專利名稱：一種遠(yuǎn)紅外加熱的化學(xué)反應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種化學(xué)反應(yīng)裝置。特別地，本實用新型涉及一種遠(yuǎn)紅外加熱的 化學(xué)反應(yīng)裝置，該裝置特別適用于一氧化碳的甲烷化反應(yīng)，同時也適用于其他強(qiáng)放熱化學(xué) 反應(yīng)。
背景技術(shù)：
就許多催化劑催化的化學(xué)反應(yīng)而言，反應(yīng)裝置內(nèi)部的催化劑需要依靠外部的輔助 供熱設(shè)施實現(xiàn)升溫。例如，常用的一氧化碳甲烷化反應(yīng)的催化劑為鎳基催化劑，其起活溫度 基本在200攝氏度以上。因此，在一氧化碳甲烷化反應(yīng)的開工過程中，普遍使用高溫氮氣加 熱催化劑。同時，考慮到低溫下催化劑會與反應(yīng)氣中的一氧化碳反應(yīng)生成羰基化合物從而 使催化劑失活，預(yù)熱催化劑床層對氮氣的流量、溫度要求就更高。這些因素就造成了氮氣的 消耗以及很多不必要的能耗。
發(fā)明內(nèi)容因此，本實用新型的目的在于提供一種用于化學(xué)反應(yīng)，例如一氧化碳的甲烷化反 應(yīng)的裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的化學(xué)反應(yīng)裝置中存在的上述問題。本實用新型提供了一種化學(xué)反應(yīng)裝置，該反應(yīng)裝置包括反應(yīng)器1和遠(yuǎn)紅外加熱器 2，其中，所述遠(yuǎn)紅外加熱器2對所述反應(yīng)器1中的催化劑3進(jìn)行加熱。在該化學(xué)反應(yīng)裝置中，所述遠(yuǎn)紅外加熱器2優(yōu)選設(shè)置在所述反應(yīng)器1的外部。更優(yōu)選地，所述遠(yuǎn)紅外加熱器2設(shè)置在所述反應(yīng)器1的外壁上，其位置與所述反應(yīng) 器1中的所述催化劑3的位置接近。此外，所述遠(yuǎn)紅外加熱器2可以是可拆卸的。在上述化學(xué)反應(yīng)裝置中，可以利用所述遠(yuǎn)紅外加熱器2對所述反應(yīng)器1內(nèi)的所述 催化劑3進(jìn)行預(yù)加熱。遠(yuǎn)紅外加熱具有升溫速率快，輻射溫度均勻，溫度熱緩沖易控制，對 環(huán)境無污染等突出優(yōu)點；與已有反應(yīng)體系中的氣體或蒸汽加熱方法相比，該方法具有顯著 的環(huán)保和節(jié)能優(yōu)勢。同時，應(yīng)用可拆卸的反應(yīng)器壁式遠(yuǎn)紅外加熱器，在反應(yīng)操作彈性上也有 很大的優(yōu)勢。在上述化學(xué)反應(yīng)裝置中，反應(yīng)器1設(shè)有氣體分流器4，并且在氣體分流器4與催化 劑3床層中間裝有第一填料5和第二填料6，所述第一填料5和所述第二填料6可以采用氧 化鋁球、石英砂和合成樹脂等，可以使原料氣均勻地與催化劑3發(fā)生反應(yīng)，降低因反應(yīng)不均 引起催化劑床層局部超溫而失活的幾率。優(yōu)選地，反應(yīng)器1的內(nèi)壁上設(shè)置惰性耐火材料7。本實用新型的反應(yīng)器的材質(zhì)可以 選用不銹鋼或碳鋼。該反應(yīng)器1優(yōu)選為復(fù)合式的，內(nèi)壁上設(shè)有惰性耐火材料7，惰性耐火材 料7能夠避免反應(yīng)氣體與反應(yīng)裝置內(nèi)壁反應(yīng)，減少了對設(shè)備的腐蝕以及可能發(fā)生的不必要 的副反應(yīng)。反應(yīng)器1還可以包括用于監(jiān)測催化劑3溫度的熱偶8。反應(yīng)器1還包括原料氣進(jìn) 口 9和尾氣出口 10。反應(yīng)器1還可以包括用于支撐催化劑3和第一填料5和第二填料6的篩板11。例如，反應(yīng)器1的頂部設(shè)有原料氣體進(jìn)口 9，底部設(shè)有尾氣出口 10，中間豎直插有 熱偶8，通過熱偶8監(jiān)測催化劑3床層的溫度，以此為依據(jù)控制遠(yuǎn)紅外加熱器2的工作。同現(xiàn)有的化學(xué)反應(yīng)器相比，設(shè)置了遠(yuǎn)紅外加熱器的反應(yīng)裝置有著明顯的節(jié)能效 果；同時，由于化學(xué)反應(yīng)(例如甲烷化反應(yīng))的強(qiáng)放熱效應(yīng)，反應(yīng)開始后產(chǎn)生大量熱量，可以 通過遠(yuǎn)紅外加熱器迅速、及時地對反應(yīng)工況進(jìn)行調(diào)節(jié)。。此外，可拆卸的加熱器結(jié)構(gòu)也提高 了設(shè)備的操作彈性。內(nèi)襯了惰性耐火材料的反應(yīng)裝置能夠避免反應(yīng)氣體與反應(yīng)裝置內(nèi)壁反 應(yīng)，減少了對設(shè)備的腐蝕以及可能發(fā)生的不必要的副反應(yīng)。反應(yīng)器設(shè)有原料氣體分流器，原 料氣體分流器與催化劑床層中間裝填有填料，使得原料氣體均勻地與催化劑發(fā)生反應(yīng)，降 低了因反應(yīng)不均引起催化劑床層局部超溫而失活的幾率。

以下，結(jié)合附圖來詳細(xì)說明本實用新型的具體實施方式
，其中圖1為本實用新型所述反應(yīng)器的軸向剖面圖，1為反應(yīng)器，2為遠(yuǎn)紅外加熱器，3為 催化劑，4為氣體分流器，5為第一填料，6為第二填料，7為惰性耐火材料，8為熱偶，9為原 料氣進(jìn)口，10為尾氣出口，和11為篩板。
具體實施方式
如圖1所示，應(yīng)用遠(yuǎn)紅外加熱的一氧化碳甲烷化反應(yīng)器的反應(yīng)流程如下將合成氣作為原料氣經(jīng)凈化后從頂部的原料氣進(jìn)口 9進(jìn)入反應(yīng)器1，先通過氣流 分流器4后均勻地經(jīng)過第一填料5和第二填料6后，所述第一填料5和第二填料6可以采 用氧化鋁球、石英砂二氧化硅和合成樹脂等，與設(shè)置在第二填料6間的催化劑3床層接觸發(fā) 生甲烷化反應(yīng)，所述催化劑3可以采用含鎳的金屬氧化物。催化劑3床層已預(yù)先被設(shè)置在 反應(yīng)器1內(nèi)部，且利用位置在與催化劑3相接近的遠(yuǎn)紅外加熱器2加熱到250-700°C的溫 度。最后，反應(yīng)后的尾氣，即產(chǎn)品氣體通過設(shè)置在催化劑3和篩板11間的第二填料6，以及 篩板11從反應(yīng)器1底部的尾氣出口 10流出進(jìn)入下一工段。反應(yīng)器1的內(nèi)壁上設(shè)置惰性耐 火材料7，例如，高溫陶瓷，能夠避免反應(yīng)氣體與反應(yīng)裝置內(nèi)壁反應(yīng)，減少了對設(shè)備的腐蝕以 及可能發(fā)生的不必要的副反應(yīng)。同時可通過插置在反應(yīng)器1中間的熱偶8隨時檢測控制反 應(yīng)器內(nèi)各段位置的溫度，溫度控制是由遠(yuǎn)紅外加熱器2和反應(yīng)循環(huán)氣量等進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。
權(quán)利要求1.一種化學(xué)反應(yīng)裝置，其特征在于，該反應(yīng)裝置包括反應(yīng)器(1)和遠(yuǎn)紅外加熱器0)， 所述遠(yuǎn)紅外加熱器( 設(shè)置在所述反應(yīng)器(1)的外部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)反應(yīng)裝置，其特征在于，所述遠(yuǎn)紅外加熱器( 設(shè)置在所 述反應(yīng)器⑴的外壁上，其位置與所述反應(yīng)器⑴中的催化劑⑶的位置接近。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)反應(yīng)裝置，其特征在于，所述遠(yuǎn)紅外加熱器(2)是可拆卸的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的化學(xué)反應(yīng)裝置，其特征在于，所述反應(yīng)器(1)包括氣體分流器⑷。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的化學(xué)反應(yīng)裝置，其特征在于，所述催化劑C3)與所述氣體分流 器(4)之間裝填第一填料( 和第二填料(6)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的化學(xué)反應(yīng)裝置，其特征在于，所述反應(yīng)器(1)的 內(nèi)壁上設(shè)置惰性耐火材料(7)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的化學(xué)反應(yīng)裝置，其特征在于，所述反應(yīng)器(1)還 包括用于監(jiān)測催化劑溫度的熱偶(8)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的化學(xué)反應(yīng)裝置，其特征在于，所述反應(yīng)器(1)還 包括原料氣進(jìn)口(9)和尾氣出口(10)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的化學(xué)反應(yīng)裝置，其特征在于，所述反應(yīng)器(1)還 包括用于支撐催化劑C3)和第一填料( 和第二填料(6)的篩板(11)。
專利摘要本實用新型提供一種化學(xué)反應(yīng)裝置，其特征在于，該反應(yīng)裝置包括反應(yīng)器(1)和遠(yuǎn)紅外加熱器(2)，其中遠(yuǎn)紅外加熱器(2)對反應(yīng)器(1)中的催化劑(3)進(jìn)行加熱。同現(xiàn)有的化學(xué)反應(yīng)器相比，設(shè)置了遠(yuǎn)紅外加熱器的反應(yīng)裝置有著明顯的節(jié)能效果；同時，由于化學(xué)反應(yīng)(例如甲烷化反應(yīng))的強(qiáng)放熱效應(yīng)，反應(yīng)開始后產(chǎn)生大量熱量，可以通過遠(yuǎn)紅外加熱器迅速、及時地對反應(yīng)工況進(jìn)行調(diào)節(jié)。
文檔編號B01J19/08GK201912932SQ200920222698
公開日2011年8月3日 申請日期2009年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月11日
發(fā)明者劉永健, 左玉幫, 忻仕河, 李春啟, 邱波 申請人:大唐國際化工技術(shù)研究院有限公司