[發(fā)明專利]由制冷裝置執(zhí)行分離和預(yù)熱的一體化合成反應(yīng)器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410017392.2
• 申請日: 2014-01-15
• 公開（公告）號: CN103736428A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周開根
• 申請（專利權(quán)）人: 衢州昀睿工業(yè)設(shè)計(jì)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(jìn)行加熱，在合適的溫度下，化合反應(yīng)更容易進(jìn)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(biāo)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(biāo)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(biāo)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(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。人們在進(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。

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(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)。

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(jìn)行反復(fù)循環(huán)壓縮電能消耗大的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種由制冷裝置執(zhí)行分離和預(yù)熱的一體化合成反應(yīng)器，由合成反應(yīng)器進(jìn)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(biāo)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(jìn)行化學(xué)合成的生產(chǎn)過程中實(shí)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)熱的一體化合成反應(yīng)器，其特征是反應(yīng)器主要由上端頭（1）、殼體（28）、壁體（7）、下端頭（20）、蒸發(fā)盤管（27）、蒸發(fā)器（18）、冷凝器（25）和制冷壓縮機(jī)（14）組成，其中，由上端頭（1）、殼體（28）、壁體（7）和下端頭（20）構(gòu)成合成反應(yīng)器，上端頭（1）安裝在殼體（28）的上端口，下端頭（20）安裝在殼體（28）的下端口，殼體（28）和壁體（7）同為圓筒體結(jié)構(gòu)，壁體（7）設(shè)置在殼體（28）的內(nèi)空間中，壁體（7）與殼體（28）之間有空間，壁體（7）與殼體（28）之間的空間構(gòu)成下降通道（Ⅵ）；壁體（7）的內(nèi)空間構(gòu)成反應(yīng)室（Ⅰ）和加熱室（Ⅱ），反應(yīng)室（Ⅰ）在加熱室（Ⅱ）的上方，反應(yīng)室（Ⅰ）與加熱室（Ⅱ）之間有隔板（26），隔板（26）上有過風(fēng)孔，加熱室（Ⅱ）的下端有布風(fēng)板（24），布風(fēng)板（24）上有布風(fēng)孔；布風(fēng)板（24）下方部位的殼體（28）內(nèi)空間構(gòu)成下氣室（Ⅳ），反應(yīng)室（Ⅰ）上方部位的殼體（28）內(nèi)空間構(gòu)成上氣室（Ⅶ）；下氣室（Ⅳ）通過布風(fēng)板（24）上的布風(fēng)孔連通到加熱室（Ⅱ），加熱室（Ⅱ）通過隔板（26）上的過風(fēng)孔連通到反應(yīng)室（Ⅰ），反應(yīng)室（Ⅰ）與上氣室（Ⅶ）直接相通，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（19）接出；由蒸發(fā)盤管（27）、蒸發(fā)器（18）、冷凝器（25）和制冷壓縮機(jī)（14）構(gòu)成冷卻裝置，蒸發(fā)盤管（27）設(shè)置在下降通道（Ⅵ）中，蒸發(fā)器（18）設(shè)置在下氣室（Ⅳ）中，冷凝器（25）設(shè)置在加熱室（Ⅱ）中，制冷壓縮機(jī)（14）設(shè)置在合成反應(yīng)器的體外；蒸發(fā)盤管（27）的上端口為回氣出口（4），蒸發(fā)盤管（27）的下端口為輸入接口（13），蒸發(fā)器（18）的上端口為輸出接口（17），蒸發(fā)器（18）的下端口為蒸發(fā)入口（16），蒸發(fā)器（18）下端的蒸發(fā)入口（16）從殼體（28）的下部穿出合成反應(yīng)器的體外，蒸發(fā)器（18）上端的輸出接口（17）連接到蒸發(fā)盤管（27）下端的輸入接口（13）上，蒸發(fā)盤管（27）上端的回氣出口（4）從殼體（28）的上部穿出合成反應(yīng)器的體外；冷凝器（25）的上端口為回氣進(jìn)口（9），冷凝器（25）的下端口為冷凝出口（10），冷凝器（25）的回氣進(jìn)口（9）和冷凝出口（10）從加熱室（Ⅱ）部位的壁體（7）上穿出合成反應(yīng)器的體外；制冷壓縮機(jī)（14）上有排氣接口和吸氣接口，制冷壓縮機(jī)（14）的排氣接口連接到冷凝器的回氣進(jìn)口（9）上，冷凝器的冷凝出口（10）通過膨脹閥（15）或毛細(xì)管連接到蒸發(fā)器的蒸發(fā)入口（16）上，蒸發(fā)盤管的回氣出口（4）連接到制冷壓縮機(jī)（14）的吸氣接口上。?