CN220559184U - 一种氰化氢合成反应装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种氰化氢合成反应装置，包括壳程、以及分别设置于壳程的上、下两端的上封头和下封头，混合气由上封头处的气体进口管道进入壳程内并由下封头处的气体进口管道排出，壳程内设有若干反应列管，壳程的顶端内部设有原料气分布装置，原料气分布装置包括相互套设的内层锥形扩散器和外层锥形扩散器，内层锥形扩散器和外层锥形扩散器的中心线同轴对齐布置，内层锥形扩散器和外层锥形扩散器之间通过连接板连接，原料气分布装置与气体进口管道连通，壳程的外壁上分别开设有熔盐入口和熔盐出口，熔盐在壳程的内部循环。本实用新型，能够改善混合气流的分布，提高氰化氢的产率。
Description
技术领域
本实用新型涉及氰化氢的制备，具体涉及一种氰化氢合成反应装置。
背景技术
目前甲醇氨氧化反应合成氢氰酸技术主要采用甲醇、氨气和空气为原料，在装有催化剂的列管式固定床反应器内，在一定的温度、压力下催化反应得到含氰化氢的混合气体，反应式如下：
甲醇氨氧化制备氢氰酸为气相催化反应，由于该过程伴有完全燃烧反应，放热剧烈，温升高达1000℃以上，对温度控制要求较高，通常使用结构简单的列管式固定床反应器，通过设置合理的管间距和外管直径，利用熔盐循环进行加热移热来有效控制反应温度，延长催化剂使用寿命。
但由于气体进口管道进入多管反应器时，流道面积突然扩大，导致反应器截面上气流分布极不均匀，中心区域的列管内气体流速较高，这部分催化剂负荷过重，反应转化率会降低；而远端列管内气流极少，这一部分催化剂几乎不起作用，另外甲醇氨氧化催化剂评价单管实验表明，氰化氢气体的产率选择性随空速提高而增大，空速降低氰化氢气体可能会因为过度氧化而导致产量损失。因此，从单管实验放大到多管实验装置时，尽管二者的表观气速相同，由于气流分布不均等导致反应器性能下降，出现较明显的“放大效应”。
综上所述，目前需要设计一种氰化氢合成反应装置，以改善混合气流的分布，提高氰化氢的产率。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是提供一种氰化氢合成反应装置，包括壳程、以及分别设置于所述壳程的上、下两端的上封头和下封头，混合气由所述上封头处的气体进口管道进入所述壳程内并由所述下封头处的气体进口管道排出，所述壳程内设有若干反应列管，所述壳程的顶端内部设有原料气分布装置，所述原料气分布装置包括相互套设的内层锥形扩散器和外层锥形扩散器，所述内层锥形扩散器和外层锥形扩散器的中心线同轴对齐布置，所述内层锥形扩散器和外层锥形扩散器之间通过连接板连接，所述原料气分布装置与所述气体进口管道连通，所述壳程的外壁上分别开设有熔盐入口和熔盐出口，熔盐在所述壳程的内部循环。
在上述方案中，所述反应列管内由上至下依次分为第一惰性导热瓷球层、催化剂床层和第二惰性导热瓷球层，所述反应列管的上、下两端分别覆盖有上支撑网和下支撑网。
在上述方案中，所述外层锥形扩散器的顶端直径与气体进口管道的直径相同，所述内层锥形扩散器和外层锥形扩散器的锥角范围在120°～150°，所述外层锥形扩散器的底端设有再分配板，所述再分配板与外层锥形扩散器的底部直径相同，所述再分配板的横截面直径为所述氰化氢合成反应装置的横截面直径的0.3～0.5倍。
在上述方案中，所述外层锥形扩散器通过4个连接杆连接所述再分配板，所述再分配板上均匀开设有小孔，开孔率大于60％。
在上述方案中，所述壳程的底部向上插入有温度检测装置，所述温度检测装置的顶端伸入到所述反应列管内的催化剂床层中部。
在上述方案中，所述温度检测装置共设有3个，在中心区域的所述反应列管内设有1个，在外缘区域的所述反应列管内设有2个。
应用本实用新型，反应时，甲醇、氨和空气混合气从入口管道进入，经过原料气分布装置的双层锥形扩散器，减少气流中部聚集，往下经过再分配板表面的溅射、板上小孔的喷射及边缘的散射作用，进一步混合原料气的同时，更加均匀分布地进入各反应列管，反应列管上下设置的支撑网能够避免列管内催化剂及瓷球受到气流冲击溢出，从而提高催化剂的利用率和氰化氢的产率。
附图说明
图1为本实用新型的外形示意图；
图2为本实用新型中原料气分布装置的结构示意图；
图3为本实用新型中原料气分布装置的气流示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型做出详细的说明。
本实用新型公开了一种氰化氢合成反应装置，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。需要特别指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本实用新型，并且相关人员明显能在不脱离本实用新型内容、精神和范围的基础上对本文所述内容进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本实用新型技术。
在实用新型中，除非另有说明，否则本文中使用的科学和技术名词具有本领域技术人员所通常理解的含义。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于方便描述不同的部件，而不能理解为指示或暗示顺序关系、相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
如图1至图3所示，本实用新型提供的一种氰化氢合成反应装置，具体包括：壳程1、以及分别设置于壳程1的上、下两端的上封头和下封头，混合气由上封头处的气体进口管道2进入壳程1内并由下封头处的气体出口管道3排出，壳程1内设有若干反应列管，反应列管内由上至下依次分为第一惰性导热瓷球层4、催化剂床层5和第二惰性导热瓷球层4，反应列管的上、下两端分别覆盖有上支撑网6和下支撑网7，避免列管内催化剂及瓷球受到气流冲击溢出。
壳程1的顶端内部设有原料气分布装置8，原料气分布装置8与气体进口管道2连通，壳程1的外壁上分别开设有熔盐入口9和熔盐出口10，熔盐在壳程1的内部循环，对反应进行加热和移热。
其中原料气分布装置8包括相互套设的内层锥形扩散器11和外层锥形扩散器12，内层锥形扩散器11和外层锥形扩散器12的中心线同轴对齐布置，内层锥形扩散器11和外层锥形扩散器12之间通过连接板13连接。
外层锥形扩散器12的顶端直径与气体进口管道2的直径相同，内层锥形扩散器11和外层锥形扩散器12的锥角范围在120°～150°，外层锥形扩散器12的底端设有再分配板14，再分配板14与外层锥形扩散器12的底部直径相同，再分配板14的横截面直径为氰化氢合成反应装置的横截面直径的0.3～0.5倍。
外层锥形扩散器12通过4个连接杆15连接，再分配板14上均匀开设有小孔，开孔率大于60％。
壳程1的底部向上插入有温度检测装置16，温度检测装置16的顶端伸入到反应列管内的催化剂床层中部，以监测内温，温度检测装置16共设有3个，在中心区域的反应列管内设有1个，在外缘区域的所述反应列管内设有2个。
本实用新型，反应时，甲醇、氨和空气混合气从入口管道进入，经过原料气分布装置的双层锥形扩散器，减少气流中部聚集，往下经过再分配板表面的溅射、板上小孔的喷射及边缘的散射作用，进一步混合原料气的同时，更加均匀分布地进入各反应列管，反应列管上下设置的支撑网能够避免列管内催化剂及瓷球受到气流冲击溢出，从而提高催化剂的利用率和氰化氢的产率。
实施例：相同空速(4000h-1)条件下，单管反应器和本实用新型的多管式固定床反应器对催化剂的评价效果对比如下：
| 反应装置 | XMeOH(％) | SHCN(％) | YHCN(％) |
| 单管式反应器 | 96.3 | 98.4 | 94.8 |
| 普通多管式反应器 | 99.1 | 85.3 | 84.5 |
| 新型多管式反应器 | 98.1 | 96.0 | 94.1 |
可以看出，应用本实用新型的多管式固定床反应器，能够有效提高氰化氢产物的收率，减少设备放大过程中气流分布不均对催化剂效果的影响。
本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本实用新型的启示下做出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种氰化氢合成反应装置，其特征在于，包括壳程、以及分别设置于所述壳程的上、下两端的上封头和下封头，混合气由所述上封头处的气体进口管道进入所述壳程内并由所述下封头处的气体进口管道排出，所述壳程内设有若干反应列管，所述壳程的顶端内部设有原料气分布装置，所述原料气分布装置包括相互套设的内层锥形扩散器和外层锥形扩散器，所述内层锥形扩散器和外层锥形扩散器的中心线同轴对齐布置，所述内层锥形扩散器和外层锥形扩散器之间通过连接板连接，所述原料气分布装置与所述气体进口管道连通，所述壳程的外壁上分别开设有熔盐入口和熔盐出口，熔盐在所述壳程的内部循环。
2.如权利要求1所述的氰化氢合成反应装置，其特征在于，所述反应列管内由上至下依次分为第一惰性导热瓷球层、催化剂床层和第二惰性导热瓷球层，所述反应列管的上、下两端分别覆盖有上支撑网和下支撑网。
3.如权利要求1所述的氰化氢合成反应装置，其特征在于，所述外层锥形扩散器的顶端直径与气体进口管道的直径相同，所述内层锥形扩散器和外层锥形扩散器的锥角范围在120°～150°，所述外层锥形扩散器的底端设有再分配板，所述再分配板与外层锥形扩散器的底部直径相同，所述再分配板的横截面直径为所述氰化氢合成反应装置的横截面直径的0.3～0.5倍。
4.如权利要求3所述的氰化氢合成反应装置，其特征在于，所述外层锥形扩散器通过4个连接杆连接所述再分配板，所述再分配板上均匀开设有小孔，开孔率大于60％。
5.如权利要求1所述的氰化氢合成反应装置，其特征在于，所述壳程的底部向上插入有温度检测装置，所述温度检测装置的顶端伸入到所述反应列管内的催化剂床层中部。
6.如权利要求5所述的氰化氢合成反应装置，其特征在于，所述温度检测装置共设有3个，在中心区域的所述反应列管内设有1个，在外缘区域的所述反应列管内设有2个。
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