[实用新型]气相催化加氢脱氯反应装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种气相催化加氢脱氯的反应装置，适用于常压下气相催化加氢脱氯的反应，尤其适用于四氯化碳气相催化加氢脱氯生成氯仿。

背景技术

四氯化碳是甲烷氯化物生产的主要副产物。根据《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，到2010年，中国将禁止生产和使用四氯化碳。因此，将四氯化碳转化为相应消耗臭氧指数较低的化合物如氯仿，不仅可以解决环境污染问题，还具有一定的经济效益。

近年来国内外开展的四氯化碳加氢制氯仿的研究主要集中在液相加氢，但该工艺具有反应压力高、催化剂使用后活性明显下降，再生和回收困难等缺点，工业化生产有困难。气相催化加氢制氯仿具有催化剂寿命长、再生方便、工艺流程简单，反应可在常压下进行、易于实现工业化等优点。

四氯化碳加氢制氯仿主要的副产物为甲烷，反应的转化率和生成氯仿的选择性与反应温度的关系很大。高温有利于转化率的提高，而较低的反应温度有利于提高氯仿的选择性。为了使反应具有适当的转化率和选择性，反应温度通常控制在80-120℃左右。另外，该反应具有一定的活化能，在反应初期需要加温才能引发反应。

由于上述特点，四氯化碳加氢制氯仿的反应一般是在管式反应器中进行的。引发反应需要的热量和反应产生热量的散发都由反应器管壁来承担，因此，管式反应器的直径不能太大。但是，直径小的管式反应器在工业生产中是不利的，因为在工业生产中催化剂用量较大，这就需要很长的管式反应器。

另外，从化学反应平衡移动的方向上看，由于反应原料从反应器的上端通入，产物从下部导出，直径小长度大的管式反应器也是不利的。

由于催化加氢反应是在固体催化剂的表面上进行的，参与反应的催化剂表面积及其表面状况对催化反应动力学会产生显著的影响。增大参与反应的催化剂表面积，可以提高反应速率和催化剂的利用率。以往的一些气相催化装置一般是按以下方式进行：反应气体充分混合均匀后，由反应器入口以轴向方式经过催化剂床层，并发生化学反应后，产物流向反应器出口。当催化剂用量较大时，这种装置存在催化剂承受率不均匀，利用率不高，最上层催化剂易结焦失活等缺点；如果以增加反应器的内径来增大催化剂与反应物的接触面积，又存在催化剂受热不均匀，反应热难以导出，反应温度难以控制等问题。

因此，有必要设计一套适用于四氯化碳气相催化加氢脱氯的反应装置，使催化剂床层均匀受热，均匀反应，从而提高固体催化剂的利用率和反应效率，使之适用于工业化的生产。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种适用于四氯化碳气相催化加氢脱氯的反应装置，该装置具有结构简单、操作简便、便于推广应用、催化剂利用率高、运行成本低等优点。

为了实现上述的发明目的，本实用新型提供的技术方案为：

一种用于四氯化碳气固相催化加氢脱氯的反应装置，该反应装置包括圆柱形的反应器，在圆柱形反应器的中心处同轴嵌有出气管；该圆柱形反应器包括预热段和催化反应器，在预热段上设置有入口，在预热段和催化反应器之间设置有催化剂床层密封结构；该催化反应器包括外壁和内壁；其中，在催化反应器外壁和圆柱形反应器内壁之间设置有进气通道，而且，催化反应器外壁和内壁均设有一组气孔。该进气通道优选由一个或若干的、位于催化反应器外壁和圆柱形反应器内壁之间的圆弧形的狭缝构成。

在上述的反应装置中，出气管与催化反应器的内壁可以为一体结构。例如，在圆柱形反应器的中心处同轴设置一钢管，该钢管的上部可以作为出气管，下部可以作为催化反应器的内壁。这样，催化剂床层设计成与圆柱形反应器同轴的环柱形，即在同轴的催化反应器和出口管之间填充固体催化剂颗粒，以达到理想的温度分布和均匀的反应效果。

在本发明的反应装置中，催化反应器外壁和内壁上的气孔可以设计为按一定规律分布的气孔，例如，气孔可以如此设置，使沿水平方向均匀对称分布，而且沿轴向方向气孔的分布密度是上疏下密。这样，可以形成若干气体分流通道，使反应气体混合物发生均匀的扩散，进入催化剂床层进行反应。

反应气体进入圆柱形容器后，首先进入预热段进行预热，然后经进气通道，通过催化反应器外壁上的开孔进入催化反应器内，均匀地向固体催化剂表面扩散，发生反应生成产物，产物经过催化反应器内壁上的开孔进入出气管集气管路，从出口流出后进行处理。

优选地，催化反应器外壁和内壁上的气孔的直径小于催化反应器中所装填的催化剂的直径，以防止催化剂颗粒的流失。