[发明专利]设置有螺旋管的反应器及其应用

权利要求书

1.一种设置有螺旋管的反应器，其特征在于，该反应器内包括反应腔体、填充在所述反应腔体内的催化剂段和沿所述反应腔体的外壁环绕设置的螺旋管，所述螺旋管的出气口位于所述催化剂段的下方，且所述螺旋管的出气口与所述催化剂段下游端的横截面的距离为催化剂段长度的0.5-0.8倍；

所述催化剂段中的催化剂包括载体和负载在所述载体上的活性组分，其中，所述载体为CaO、MgO和BaO中的至少一种；所述活性组分为碱金属的氧化物中的一种；

所述催化剂段中的催化剂还含有助剂，所述助剂选自Sr的氧化物、La的氧化物、Y的氧化物、Sn的氧化物和Ce的氧化物中的一种。

2.根据权利要求1所述的反应器，其中，以100g所述载体为基准，所述助剂的含量为1-8g。

3.根据权利要求2所述的反应器，其中，以100g所述载体为基准，所述助剂的含量为2-4g。

4.根据权利要求1所述的反应器，其中，所述活性组分为Li的氧化物、Na的氧化物、K的氧化物和Rb的氧化物中的一种；

和/或，以100g所述载体为基准，所述活性组分的含量为1-25g。

5.根据权利要求4所述的反应器，其中，以100g所述载体为基准，所述活性组分的含量为3-20g。

6.根据权利要求1所述的反应器，其中，所述螺旋管的外径、所述螺旋管的内径、所述螺旋管的螺距与反应腔体的内径之间的比值为1：0.3-0.62：1.2-2.5：2-6；

和/或，所述螺旋管的出气口与所述催化剂段下游端的横截面的距离为催化剂段长度的0.6-0.8倍；

和/或，所述螺旋管外壁与反应腔体的外壁的距离为0-6mm

和/或，螺旋管的长度为催化剂段的长度的10-30倍；

和/或，所述螺旋管的材质为不锈钢、玻璃或陶瓷。

7.根据权利要求6所述的反应器，其中，所述螺旋管的外径、所述螺旋管的内径、所述螺旋管的螺距与反应腔体的内径之间的比值为1：0.3-0.5：1.5-2：4-6；

和/或，所述螺旋管外壁与反应腔体的外壁的距离为0-4mm；

和/或，螺旋管的长度为催化剂段的长度的10-20倍；

和/或，所述螺旋管的材质为不锈钢。

8.一种甲烷氧化偶联制备碳二烃的方法，其特征在于，该方法包括：

(1)在反应腔体内装填催化剂段并沿所述反应腔体的外壁环绕设置螺旋管，所述螺旋管的出气口位于所述催化剂段的下游，且所述螺旋管的出气口与所述催化剂段下游端的横截面的距离为催化剂段长度的0.5-0.8倍；

所述催化剂段中的催化剂包括载体和负载在所述载体上的活性组分，其中，所述载体为CaO、MgO和BaO中的至少一种；所述活性组分为碱金属的氧化物中的一种；

所述催化剂段中的催化剂还含有助剂，所述助剂选自Sr的氧化物、La的氧化物、Y的氧化物、Sn的氧化物和Ce的氧化物中的一种；

(2)将甲烷和氧气引入反应腔体中与催化剂接触进行催化反应，在反催化过程中向所述螺旋管中注入吹扫气体；

所述甲烷与所述氧气的体积比为2-3.5：1；所述催化反应的温度为700-850℃。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，以100g所述载体为基准，所述助剂的含量为1-8g。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，以100g所述载体为基准，所述助剂的含量为2-4g。

11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述活性组分为Li的氧化物、Na的氧化物、K的氧化物和Rb的氧化物中的一种；

和/或，以100g所述载体为基准，所述活性组分的含量为1-25g。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，以100g所述载体为基准，所述活性组分的含量为3-20g。