[发明专利]多管氧化反应器

说明书

技术领域

本发明涉及气相氧化反应器，尤其涉及反应放热量大、产物在高温下容易分解且不采用催化剂的气相氧化反应的反应器。

背景技术

气相氧化反应是一个重要而常用的合成反应，最常见的乙烯、乙炔的氧化反应，通常会放出大量的反应热。根据不同的反应特点，产生了不同的反应器结构形式，以及各种的反应热移除方式。为了适用于不需要催化剂的氧化反应的引发和持续、高效地得到反应产物而需要优选合适的反应器。

中国专利CN200320120265.2组合式二合一石墨氯化氢合成炉，描述了氯气和氢气进行氧化反应的反应器，反应气体在“灯头”处混合并发生强放热的氧化反应，灯头装置采用多筒型式，使氯、氢混合均匀，燃烧彻底，反应产物氯化氢在高温下比较稳定。这种反应器结构简单，效率高。但不适合用于高温下易于分解的原料和产物的生产过程。

传统的多管氧化反应器是固定床反应器，这种反应器是固定于上下管板之间的多根反应管，在反应管内部装填有一定高度的催化剂，两种反应气体经过预热混合后通过催化剂床层反应，反应热通过壳体内循环的载热体带走。这种氧化反应器用的比较多且较成熟。

中国专利CN200880113893.3描述了多管式气相催化氧化反应，两种反应气体混合后集中进入混合气室，然后均匀进入装有催化剂的反应管中进行反应，该反应器结构有效地分散了反应热，避免了“飞温”现象的发生，有利于保持催化剂的活性，使反应在适宜的温度条件下进行，这类反应的特点是两种原料气体只有在催化剂存在下才能有效地进行。因此进入混合气室的两种原料气体，即使达到反应温度，如果没有催化剂，氧化反应仍然是不会发生的。

综上，目前的多管式气相氧化还原反应器不适合温度高、放热强而反应气体又易分解的不需要催化剂的气相氧化还原反应，此类反应可以采用四氟乙烯为原料的碳酰氟的合成反应为代表，该反应中，四氟乙烯易聚合、反应强放热（760.51KJ/mol）。

发明内容

本发明旨在提出一种多环管氧化反应器，对于不需要催化剂的气相氧化反应能有很好的控制，该类反应具有温度高、放热强而反应气体又易分解、不需要催化剂的特点。为此，本发明采用以下技术方案：  

一种多管氧化反应器，用于气相氧化反应，包括反应器筒体，其特征在于反应器筒体中提供有上中下三部分，所述下部为反应气体分配区、中部为反应区、上部为产物气体换热区；

    所述反应器筒体内在产物气体换热区下方设有多根与反应器筒体纵轴平行的套管，所述多根套管在反应器筒体的横截面上分布；

所述反应气体分配区用于将两种反应气体分别平均分配到各套管中；所述套管包括内管和外管，内管用于通第一种反应气体，内管和外管之间的环隙用于通第二种反应气体，所述反应气体分配区包括第一种反应气体的分配区和第二种反应气体的分配区，第一种反应气体的分配区和第二种反应气体的分配区之间被隔开；

所述外管高于内管，其高出部分中形成两种反应气体汇合的反应区。

在采用上述技术方案的基础上，本发明还可采用以下进一步的技术方案：

所述外管的顶部为收缩口或直口，所述收缩口形成气体喷嘴。

所述内管的顶部为收缩口或直口，最好采用收缩口。

所述第一种反应气体的分配区和第二种反应气体的分配区上下配置，它们之间由第一管板隔开，第一种反应气体的分配区处在第一管板之下，所述内管固定在第一管板上并与第一种反应气体的分配区相通，所述反应器筒体中在所述第一管板上方设有第二管板，第二种反应气体的分配区处在第一管板和第二管板之间，所述外管固定在第二管板上，所述环隙与第二种反应气体的分配区相通。

所述内管和外管的入口均为直管或喇叭口。

第一种反应气体的分配区和第二种反应气体的分配区中采用气体分布喷嘴或气体分布器进气。

所述产物气体换热区采用管壳式换热器，管程通所述产物气体，壳程通导热体介质。

所述反应气体分配区部位及反应区部位外的反应器筒体外设有夹套换热器，所述夹套换热器的介质出口通过管路与管壳式换热器的介质入口相连，所述管壳式换热器的介质出口通过管路与夹套换热器的介质入口相连。

所述两股反应气体分别是氧气分子或氧化性气体和需要被反应的有机或无机气体。所述气相氧化反应的反应热为10-1000KJ/kmol。

所述气相氧化反应为四氟乙烯为原料的碳酰氟的合成反应或者以氯气和氢气燃烧制氯化氢的反应。