[發明專利]一種甲醇復合催化反應器

在審

• 申請號: 201410025401.2
• 申請日: 2014-01-21
• 公開（公告）號: CN104785173A
• 公開（公告）日: 2015-07-22
• 發明（設計）人: 徐寧
• 申請（專利權）人: 山西佳新能源化工實業有限公司
• 主分類號: B01J8/06
• 分類號: B01J8/06;C07C43/04;C07C41/09;C01B3/32
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 鄭晉周

技術領域

本發明涉及一種甲醇催化反應器，是一種可以實現將甲醇脫水制二甲醚與甲醇重整制氫二個化學反應同時可以進行的甲醇復合催化反應器。?

背景技術

甲醇是優良的液體燃料，也是重要的氫載體，甲醇轉化為氫氣或二甲醚燃燒，被認為是更清潔、更高效的燃燒方式。長期以來，應用最多的是甲醇催化裂解制氫或甲醇催化脫水制二甲醚作為燃料使用，制取工藝是單一的，使用方式也是單一的。由于是單一的吸熱或放熱過程，在微型應用領域中的熱量方面沒能得到很好的利用，也難以保證反應條件的穩定性。?

此外，傳統的甲醇催化反應器一般將物料與催化劑進行單一反應，常見的設計為設置一個反應罐，反應罐內設置催化反應層，反應罐包括進口和出口，物料從進口進入罐內反應層，經催化反應后的產物通過出口離開反應罐。?

發明內容

針對上訴問題，本發明設計了一種甲醇復合催化反應器，將甲醇催化脫水制二甲醚與甲醇重整制氫兩個化學反應放在一個反應器內進行。?

一種甲醇復合催化反應器，包括反應器筒體，在筒體內設置有作為第一反應器的列管，筒體兩端有篩板，所述篩板的外側設置有封頭，反應原料由一端封頭進入列管，反應物由列管另一端的封頭導出，其特征是在列管內填裝有甲醇脫水催化劑，所述列管之間有間隙，在間隙內填裝有甲醇重整催化劑，所述間隙構成第二反應器，在反應器筒體一側設置有第二反應原料進口，所述第二反應原料進口與列管反應物料導出端通過管路連接，在反應器筒體的另一側設置有第二反應物料出口。?

所述的一種甲醇復合催化反應器，其特征是本發明復合催化反應器的封頭、筒體、多孔篩板、列管部分均為可拆解解連接。?

所述的一種甲醇復合催化反應器，其特征是第二反應物出口設置在筒體上部。?

本發明的一種甲醇復合催化反應器，針對甲醇催化脫水制二甲醚是放熱反應，甲醇重整制氫是吸熱反應的特點，在一個反應器內實現兩個建立一種較穩定的熱平衡狀態。同時，甲醇重整制氫所需的水恰好可以利用甲醇脫水制二甲醚反應所生成的水，物料方面有互補性，最終可以得到二甲醚、氫氣、甲醇蒸汽等的混合氣體。該混合氣體可以作為內燃機、民用、工業鍋爐與窯爐燃料來使用。?

本發明充分考慮到甲醇脫水制二甲醚與甲醇重整制氫的吸放熱反應的熱量利用，放熱反應的熱量通過列管表面均勻傳遞，為吸熱反應提供熱量，以達到一個熱平衡狀態。不必為保證甲醇重整制氫所需達到的特定溫度而另加設置熱源。將最終反應出口設置于筒體的上側部，通過重力分級使粉化后的催化劑顆粒和其它雜質不會隨氣體帶出，這樣就從結構上保證了最終產物的清潔性。?

本發明的復合催化反應器有體積小、成本低、工作穩定、安裝方便的特點，生成的二甲醚、氫氣、一氧化碳等是良好的氣體燃料，既可以在汽油機、柴油機等內燃機中使用，也可以在燃氣鍋爐或燃氣灶具中使用，既可以直接集成于應用系統內作為成品使用，也可以對已有應用單元進行簡單加裝后使用，能夠很方便的進行安裝維修和更換，有利于市場應用和推廣。?

附圖說明

圖1是本發明所述反應器結構示意圖；?

圖2是圖1的A-A截面示意圖。

圖中；1-第一反應進口；2-封頭；3-篩板；4-第二反應物料出口；5-列管；6-筒體；7-第一物料出口；8-第二反應原料進口；9-管孔，10-間隙。?

具體實施方式

以下結合附圖對本性的甲醇復合催化反應器作詳細說明。?

參照附圖1-2，本發明的甲醇復合催化反應器是一種套管式反應器，反應器的上、下兩端設置有封頭2，中間為筒體6，筒體內布置若干作為第一反應器的列管5，并由多孔篩板3予以固定，篩孔即是管孔9，篩孔與管孔一一對應。反應器上部封頭中心處設置有第一反應進口1，反應原料由該口進入列管反應器內，在列管反應器內放置有甲醇脫水催化劑，反應器下部封頭為第一物料出口7。在列管之間有間隙10，在反應器筒體靠近底部位置的外側設置有第二反應原料進口8，該第二反應原料進口8與第一物料出口7通過管路連接，甲醇重整催化劑置于間隙10內，所述間隙10構成第二反應器。反應器筒體靠近上部位置設置有第二反應物出口4，第一反應的物料走管內，第二反應的物料走管間。?

本發明的工藝流程如下：氣態甲醇由反應器第一進口進入，在管內經催化脫水反應生成二甲醚和水，并與未反應的甲醇一同經由第一物料出口7、連接管路進入第二反應原料進口8，在管間經催化重整后得到最終產物二甲醚、氫氣、甲醇蒸汽和少量的水和二氧化碳的混合氣體，經由第二出口經管道進入燃燒系統。?