[实用新型]具有双上升动能的自循环合成反应器

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

在化学合成的生产中，都需要把原料气或未反应器进行预热，使其在合适的温度条件下催化合成目标产物。在催化剂存在的条件下，大多数化学合成反应都是可逆反应，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。人们在进行化合反应的生产过程中，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，设计一种具有双上升动能的自循环合成反应器，使原料气只需通过一次压缩就能全部合成为目标产物，并且充分利用反应热使原料气或未反应气进行预热，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。

本实用新型的一种具有双上升动能的自循环合成反应器，其特征是合成反应器主要由壁体（5）、上升管（6）、螺旋导流板（23）、上隔板（27）、下隔板（9）、上端头（1）、下端头（16）和反应器壳体（24）组成，其中，壁体（5）呈圆筒体结构，上升管（6）设置在壁体（5）的内空间中，上升管（6）为一根或多根设置，上升管（6）的内空间构成第一上升通道（Ⅲ），上升管（6）与壁体（5）之间的空间构成反应室和第二上升通道（Ⅱ），在壁体（5）的下部有多只洞孔，多只洞孔构成过孔群（8）；壁体（5）的外围为反应器壳体（24），壁体（5）与反应器壳体（24）之间有空间，螺旋导流板（23）以盘旋方式设置在壁体（5）与反应器壳体（24）之间，使壁体（5）与反应器壳体（24）之间的空间构成螺旋预热通道（Ⅰ），在壁体（5）上端的外侧与反应器壳体（24）之间通过上隔板（27）进行连接，上隔板（27）构成螺旋预热通道（Ⅰ）的顶部封闭端，下隔板（9）封闭在反应室和第二上升通道（Ⅱ）的底端和螺旋预热通道（Ⅰ）的底端；上升管（6）的上部内空间连通到螺旋预热通道（Ⅰ）的上部，螺旋预热通道（Ⅰ）的下部由过孔群（8）连通到反应室和第二上升通道（Ⅱ）的下部；上端头（1）安装在反应器壳体（24）的上端口，上端头（1）与反应器壳体（24）的上部所围护的空间构成上气室（Ⅵ），上气室（Ⅵ）连通到反应室和第二上升通道（Ⅱ），上气室（Ⅵ）有混合气输出接口（30）接出；下端头（16）安装在反应器壳体（24）的下端口，下端头（16）与反应器壳体（24）的下部所围护的空间构成下气室（Ⅴ），下气室（Ⅴ）的顶部连通到上升管（6）的下部内空间，下气室（Ⅴ）的上部有混合气输入接口（18）接入，下气室（Ⅴ）的下部为集液区（Ⅳ），集液区（Ⅳ）的底部有产物出口（12）接出。

本实用新型中，当上升管（6）为一根设置时，在上升管（6）的上部与螺旋预热通道（Ⅰ）上部部位的壁体（5）之间有连接支管（4），上升管（6）的上端口封闭，上升管（6）的上部的内空间通过连接支管（4）连通到螺旋预热通道（Ⅰ）的上部；当上升管（6）为多根设置时，各个上升管（6）的上部为弯曲结构，多根上升管（6）环形陈列在反应室和第二上升通道（Ⅱ）中，各个上升管（6）的上端口连接在螺旋预热通道（Ⅰ）上部部位的壁体（5）上；在反应室和第二上升通道（Ⅱ）的底部有催化剂卸料出口（10）接出；在下气室（Ⅴ）的上部有原料补气接口（21）接入；在上升管（6）下部的入口端上有过滤器（22），下气室（Ⅴ）通过滤液器（22）连通到上升管（6）的内空间；在上气室（Ⅵ）部位的反应器壳体（24）外侧上和在螺旋预热通道（Ⅰ）部位的反应器壳体（24）外侧上安装保温层（26）；在反应室和第二上升通道（Ⅱ）中有加热器（7），加热器（7）为电热器和热交换器其中的一种。