[实用新型]具有螺旋预热通道的合成反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种化工设备，特别涉及到一种化学合成反应器。 

背景技术

在化学合成的生产中，都需要把原料气或未反应器进行预热，使其在合适的温度条件下催化合成目标产物。在催化剂存在的条件下，大多数化学合成反应都是可逆反应，当目标产物达到一定浓度后，将处于平衡，反应将不再向合成目标产物的方向进行。人们在进行化合反应的生产过程中，为了使反应能继续向目标产物方向进行，必须使混合产物从合成反应器中输出以及向合成反应器内补入新原料气，使合成反应器内的目标产物浓度降低、破坏平衡后使化合反应继续进行，混合产物从合成反应器中输出后，通过分离设备把未反应气分离出来，再把未反应气返回合成反应器内进行循环反应，由于单程催化率仅在20%左右，原料气必须通过多次循环压缩后才能在合成反应器内反应成目标产物，而每次循环压缩都需消耗很大的压缩能耗。 

现有的合成反应器中，在应用催化剂合成的条件下，合成氨的操作压力在8MPa以上，合成甲醇的操作压力在3～15MPa之间，合成气直接合成二甲醚的操作压力在2～5MPa之间，要获得上述的操作压力，必须采取多级压缩才能实现，压缩能耗很大，因此，现有的合成反应器必须进行多次循环和多级压缩才能把原料气合成为目标产物的生产过程，存在电能消耗大的缺点。 

实用新型内容

本实用新型的目的是要克服现有化学合成设备的缺点，设计一种使原料气只需通过单程压缩就能全部合成为目标产物的具有螺旋预热通道的合成反应器，充分利用反应热使原料气或未反应气进行预热，以大幅降低电能消耗和提高催化效率，在合成氨、甲醇、二甲醚的生产及在其它需进行化学合成的生产过程中实现节能减排。 

本实用新型的一种具有螺旋预热通道的合成反应器，其特征是合成反应器主要由上端头（1）、反应室壁体（10）、螺旋导流板（4）、上隔板（36）、下隔板（11）、下端头（17）和反应器壳体（5）组成，其中，反应室壁体（10）呈圆筒体结构，反应室壁体（10）圆筒体结构的内空间构成反应室（Ⅱ）；反应器壳体（5）呈圆筒体结构，反应器壳体（5）围护在反应室壁体（10）的外围，反应器壳体（5）与反应室壁体（10）之间有空间，螺旋导流板（4）以盘旋方式设置在反应器壳体（5）与反应室壁体（10）之间的空间中，使反应器壳体（5）与反应室壁体（10）之间的空间形成螺旋预热通道（Ⅰ）；螺旋预热通道（Ⅰ）的上端由上隔板（36）进行封闭，上隔板（36）呈圆环形结构，上隔板（36）连接在反应器壳体（5）与反应室壁体（10）之间；下隔板（11）呈圆盘形结构，下隔板（11）封闭在螺旋预热通道（Ⅰ）的下端和封闭在反应室（Ⅱ）的下端构成反应室（Ⅱ）的底壁；反应室壁体（10）的下部有环绕分布的过孔群（25），螺旋预热通道（Ⅰ）的下部由过孔群（25）连通到反应室（Ⅱ）的下部，螺旋预热通道（Ⅰ）的上部有循环气输入口（35）接入；上端头（1）安装在反应器壳体（5）的上端口，上端头（1）与反应器壳体（5）的上部围护的空间构成上气室（Ⅵ），上气室（Ⅵ）有混合气输出接口（38）接出；下端头（17）安装在反应器壳体（5）的下端口，下端头（17）与反应器壳体（5）的下部围护的空间构成下气室（Ⅳ），下气室（Ⅳ）的上部有混合气输入接口（21）接入，下气室（Ⅳ）的下部为集液区，集液区的底部有产物出口（19）接出。 

本实用新型中，反应室（Ⅱ）的底壁上有催化剂卸料出口（12）接出；循环气输入口（35）由合成反应器的外部接入到螺旋预热通道（Ⅰ）的上部；混合气输出接口（38）从上气室（Ⅵ）接出合成反应器；在反应器壳体（5）的外侧壁上安装保温层（6）；在反应室（Ⅱ）中有调温盘管（8），调温盘管（8）的上端有调温介质出口（7）接出，调温盘管（8）的下端有调温介质进口（9）接入；在下气室（Ⅳ）中设置气液分离器（16）和集气罩（15），气液分离器（16）包括百页窗式分离器、盘管冷却分离器和表冷器式分离器；集气罩（15）的内空间构成集气室（Ⅲ），集气室（Ⅲ）的顶部有集气罩出口（14）接出，集气罩出口（14）通过循环气输出口（24）接出反应器壳体（5）的下部侧壁；在合成反应器的外部设置连通管（33），循环气输出口（24）通过连通管（33）连接到螺旋预热通道（Ⅰ）上部的循环气输入口（35）；上端头（1）为圆盘体结构，在上端头（1）与反应器壳体（5）上端的连接面之间有密封圈a（2）；下端头（17）为圆弧底结构，下端头（17）与反应器壳体（5）下端的连接面之间有密封圈b（20）。