[实用新型]一种组合反应设备

说明书

技术领域

本实用新型是一种催化反应设备，用于流体催化反应和传热过程，属化学工程领域，特别适用于合成甲醇、二甲醚、甲烷化、F-T反应、H₂S氧化等强放热反应过程。

背景技术

对于如甲醇合成、合成气制二甲醚、甲烷化、F-T反应、H₂S氧化等一些强放热反应，为了提高反应效率，需要在反应同时移出反应热，例如Lurgi管壳式甲醇塔用壳程水移走反应管中的反应热，若以Q_R表示反应热，Q_E表示向冷却剂传出热，当Q_R＝Q_E时即可等温反应，传出热大小可表示为Q_E＝KFΔT，式中K是传热系数，F是传热面积，ΔT是反应气和冷却剂之间的传热温差。现有的催化反应器设计理论(见朱炳辰编，催化反应工程，中国石化出版社，2000年2月，8218～8219)提出：“载热体与催化床的温差宜小，但又必须移走反应过程中释放的大量热量，这就要求有大的传热面积和大的传热系数”，“管外冷却剂如为加压水气化或熔盐，则可不计入冷却剂的温度变化”，即在管壳式反应器设计中，在催化剂全床层换热中冷却剂温度不变。但用增加传热面积F受到结构的限制，管壳式比冷面即一立方米催化剂换热面积已高达120多平方米，难以再提高。因此采用提高进塔气量和气体线速度，以便及时把反应热带出塔外防止“超温”和“飞温”，为此需采用高达5～10倍多于原料气的循环气(即循环比)来降低进合成塔气体中有效气，否则快速反应速度产生的强反应热会使催化剂过热失活，但高的循环比需要增加相应的甲醇合成圈的设备和管道投资，并增加动力和能耗。计算表明用煤为原料使用Shell粉煤气化或Texaco水煤浆气化制得的合成气，采用低循环比时出合成塔的甲醇含量可达50％多，而现有典型的甲醇合成出塔甲醇含量只有5％左右，仅为上述的十分之一，文献表明“如采用Lurgi法循环比为5，出塔甲醇含量5～6％；采用ICI法循环比为10，出塔甲醇含量3～4％”(宋维端等编著，甲醇工学，化学工业出版社，1991.1，8178)，高循环比增加了工业装置大型化的难度和投资。

本实用新型的任务是克服上述现有技术的缺点，提供实现低循环比，在高浓度原料气、高反应速度下高效节能反应设备。以下说明中从反应器的进口到出口气体反应过程前后中统称为反应气。

发明内容