[實用新型]甲烷氧化偶聯反應用薄層床催化反應器

無效

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• 申請日: 1992-09-10
• 公開（公告）號: CN2129171Y
• 公開（公告）日: 1993-04-07
• 發(fā)明（設計）人: 邱發(fā)禮;呂紹潔
• 申請（專利權）人: 中國科學院成都有機化學研究所
• 主分類號: B01J8/24
• 分類號: B01J8/24;C07C2/84
• 代理公司: 中國科學院成都專利事務所
• 代理人: 胡松濤

本實用新型涉及一種能適合甲烷氧化偶聯制乙烯反應放大和工業(yè)化的催化反應裝置。

近年來甲烷直接氧化偶聯制乙烯反應引起了世界各國的重視，研究工作發(fā)展迅速。甲烷氧化偶聯制乙烯是一種強放熱反應，反應熱高達83千卡／克分子。為此，采用什么手段能使新研究成功的有效催化劑能實現工業(yè)化生產的目的，成為各國爭相研究的關健問題。

目前國內外對該手段的研究多集中在用小型固定床篩選高效催化劑，主要是采用流化床或多段固定床的辦法取走反應熱以實現放熱反應的放大。但是這些辦法對工業(yè)化生產均有不少不便之處。

本實用新型的目的是向公眾提供一種能取走甲烷氧化偶聯制乙烯強放熱反應的熱量，通過熱交換控制保持催化反應床溫度和保持催化劑的催化效率，便于工業(yè)化生產的裝置。

本實用新型的技術措施是由熱交換裝置和反應爐相連接而構成。熱交換器的上、下端由帶閥門和出氣孔的環(huán)形熱交換管聯接，熱交換器的下半部分有進氣孔，上半部分與反應爐的項部有管道連通，反應爐的底部是圓錐形有管道與帶有兩個閥門之間的熱交換管連通。

在熱交換器內，安裝有許多縱向排列的熱交換管。在反應爐內，從下至上依次設置的是多孔支撐板，填料層，催化劑床層和電加熱器。催化床層由催化劑與載體組成。催化劑和載體的外形可以是球形、環(huán)形、蜂窩狀形、車輪形、片狀或顆粒狀形。載體起稀釋催化劑的作用，以免發(fā)熱太大催化床層升溫太快，燒壞催化劑。其厚度為30～80mm。催化劑與載體的平均粒度直徑為2～20mm，支撐填料可用球形、柱形或塊形狀的Al₂O₃，S₁O₂等，以起到支撐催化劑床和減少反應器空間的作用。多孔板由陶瓷或Al₂O₃，S₁O₂，S₁O₂－Al₂O₃等制成起支撐填料作用。設在熱交換管上的兩個控制閥，起到控制通入熱交換器的產物氣的量，以控制原料予熱溫度。

予熱溫度。

本實用新型的優(yōu)點在于結構簡單，操作方便，易于控制，避免了流化床要求催化劑粒度細，強度高而不適應甲烷氧化偶聯催化劑多屬堿性氧化物的要求，以及反應溫度高，流化床材質難解決的缺點。也避免了多段進料床制作麻煩，工藝復雜，操作不便的缺點。而本實用新型對于那些在很薄的催化劑床層中，反應物就能進行較為完全的反應，是目前比較理想的實現甲烷氧化偶聯制乙烯放大或工業(yè)生產的反應器。

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。

圖1是本實用新型的結構示意圖

圖2是熱交換器示意圖

圖3是多孔支撐板示意圖

其中：1、熱交換器；2、熱電偶；3、反應爐；4、電加熱器；5、催化劑床層；6、填料層；7、多孔支撐板；8、閥門；9、環(huán)形熱交換管道；10、熱交換管；11、支撐板孔；12、拆卸工作孔。

實施例1：用La₂O₃／BaO催化劑，催化劑形狀為5～10mm的塊狀，填料為φ5～10mm的球形Al₁O₃，反應爐內徑68mm，催化劑床層高度為30mm，在CH₄空速為5000h^－1，CH₄／O₂比為3.3，預熱溫度750℃，催經劑床層溫度800℃時，獲得CH₄轉化率22～24％，C₂選擇性56％的結果。

實施例2：用CaO－MgO／Ca₂O₃催化劑，和載體為外φ16mm，內φ6mm，高為5～10mm的拉西環(huán)，催化劑與載體比為1：1。填料為5～10mm的Al₁O₃－SiO₂，反應爐內徑為100mm，催化劑床層高度為60mm，在CH₄空速2000h^－1，CH₄／O₂比為2.67，預熱溫度800℃，催化劑床層溫度740℃時，獲得CH₄轉化率24～26％，C₂選擇性52％的結果。