CN215963490U - 一种将甲醇转化为一氧化碳的反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种将甲醇转化为一氧化碳的反应器,反应器外部设置原料入口(N1)、上人孔(N2)、导热油进口(N3)、导热油出口(N4)、下人孔(N5)、原料出口(N6),反应器内部设置停留段(1)、反应段(2)、转化段(3),本实用新型采用甲醇作为设备原料,降低制取CO成本,达到节能减排、综合利用等可持续发展要求。
Description
技术领域
本实用新型属于制取相关技术领域,具体涉及一种利用甲醇转化为一氧化碳的反应器。
背景技术
一氧化碳,一种碳氧化合物,化学式为CO,分子量为28.0101,通常状况下为是无色、无臭、无味的气体。物理性质上,一氧化碳的熔点为-205℃,沸点为-191.5℃,难溶于水,不易液化和固化。化学性质上,一氧化碳既有还原性,又有氧化性,能发生氧化反应(燃烧反应)、歧化反应等;同时具有毒性,较高浓度时能使人出现不同程度中毒症状,危害人体的脑、心、肝、肾、肺及其他组织,甚至电击样死亡,人吸入最低致死浓度为5000ppm(5分钟)。工业上,一氧化碳是一碳化学的基础,可由焦炭氧气法等方法制得,主要用于生产甲醇和光气以及有机合成等。
现有的技术存在以下问题:现有的制取一氧化碳装置在使用时,需要对甲醇进行过热,但是甲醇的流入速度不同和反应段内的流体分布不同,导致反应段内的温度不好控制,加热效果低,且装置在使用时设备较多,导致能耗较高、反应效率低,不利于长期使用。
实用新型内容
本实用新型设计了一种甲醇转化为一氧化碳的反应器,其解决的技术问题是解决传统通过焦炭制取一氧化碳的污染,并且能耗较高,需要一种清洁节能的制取一氧化碳措施,为了解决上述存在的技术问题,本实用新型采用了以下方案:
一种将甲醇转化为一氧化碳的反应器,其特征在于:反应器外部设置从上至下为依次为原料入口(N1)、上人孔(N2)、导热油进口(N3)、导热油出口(N4)、下人孔(N5)、原料出口(N6);所述反应器内部设置从下至上依次分为停留段(1)、反应段(2)、转化段(3);原料气从原料入口(N1)进入停留段(1)后经导热油加热进入反应段(2),最后进入转化段(3),反应转化完毕后,从原料出口(N6)出来去净化塔中去除杂质,净化塔出来的产品气即为CO。
进一步地,反应段(2)设置成多段反应。每段反应段包括了导热油进口和导热油出口。这样设计目的在于根据实际情况需要,进行不同层次的反应段加热,可以实现更加精准的加热效果。
进一步地,原料入口(N1)和原料出口(N6)设置有多级气体分流装置,多级气体分流装置使用在于提高原料进气速度,控制流速,根据反应的进展进行实施的流速调整。
进一步地,导热油从导热油进口(N3)进入加热原料,导热油由导热油出口(N4)流出。
进一步地,净化塔出来的废气出口设置了气体燃料烧嘴,废气燃烧后用于导热油加热。
净化塔出来的废气通过气体燃料烧嘴燃烧后用于导热油加热,因此反应过程所需热量由废气和部分天然气实现。
该甲醇转化为一氧化碳的反应器具有以下有益效果:
(1)本实用新型甲醇和水作为设备原料,取消传统焦炭氧化的方式,降低制取CO成本,避免环境污染,达到节能减排、综合利用等可持续发展要求。
(2)本实用新型满足反应中部反应速度快,吸热量大的要求,转化效率高的要求。
附图说明
图1是本实用新型一种甲醇转化为一氧化碳的反应器的结构示意图。
附图标记说明:
1—停留段;2—反应段;3—转化段;N1—原料入口;N2—上人孔(检查孔);N3—导热油进口;N4—导热油出口;N5—下人孔(检查孔);N6—原料出口。
具体实施方式
下面结合图1,对本实用新型做进一步说明:
本实用新型反应器即为一种能够将甲醇通过转化反应,生成CO的转化反应器,反应后生成的CO又可作为一种重要的化工原料用于生产其他化工产品。
设备采用甲醇(CH3OH)和水(H2O)气体状态下按一定比例混合送入反应器的停留段,通过回收废气和天然气将导热油加热至300℃左右的高温进入反应器,在催化剂裂解作用下反应转化生成CO和H2,再将CO 在净化塔中净化提纯至需要的纯度。
如图1所示,本实用新型反应器N1为原料入口,N6为原料出口,N3 为导热油进口,N4为导热油出口。
原料甲醇(CH3OH)和水(H2O)气体状态下按一定混合均匀后从原料入口(N1)进入,根据反应阶段通过多级气体分流装置进行流速控制,导热油从导热油进口(N3)进入加热原料,导热油由导热油出口(N4) 流出。
原料气从原料入口(N1)进入停留段(1)后经导热油加热进入反应段(2),最后进入转化段(3)。
反应段(2)还可以根据需要可以设置成多段反应。每段反应段包括了导热油进口和导热油出口。这样设计目的在于根据实际情况需要,进行不同层次的反应段加热,可以实现更加精准的加热效果。
通过N2上人孔(检查孔)和N5下人孔(检查孔)检查原料流速,通过原料入口(N1)和原料出口(N6)设置有多级气体分流装置,根据需要调节流速,多级气体分流装置使用在于提高原料进气速度,控制流速,根据反应的进展进行实施的流速调整。
原料气经反应器停留段(1)预热后,进入装有特殊催化剂反应段(2) 在300℃反应,反应完成后再进入下一段转化段(3),在另外一种催化剂的转化下,甲醇转化成CO和H2的混合物,从原料出口N6出来进入净化塔,将气体中的杂质脱除,即可得到所需纯度的CO。导热油从导热油进口(N3)进入,给转化炉提供转化反应所需热量,再从导热油出口(N4) 出来。这样就保证了反应器的连续反应,也保证了CO的连续生产。
净化塔出来的废气通过气体燃料烧嘴燃烧后用于导热油加热,因此反应过程所需热量由废气和部分天然气实现。
净化塔出来的废气出口设置了气体燃料烧嘴,废气燃烧后用于导热油加热。
反应器列管的选择;
反应器列管是在高温高压下工作的,所以对材料要求比较苛刻。目前,国内已引进HP、HK系列的离心浇涛管,在相同条件下,HP系列反应器列管和HK系列反应器列管相比,具有使用温度高,许用应力大的特点,因此,本炉子采用HP系列反应器列管。
本实用新型反应器是基于CH3OH制CO热力学数据及该部分催化剂性能进行设计。在CH3OH气体中按一定比例配入水H2O,混合原料经反应器停留段和反应段预热至~300℃,进入转化段。在催化剂的作用下,发生复杂的转化反应,从而生产出一氧化碳、二氧化碳和氢气的平衡混合物。反应方程式如下:
CH3OH→CO+2H2-90.8KJ/mol
反应过程所需热量由回收废气和天然气将导热油加热至300℃左右进入反应器。
上面结合附图对本实用新型进行了示例性的描述,显然本实用新型的实现并不受上述方式的限制,只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种改进,或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的,均在本实用新型的保护范围内。
Claims (4)
1.一种将甲醇转化为一氧化碳的反应器,其特征在于:反应器外部设置从上至下为依次为原料入口(N1)、上人孔(N2)、导热油进口(N3)、导热油出口(N4)、下人孔(N5)、原料出口(N6);所述反应器内部设置从下至上依次分为停留段(1)、反应段(2)、转化段(3);原料气从原料入口(N1)进入停留段(1)后经导热油加热进入反应段(2),最后进入转化段(3)。
2.根据权利要求1所述将甲醇转化为一氧化碳的反应器,其特征在于:所述反应段(2)设置成多段反应,每段反应段包括导热油进口和导热油出口。
3.根据权利要求1所述将甲醇转化为一氧化碳的反应器,其特征在于:原料入口(N1)和原料出口(N6)设置有多级气体分流装置。
4.根据权利要求1所述将甲醇转化为一氧化碳的反应器,其特征在于:净化塔出来的废气出口设置了气体燃料烧嘴,废气燃烧后用于导热油加热。
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