱ），加熱室（Ⅱ）通過隔板（33）上的過風(fēng)孔連通到反應(yīng)室（Ⅰ），反應(yīng)室（Ⅰ）連通到上氣室（Ⅶ），上氣室（Ⅶ）通過下降通道（Ⅵ）連通到下氣室（Ⅳ）；下氣室（Ⅳ）的底部呈圓弧底結(jié)構(gòu)，下氣室（Ⅳ）的圓弧底部構(gòu)成集液區(qū)（Ⅲ），集液區(qū)（Ⅲ）的圓弧底上有產(chǎn)物出口（23）接出；冷卻管束（7）由多根鋼管組合而成，多根鋼管以環(huán)形布局方式設(shè)置在下降通道（Ⅵ）中；環(huán)形分水器（31）設(shè)置在殼體（8）的下部外圍，環(huán)形分水器（31）為圓管結(jié)構(gòu)，環(huán)形分水器（31）上有分水接口，分水接口的數(shù)量與冷卻管束（7）的鋼管數(shù)量相等；環(huán)形集水器（3）設(shè)置在殼體（8）的上部外圍，環(huán)形集水器（3）為圓管結(jié)構(gòu)，環(huán)形集水器（3）上有集水接口，集水接口的數(shù)量與冷卻管束（7）的鋼管數(shù)量相等；冷卻管束（7）的各個鋼管下端的進水端分別從殼體（8）的下部穿出連接到環(huán)形分水器（31）上的各個分水接口上，冷卻管束（7）的各個鋼管上端的出水端分別從殼體（8）的上部穿出連接到環(huán)形集水器（3）的各個集水接口上，環(huán)形集水器（3）上有冷卻水出口（4）接出，環(huán)形分水器（31）上有冷卻水進口（30）接入。由蒸發(fā)器（24）、冷凝器（29）和制冷壓縮機（18）構(gòu)成冷卻裝置，蒸發(fā)器（24）設(shè)置在下氣室（Ⅳ）中，蒸發(fā)器（24）上有蒸發(fā)輸入接口（20）和回氣輸出接口（21），蒸發(fā)器（24）上的蒸發(fā)輸入接口（20）和回氣輸出接口（21）從下氣室（Ⅳ）部位的殼體（8）上穿出化學(xué)合成器的體外；冷凝器（29）設(shè)置在加熱室（Ⅱ）中，冷凝器（29）上有回氣輸入接口（11）和冷凝輸出接口（12），冷凝器（29）上的回氣輸入接口（11）和冷凝輸出接口（12）從加熱室（Ⅱ）部位的壁體（9）上穿出化學(xué)合成器的體外；制冷壓縮機（18）設(shè)置在化學(xué)合成器的體外，制冷壓縮機（18）上有排氣接口（17）和吸氣接口（19），制冷壓縮機（18）的排氣接口（17）連接到冷凝器的回氣輸入接口（11）上，冷凝器的冷凝輸出接口（12）通過膨脹閥（16）或毛細管連接到蒸發(fā)器（24）的蒸發(fā)輸入接口（20）上，蒸發(fā)器（24）的回氣輸出接口（21）連接到制冷壓縮機（18）的吸氣接口（19）上。?