[发明专利]利用恒温换热装置进行强放热反应的方法

说明书

技术领域

本发明提供一种利用恒温换热装置进行强放热反应的方法，尤其是一种利用适用于强放热反应的恒温换热装置进行反应温度小于350℃的气固(或其它多相)强放热反应的方法，该方法采用新型的恒温换热循环装置，借助循环水与反应器内的反应气体同方向自下向上而行，把反应放出的大量的热量有效地移出，反应热量不足的地方进行能量补充，使反应处在“恒温范围”内发生，保证反应的有效进行，提高反应的效率。

背景技术

气固(或其它多相)反应过程，尤其是气固相催化反应过程，是化学工业中应用最广、规模最大的反应过程。据统计，按产品吨位计约有90％的化工产品是通过气固相反应过程产生的。大多数的反应过程都伴有热效应，由于催化剂的载体往往都是导热性能较差的物质，而温度对反应结果的影响又十分灵敏，因此传热和控温成了一个难点。

传统的气固相反应气体都是从上而下通过反应器，冷凝的循环介质则是从下而上逆流循环，这种方式适用于反应温度较宽的反应，而对于温度要求较严格的反应则效果并不理想。气固反应放出的大量的热量一般都集中在反应开始的部位，即气体刚与催化剂床层接触的位置的反应放热量极大，随着反应的进行，反应物浓度降低，其放热量也逐渐下降。传统的从下而上逆流循环的循环介质在入口处温度较低，出口处温度升高，与反应放热量变化一致，因此得不到充分的热交换，反应效率不高，甚至会出现高温热点，导致催化剂被烧损。而且传统的循环介质热容小，流动性能差，需要动力装置。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种利用新型的恒温换热装置进行强放热反应的方法，尤其是适用于反应温度小于350℃的气固(或其它多相)强放热反应的方法，该恒温换热装置采用外加循环水的套管结构，循环水在套管内从下向上流动，该装置中输送反应气体的方向在加热器内是优选螺旋状穿过装满循环水的加热器，与循环水充分热交换后，再由反应器的原料气入口向上进入反应器并且也是由下至上的方向通过反应器内装设排列的输气管路(单管或者多管)。由于循环水在套管的循环水入口段温度较低，可以快速吸收较多的反应热，而在套管的循环水出口段由于该循环水的温度已升至最高，可以对反应器内原料气反应热量不足的地方进行能量补充，实现了原料气反应全程在“恒温范围”之内进行，提高了反应效率。

本发明目的是开发一种提高反应效率的强放热反应的方法，尤其适用于反应温度小于350℃且要求反应温度变化较小的强放热反应，该反应利用一种新型的恒温换热装置，以保证强放热反应始终处在“恒温范围”内发生，因而提高了反应的效率。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的。

本发明提供了一种利用恒温换热装置进行强放热反应的方法，其特征在于，该方法在下述恒温换热装置中实施，该恒温换热装置包括加热器、反应器、套管和储水罐，所述的反应器位于套管内；所述的加热器连接在该反应器和套管的底部，该加热器内设有烟道气管道和原料气管道，该烟道气管道的入口开设于加热器的上部，烟道气管道的出口开设于加热器的下部，该原料气管道的入口和出口分别开设在加热器的器壁上，其中，加热器的原料气管道的出口与反应器底部设置的原料气入口相连通；加热器的器壁上还开设有循环水入口和出口，该加热器的器壁上的循环水出口与所述套管相连接，并与反应器和套管之间的空间相连通；所述的储水罐一端与套管的上端设置的循环水出口相连通，另一端与加热器的器壁上的循环水入口相连通；所述的强放热反应的方法包括：原料气先进入上述加热器内的原料气管道中，与循环水进行换热到预热温度，再依次通过加热器的原料气管道的出口和反应器底部设置的原料气入口进入至反应器中，该原料气以从下至上的进料方式进入并通过上述反应器，循环水在加热器中被烟道气管道中的烟道气加热后，从加热器的循环水出口进入套管内，原料气从下至上通过反应器的过程中与套管内从下至上运行的循环水进行热量交换，从而发生反应，使反应器中进行的强放热反应始终保持在恒温范围内。

本发明所述的强放热反应为反应温度小于350℃的放热反应。

该恒温换热装置中运行的循环水在进入套管之前先在加热器中被加热至控制温度(预定温度)，该控制温度低于强放热反应时候的反应温度，一般比强放热反应的反应温度要低10-30℃，循环水在套管的入口段(反应器外、套管内)快速吸收较多的反应热，而在套管出口段由于该循环水的温度已升至最高，可以对反应器内热量不足的反应气体进行能量补充，使该强放热反应在恒温范围内进行。