[实用新型]自循环化学合成器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种化工设备，特别涉及到一种化学合成反应器。

背景技术

当前，能源紧张，甲醇、二甲醚代替能源引起人们的兴趣，近几年来在甲醇、二甲醚代替能源用途方面的耗量已显著增加，促进了甲醇、二甲醚工业的发展。

生产甲醇、二甲醚或合成氨需要在合成反应器中进行，在催化条件下，合成甲醇、合成二甲醚、合成氨或许多其它的化合反应都是可逆反应，当目标产物达到一定浓度后，将处于平衡，反应将不再向合成目标产物的方向进行，为了使反应能继续向目标产物方向进行，必须使混合产物从合成反应器中输出以及向合成反应器内补入新原料气，使合成反应器内的目标产物浓度降低、破坏平衡后使化合反应继续进行，混合产物从合成反应器中输出后，通过分离设备把未反应气分离出来，再把未反应气返回合成反应器内进行循环反应，由于单程催化率仅在20%左右，原料气必须通过多次循环压缩后才能在合成反应器内反应成目标产物，而每次循环压缩都需消耗很大的压缩能耗。

现有的合成反应器中，在应用催化剂合成的条件下，合成氨的操作压力在8MPa以上，合成甲醇的操作压力在3～15MPa之间，合成气直接合成二甲醚的操作压力在2～5MPa之间，要获得上述的操作压力，必须采取多级压缩才能实现，压缩能耗很大，因此，现有的合成反应器必须进行多次循环和多级压缩才能把原料气合成为目标产物的生产过程，存在电能消耗大的缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的是要克服现有化学合成设备需把原料气进行反复循环压缩电能消耗大的缺点，设计一种由合成反应器自己在内部进行自动循环催化的化学合成器，使原料气只需通过一次压缩就能全部合成为目标产物，以大幅降低电能消耗和提高催化效率，在合成氨、甲醇、二甲醚的生产及在其它需进行化学合成的生产过程中实现节能减排。

本实用新型的一种自循环化学合成器，其特征是化学合成器主要由反应室（Ⅳ）、上气室（Ⅵ）、下降管束（25）、下气室（Ⅲ）和冷却室（Ⅴ）组成，其中，上气室（Ⅵ）在反应室（Ⅳ）的上方，下气室（Ⅲ）在反应室（Ⅳ）的下方，冷却室（Ⅴ）环绕在反应室（Ⅳ）的外周边，下降管束（25）穿过冷却室（Ⅴ）中设置在上气室（Ⅵ）与下气室（Ⅲ）之间，反应室（Ⅳ）连通到上气室（Ⅵ），上气室（Ⅵ）通过下降管束（25）连通到下气室（Ⅲ）；反应室（Ⅳ）由壁体（7）的内空间构成，反应室（Ⅳ）的底部有底板（11），在底板（11）上或反应室壁体（7）的下部有循环气输入口（24）接入和催化剂卸料出口（12）接出；冷却室（Ⅴ）由反应室壁体（7）与外壳（9）之间的空间构成，冷却室（Ⅴ）的上端有上隔板（5），冷却室（Ⅴ）的下端有下隔板（22），冷却室（Ⅴ）的下部有冷却水进口（23）接入，冷却室（Ⅴ）的上部有冷却水出口（6）接出；上气室（Ⅵ）由上端头（3）与上隔板（5）之间的空间构成；下气室（Ⅲ）由下端头（16）与下隔板（22）之间的空间构成，下气室（Ⅲ）有原料补气接口（21）接入，下气室（Ⅲ）通过循环气输入口（24）连通到反应室（Ⅳ）的下部，下气室（Ⅲ）的下部为集液区（Ⅰ），集液区（Ⅰ）的底部有产物出口（17）接出。

本实用新型中，下降管束（25）由多支钢管组成，多支钢管以环绕方式设置在冷却室（Ⅴ）中；循环气输入口（24）为多通孔的半隔断结构；在反应室的壁体（7）的外侧壁上安装绝热层（8）；在反应室（Ⅳ）的下部有加热器（10），加热器（10）为电热器和热交换器其中的一种；在反应室的循环气输入口（24）上有循环气连通管（14），在下气室（Ⅲ）中设置集气罩（20），集气罩（20）的顶部连接到循环气连通管（14）的输入口上，集气罩（20）的内空间构成集气室（Ⅱ），集气室（Ⅱ）通过循环气连通管（14）连通到反应室（Ⅳ）；在下气室（Ⅲ）中有气液分离器（15），气液分离器（15）包括百页窗式分离器、盘管冷却分离器和表冷器式分离器；上端头（3）为圆弧顶结构，在上端头（3）的顶上有催化剂加料口（Ⅶ），催化剂加料口（Ⅶ）通过顶盖（1）进行封闭，在顶盖（1）与上端头（3）连接面之间有密封圈a（2）；上隔板（5）连接在反应室壁体（7）的上端与外壳（9）之间，上端头（3）安装在上隔板（5）上，在上隔板（5）与上端头（3）的连接面之间有密封圈c（26）；下隔板（22）连接在反应室壁体（7）的下端与外壳（9）之间；下端头（16）为圆弧底结构，下端头（16）安装在外壳（9）的下端，外壳（9）的下端与下端头（16）的连接面之间有密封圈b（19）。