[实用新型]由制冷装置执行分离和预热的自循环合成反应系统

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

在化学合成的生产过程中，需要对原料气进行加热，在合适的温度下，化合反应更容易进行，催化效率更高；由于存在可逆反应，因此，在合成反应器中存在的目标产物与未反应气的混合物，常规的合成反应生产是把目标产物与未反应气的混合物在反应器之外采取冷却和蒸馏措施把目标产物分离出来。 

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，设计一种由制冷装置执行分离和预热的自循环合成反应系统，由合成反应系统进行自动循环合成反应，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。 

本实用新型的一种由制冷装置执行分离和预热的自循环合成反应系统，其特征是系统主要由制冷装置、合成反应器和下降管组件组成，其中，由制冷压缩机（16）、蒸发器（20）和冷凝器（12）构成制冷装置，由上端头（1）、壁体（4）、下端头（21）、隔板（10）和布风板（13）构成合成反应器，合成反应器的结构中，上端头（1）安装在壁体（4）的上端口，壁体（4）呈圆筒体结构，壁体（4）的内空间构成反应室（Ⅰ）和加热室（Ⅱ），反应室（Ⅰ）和加热室（Ⅱ）之间呈上下布局，反应室（Ⅰ）在加热室（Ⅱ）的上方，隔板（10）设置在反应室（Ⅰ）与加热室（Ⅱ）之间，隔板（10）有过风孔，加热室（Ⅱ）通过过风孔连通到反应室（Ⅰ），在反应室（Ⅰ）的上部有混合气输出接口（34）接出；布风板（13）设置在加热室（Ⅱ）的下端，布风板（13）上有布风孔；下端头（21）安装在壁体（4）的下端口，下端头（21）由圆筒体侧壁和圆弧底构成，下端头（21）的内空间构成气液分离室（Ⅲ），气液分离室（Ⅲ）的底部有产物出口（19）接出，气液分离室（Ⅲ）的中部侧壁上有混合气输入接口（22）接入，气液分离室（Ⅲ）的上部通过布风板（13）上的布风孔连通到加热室（Ⅱ）；冷凝器（12）设置在加热室（Ⅱ）中，冷凝器（12）上有回气输入接口和冷凝输出接口，冷凝器（12）的回气输入接口和冷凝输出接口从加热室（Ⅱ）部位的壁体（4）上穿出合成反应器体外；蒸发器（20）设置在气液分离室（Ⅲ）中，蒸发器（20）上有蒸发输入接口和回气输出接口，蒸发器（20）的蒸发输入接口和回气输出接口从下端头（21）的侧壁上穿出合成反应器体外；制冷压缩机（16）和下降管组件设置在合成反应器的体外，下降管组件由下降管和外壳（27）构成，外壳（27）的内空间构成冷却室（Ⅴ），下降管设置在冷却室（Ⅴ）中，下降管的上端有输入口（32）接入，下降管的下端有输出口（25）接出，下降管上端的输入口（32）连接到反应室（Ⅰ）上部的混合气输出接口（34）上，下降管下端的输出口（25）连接到气液分离室（Ⅲ）中部侧壁上的混合气输入接口（22）上；制冷压缩机（16）的吸气接口连接到蒸发器（20）的回气输出接口上，制冷压缩机（16）的排气接口连接到冷凝器（12）的回气输入接口上，冷凝器（12）的冷凝输出接口通过膨胀阀（14）或毛细管连接到蒸发器（20）的蒸发输入接口上。