[实用新型]一种远红外加热的化学反应装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种化学反应装置。特别地，本实用新型涉及一种远红外加热的化学反应装置，该装置特别适用于一氧化碳的甲烷化反应，同时也适用于其他强放热化学反应。

背景技术

就许多催化剂催化的化学反应而言，反应装置内部的催化剂需要依靠外部的辅助供热设施实现升温。例如，常用的一氧化碳甲烷化反应的催化剂为镍基催化剂，其起活温度基本在200摄氏度以上。因此，在一氧化碳甲烷化反应的开工过程中，普遍使用高温氮气加热催化剂。同时，考虑到低温下催化剂会与反应气中的一氧化碳反应生成羰基化合物从而使催化剂失活，预热催化剂床层对氮气的流量、温度要求就更高。这些因素就造成了氮气的消耗以及很多不必要的能耗。

发明内容

因此，本实用新型的目的在于提供一种用于化学反应，例如一氧化碳的甲烷化反应的装置，以解决现有技术中的化学反应装置中存在的上述问题。

本实用新型提供了一种化学反应装置，该反应装置包括反应器1和远红外加热器2，其中，所述远红外加热器2对所述反应器1中的催化剂3进行加热。

在该化学反应装置中，所述远红外加热器2优选设置在所述反应器1的外部。

更优选地，所述远红外加热器2设置在所述反应器1的外壁上，其位置与所述反应器1中的所述催化剂3的位置接近。此外，所述远红外加热器2可以是可拆卸的。

在上述化学反应装置中，可以利用所述远红外加热器2对所述反应器1内的所述催化剂3进行预加热。远红外加热具有升温速率快，辐射温度均匀，温度热缓冲易控制，对环境无污染等突出优点；与已有反应体系中的气体或蒸汽加热方法相比，该方法具有显著的环保和节能优势。同时，应用可拆卸的反应器壁式远红外加热器，在反应操作弹性上也有很大的优势。

在上述化学反应装置中，反应器1设有气体分流器4，并且在气体分流器4与催化剂3床层中间装有第一填料5和第二填料6，所述第一填料5和所述第二填料6可以采用氧化铝球、石英砂和合成树脂等，可以使原料气均匀地与催化剂3发生反应，降低因反应不均引起催化剂床层局部超温而失活的几率。

优选地，反应器1的内壁上设置惰性耐火材料7。本实用新型的反应器的材质可以选用不锈钢或碳钢。该反应器1优选为复合式的，内壁上设有惰性耐火材料7，惰性耐火材料7能够避免反应气体与反应装置内壁反应，减少了对设备的腐蚀以及可能发生的不必要的副反应。

反应器1还可以包括用于监测催化剂3温度的热偶8。反应器1还包括原料气进口9和尾气出口10。反应器1还可以包括用于支撑催化剂3和第一填料5和第二填料6的筛板11。例如，反应器1的顶部设有原料气体进口9，底部设有尾气出口10，中间竖直插有热偶8，通过热偶8监测催化剂3床层的温度，以此为依据控制远红外加热器2的工作。

同现有的化学反应器相比，设置了远红外加热器的反应装置有着明显的节能效果；同时，由于化学反应(例如甲烷化反应)的强放热效应，反应开始后产生大量热量，可以通过远红外加热器迅速、及时地对反应工况进行调节。。此外，可拆卸的加热器结构也提高了设备的操作弹性。内衬了惰性耐火材料的反应装置能够避免反应气体与反应装置内壁反应，减少了对设备的腐蚀以及可能发生的不必要的副反应。反应器设有原料气体分流器，原料气体分流器与催化剂床层中间装填有填料，使得原料气体均匀地与催化剂发生反应，降低了因反应不均引起催化剂床层局部超温而失活的几率。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本实用新型的具体实施方式，其中：

图1为本实用新型所述反应器的轴向剖面图，1为反应器，2为远红外加热器，3为催化剂，4为气体分流器，5为第一填料，6为第二填料，7为惰性耐火材料，8为热偶，9为原料气进口，10为尾气出口，和11为筛板。

具体实施方式

如图1所示，应用远红外加热的一氧化碳甲烷化反应器的反应流程如下：

将合成气作为原料气经净化后从顶部的原料气进口9进入反应器1，先通过气流分流器4后均匀地经过第一填料5和第二填料6后，所述第一填料5和第二填料6可以采用氧化铝球、石英砂二氧化硅和合成树脂等，与设置在第二填料6间的催化剂3床层接触发生甲烷化反应，所述催化剂3可以采用含镍的金属氧化物。催化剂3床层已预先被设置在反应器1内部，且利用位置在与催化剂3相接近的远红外加热器2加热到250-700℃的温度。最后，反应后的尾气，即产品气体通过设置在催化剂3和筛板11间的第二填料6，以及筛板11从反应器1底部的尾气出口10流出进入下一工段。反应器1的内壁上设置惰性耐火材料7，例如，高温陶瓷，能够避免反应气体与反应装置内壁反应，减少了对设备的腐蚀以及可能发生的不必要的副反应。同时可通过插置在反应器1中间的热偶8随时检测控制反应器内各段位置的温度，温度控制是由远红外加热器2和反应循环气量等进行自动调节。