[發(fā)明專利]一種氣體換熱式反應器及硫酸催化分解方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010031628.3
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111167382B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設計）人: 陳崧哲;張平;王來軍
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學
• 主分類號: B01J8/06
• 分類號: B01J8/06;B01J19/02;C01B3/04
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

1.一種硫酸催化分解方法，其特征在于，其使用如下反應器：

一種氣體換熱式反應器，其特征在于，包括：外殼、氣體導流板、刺刀管內(nèi)部換熱式反應器組件、管板、內(nèi)部絕熱層、反應物進料單元、反應產(chǎn)物出料單元和物料循環(huán)冷卻單元；

外殼上具有加熱氣體入口和加熱氣體出口，加熱氣體入口位于外殼上部，氣體導流板形成熱交換腔室，氣體導流板與外殼具有環(huán)形間隙，氣體導流板下端與內(nèi)部絕熱層抵接，氣體導流板下端與環(huán)形間隙連通，環(huán)形間隙與加熱氣體出口連通；

管板安裝于外殼下部，反應器下部外殼與管板在反應器下部分隔出了反應物進料單元和反應產(chǎn)物出料單元，刺刀管內(nèi)部換熱式反應器組件安裝在管板上，刺刀管內(nèi)部換熱式反應器組件與管板之間依靠密封組件實現(xiàn)密封，反應物進料單元通過其上的反應物料循環(huán)冷卻出口與反應物料循環(huán)冷卻單元連接，反應物進料單元包括反應物暫存區(qū)，反應產(chǎn)物出料單元包括反應產(chǎn)物暫存區(qū)，反應物暫存區(qū)與反應物進料口連通，反應產(chǎn)物暫存區(qū)與反應產(chǎn)物出料口連通；

刺刀管內(nèi)部換熱式反應器組件穿過內(nèi)部絕熱層與反應物暫存區(qū)和反應產(chǎn)物暫存區(qū)連通，其中，刺刀管內(nèi)部換熱式反應器組件內(nèi)管與外管的環(huán)隙與反應物暫存區(qū)連通，反應管內(nèi)管穿過反應物暫存區(qū)與反應產(chǎn)物暫存區(qū)連通；

其中，反應物料循環(huán)冷卻單元包括附屬冷卻器、附屬輸送泵及連接管道，附屬冷卻器通過管道與反應物進料部件連通；

該方法包含以下步驟：加熱氣體從外殼上部的加熱氣體入口進入熱交換腔室，與刺刀管內(nèi)部換熱式反應器組件接觸，進入外殼與氣體導流板間的環(huán)隙后排出，催化劑放置于反應器組件的內(nèi)管與外管之間的環(huán)隙中，硫酸從反應物進料口進入反應器的反應物暫存區(qū)，并進入反應器組件內(nèi)外管間的環(huán)隙中發(fā)生反應，反應產(chǎn)物進入內(nèi)管從反應產(chǎn)物出料口流出，部分反應物在附屬輸送泵的驅(qū)動下，經(jīng)由管道，由反應物料循環(huán)冷卻出口，進入附屬冷卻器，而后至反應物進料口，回到反應物暫存區(qū)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸催化分解方法，其中，熱交換腔室中進一步設置用于實現(xiàn)氣體分布與流速調(diào)節(jié)的隔板。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸催化分解方法，其中，熱交換腔室中進一步設置測溫組件，測溫組件與管板之間依靠密封組件實現(xiàn)密封；外殼外側(cè)設置外殼絕熱層。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸催化分解方法，其中，反應器的外殼、氣體導流板、隔板所用的材料采用耐高溫金屬或合金；刺刀管內(nèi)部換熱式硫酸分解組件采用耐高溫硫酸腐蝕的導熱材料；外殼絕熱層和內(nèi)部絕熱層可采用高溫隔熱材料；進出料部件材料為金屬基體內(nèi)襯或噴涂防腐材料。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸催化分解方法，其中，刺刀管內(nèi)部換熱式反應器組件可根據(jù)處理量采用不同的組件數(shù)量。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸催化分解方法，其中，硫酸與催化劑接觸后分解為二氧化硫、氧氣和水，分解產(chǎn)物進入內(nèi)管后與反應物暫存區(qū)內(nèi)溫度較低的硫酸換熱，溫度降低到180℃以下后從反應產(chǎn)物出料口流出。