[發明專利]一種蓄熱列管式反應系統

在審

• 申請號: 201710028170.4
• 申請日: 2017-01-13
• 公開（公告）號: CN106732203A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 蘇二強;史雪君;余海鵬;劉周恩;吳黎陽;吳道洪
• 申請（專利權）人: 北京神霧環境能源科技集團股份有限公司
• 主分類號: B01J8/06
• 分類號: B01J8/06
• 代理公司: 北京律和信知識產權代理事務所(普通合伙)11446
• 代理人: 劉國偉,武玉琴

技術領域

本發明總的涉及一種化學反應裝置，具體涉及一種蓄熱列管式反應系統。

背景技術

乙烯和苯都是現代工業中重要的基礎原料，也是世界產量最大的化學品，其產品廣泛應用于國民經濟、人民生活、國防等領域。面對石油資源的不斷消耗短缺以及我國貧油多煤的國情，石油的獲取成為發展乙烯和苯工業的瓶頸，也是擺在人們面前急需解決的問題。因此，研究開發一種新的原料及其工藝方法制備乙烯和苯進而替代石油，對進口石油依賴性的緩解有著極其重要的意義。

在煤化工技術中，以煤為原料通過電石工藝或以天然氣為原料通過非催化部分氧化工藝制取乙炔，已成為成熟工藝。以乙炔為原料，在選擇性加氫催化劑的作用下，通過加氫過程得到乙烯產品，可進一步拓展煤化工路線。因此，開發乙炔加氫制乙烯的新工藝及技術，具有廣闊的應用前景。

現有采用乙炔制苯和乙烯的技術，要么是在反應過程中浪費了大量的能量，要么是對反應管加熱不均，低溫的反應氣體從進入反應到反應完成，溫度變化較大，造成反應體積膨脹，影響反應效率，而且反應管的溫度場不均，對反應的進行都有負面的影響。

因此，為了提高現有乙炔制苯和乙烯的反應系統的效率，克服現有反應氣體從進入到反應完成溫度不均、反應能量浪費等問題，需提出一種高效、節能的新的反應系統。

發明內容

本發明的目的在于提供一種蓄熱列管式反應系統，主要解決現有技術反應氣體從進入到反應完成溫度不均、反應管的溫度場不均、反應過程中能量浪費的問題。

本發明提供了一種蓄熱列管式反應系統，所述系統包括列管反應器、蓄熱列管式加熱裝置，其中，所述蓄熱列管式加熱裝置包括左蓄熱室、右蓄熱室、燃燒室和油氣管道，所述左蓄熱室和右蓄熱室分別通過管道連接換向閥，所述換向閥分別連接助燃空氣進口和燃燒氣體出口，用于在第一換向狀態時使得所述助燃空氣進口與所述左蓄熱室連通，所述燃燒氣體出口與所述右蓄熱室連通，所述原料氣從所述右蓄熱室的管程換熱后進入列管式反應器中，左蓄熱室的原料氣入口關閉；在第二換向狀態時使得所述助燃空氣進口與所述右蓄熱室連通，所述燃燒氣體出口與所述左蓄熱室連通，所述原料氣從所述左蓄熱室的管程換熱后進入列管式反應器中，右蓄熱室的原料氣入口關閉；；所述左蓄熱室和右蓄熱室內均設有穿過蓄熱體的列管換熱器，在所述列管換熱器的一端設有氣體入口，在所述列管換熱器的另一端設有氣體出口；所述左蓄熱室和右蓄熱室分別通過燒嘴與所述燃燒室的兩邊側壁連接；所述燒嘴連接所述油氣管道；所述燃燒室內設有左多孔耐火墻和右多孔耐火墻；所述列管反應器設于所述燃燒室內，位于所述左多孔耐火墻和右多孔耐火墻之間；所述列管反應器的上端設有穿過所述燃燒室頂部的反應氣體出口，所述列管反應器的下端設有穿過所述燃燒室底部的反應氣體入口；所述反應氣體入口與所述列管換熱器的氣體出口相連。

上述的反應系統，所述系統還包括反應氣體輸送管道，其包括總管道和支管道，在所述左蓄熱室和右蓄熱室的氣體入口之前設有與所述總管道連接的所述支管道，在所述左蓄熱室和右蓄熱室的氣體出口與所述列管反應器的反應氣體入口之間設有依次相連的所述支管道與所述總管道。

進一步地，所述多孔耐火墻的墻面上均勻分布著孔洞(可以是方孔、圓孔等)，所述多孔耐火墻的開孔率為40-80％。

進一步地，所述換向閥的助燃空氣進口連接有引風機。

進一步地，所述列管反應器的反應列管上可連接有翅片，用以增大所述反應列管的換熱面積。

上述的反應系統，所述列管反應器在所述燃燒室內居中均勻分布，所述列管反應器的橫截面占所述燃燒室橫截面積的50-80％。

上述的反應系統，所述多孔耐火墻和所述燒嘴在所述列管反應器的兩側對稱分布。

上述的反應系統，所述列管反應器內裝填有催化劑。

上述的反應系統，所述列管反應器的管徑內徑為3-50mm。

進一步地，所述列管反應器的管間中心距為管徑的1-5倍。

本發明采用蓄熱室燃燒技術，能夠極大的回收煙氣中的余熱，能夠節能、高效地利用燃料。

本發明在蓄熱室中的蓄熱體中設置的列管換熱器，反應氣體能夠通過換熱器進行預熱，有利于反應器中反應的進行，使得反應氣體從進入反應器到完成反應溫度變化不會太大，消除了現有技術因反應氣體變化太大導致的體積膨脹問題，極大地提高了反應效率。

本發明中燒嘴交替工作，且在燒嘴與反應管之間設置多孔耐火墻，墻面均勻分布著方孔或者圓孔，可以均勻分布燃燒后的高溫氣體，并且防止高溫火焰直接接觸列管式反應器，保證了燃燒室內溫度的均勻與穩定。