一种氯化氢催化氧化制氯气新型固定床反应器制造技术

本发明专利技术涉及一种氯化氢催化氧化制氯气新型固定床反应器，反应器筒体在轴向由支撑筛板分为多层，每层筛板上填装有催化剂，每层催化剂内部装有多组换热管用于供给或移除反应器内部热量以保证反应温度在要求范围内，紧贴筛板的下方安装有侧面进料分布器，通过调节侧面进料量保证每层催化剂的催化活性，筛板和侧面进料分布器下方由圆形支撑圈固定，保证侧面进料有足够的空间混合均匀。该反应器可以有效均匀地移除催化反应产生的热量，增强了热、质传递效率，减少流动阻力，达到良好的控温效果，并充分利用反应器空间使反应物料最大程度的分散，多床层进料延长催化剂的使用寿命，同时降低设备投资，节约生产成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化工设备
，具体涉及一种用于氯化氢催化氧化制备氯气的新型固定床反应器。
技术介绍
自从Deacon(1886年)氯化氢催化氧化制氯气工艺专利技术以来，围绕该工艺的两大工程问题：耐久性催化剂研制和高性能反应器设计，一直在不断地探索完善之中。其中反应器方面，由于氯化氢催化氧过程是强放热反应，器内反应介质在高温条件下对反应器具有很强腐蚀性，因而对反应器的材质和操作条件要求比较苛刻。另外，反应热的有效移除及对反应器温度的控制，也对反应器的结构设计提出了很高的要求。因之反应器温度控制和设备材质的应用是氯化氢催化氧化制氯气的关键技术，但迄今为止在此方面的研究开发还远远落后于工业实际需求。用于氯化氢氧化制氯气的反应器用流化床反应器和固定床反应器两种类型，固定床由于处理大，造价低及操作相对简单而备受重视。专利EP1894885A系日本住友化学开发的使用氧化钌作催化剂的列管式反应器。该反应器为垂直列管式多段传热室设计，每个传热室不互通，在其内通入熔盐导热介质移除反应所产生的热量，依靠调节每个传热室内的熔融流量来实现反应器各段温度的控制，从而实现对整个反应器温度曲线的调整。由于反应器的进口段反应物浓度较高，反应较为剧烈，温升较快，列管中填装的导热性较高的钌系催化剂的活性要分段调整，催化剂的钌含量比率从反应器顶部的40％到反应器的底部100％之间进行调节，整个反应器的压力为0.1～1.0MPa，温度为200～500℃。此方法虽然可将催化剂床层温度控制在满意的程度，但结构复杂，造价昂贵，操作控制繁琐。更受限于钌系催化剂的活性的调节在催化剂制备中的困难。专利WO2013004651A1描述了负载铈和钌的催化剂在管束式微型等温反应器的中氯化氢催化氧化应用，提出与专利EP1894885A非常类似方法，将管束式反应器分成2～10个反应区域。用负载铈的催化剂于内径8mm，高度1000mm的反应器中，在进料比率O2/HCl为0.75，反应温度≤420℃，反应压力2～10bar的条件下，对氯化氢的转化率进行了一系列不同反应器温度段的实验测试，认为对于铈催化剂保持较高的反应温度有利于提高氯化氢的转化率。但该专利未能给出所使用的等温反应器的具体结构和操作方法。专利CN102134057A提出一种耐高温、耐磨蚀和耐腐蚀的反应器，在器壁上加外保温层来减少散热，内壁则加、防磨损。但该反应器未能对反应生成的热做及时有效的传热处理，易导致催化剂局部温度过高而发生失活。另外，该专利未对反应介质从内衬层渗透到金属反应器器壁的次生腐蚀可能作进一步考虑。基于以上情况，可知需要一种更加高效的氯化氢氧化制氯气反应器，其具有能及时移除反应热量，很好地控制调节反应温度，并且造价低廉、使用方便等优势。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能有效移除反应放热，有效控制催化剂床层温度，减小催化剂床层阻力并能充分利用反应器空间使物料混合均匀的氯化氢催化氧化新型反应器。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种氯化氢催化氧化制氯气新型固定床反应器，包括反应器筒体、上封头、下封头、多个支撑筛板、多个侧面进料分布器和多组用于供给或移除反应器内部热量的换热管，所述反应器筒体竖直设置，所述反应器筒体顶部安装有所述上封头，其底部安装有所述下封头；所述上封头上安装有用于通入原料气体的上进料口，所述下封头上安装有用于排出反应生成气体的下出料口，所述支撑筛板水平固定在所述反应器筒体内，多个所述支撑筛板沿所述反应器筒体轴向将所述反应器筒体均分为多层，每个所述筛板上均填装有催化剂，每层所述催化剂内部安装有多组换热管，所述换热管水平设置在所述催化剂中，多组所述换热管沿所述反应器筒体轴向均匀分布在所述催化剂内；所述侧面进料分布器水平固定在所述反应器筒体内且位于靠近所述支撑筛板的下方，所述侧面进料分布器与所述支撑筛板个数相同且一一对应，所述侧面进料分布器的底部固定有环形支撑圈，所述支撑圈与所述反应器筒体内壁固定连接。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：进一步，所述换热管上设有相对设置在两侧的用于通入传热介质的进口和排出传热介质的出口，所述进口和所述出口分别贯穿所述催化剂并伸出所述反应器筒体外侧；所述进口处设有传热介质进口阀门，每层所述催化剂中的所述进口阀门通过管路并联后由总阀门控制；各层的所述总阀门通过管路并联连接。进一步，所述换热管为圆形传热翅片管，所述圆形传热翅片管包括相对设置在同一平面且位于两侧的第一圆弧形翅片管道、第二圆弧形翅片管道以及多个相互平行直翅片管道，所述直翅片管道固定在所述第一圆弧形翅片管道和第二圆弧形翅片管道之间；所述第一圆弧形翅片管道和第二圆弧形翅片管道的大小、形状相同，所述第一圆弧形翅片管道、第二圆弧形翅片管道和多个所述直翅片管道之间相互连通，所述第一圆弧形翅片管道的一端通过所述直翅片管道与所述第二圆弧形翅片管道相连通，所述第一圆弧形翅片管道的另一端沿径向向外延伸出构成通入移热介质的所述进口，所述进口贯穿所述催化剂并伸出所述反应器筒体；所述第二圆弧形翅片管道的一端通过所述直翅片管道与所述第一圆弧形翅片管道相连通，所述第二圆弧形翅片管道的另一端沿径向向外延伸出构成排出换热介质的所述出口，所述出口贯穿所述催化剂并伸出所述反应器筒体。进一步，相邻的两组所述圆形传热翅片管沿反应器筒体轴向方向交错设置，相邻两组所述圆形传热翅片管之间夹角为30～120°；所述圆形传热翅片管的内径为25～100mm，相邻两个所述圆形传热翅片管之间的距离为50～1000mm。进一步，所述侧面进料分布器包括主进料管和多个在同一平面上相互平行的直管，所述主进料管一端设有分布器进料口，另一端密封；所述分布器进料口贯穿所述反应器筒体并向外伸出，所述分布器进料口上安装有分布器进料口阀门；多个所述直管自所述主进料管密封的一端起向着另一端均匀固定在所述主进料管上，所述直管的两端封闭，所述直管的中部固定在所述主进料管上且与所述主进料管相连通；所述直管所在平面与所述反应器筒体横截面平行；所述直管底部设有多个均匀分布的进料孔；多个所述直管的末端均固定在所述支撑圈的顶部，所述支撑圈固定在所胡反应器筒体的内侧壁上；所述侧面进料分布器与所述反应器筒体内侧形状相匹配。进一步，所述进料孔的直径为0.5～20mm；所述直管的内径为20～100mm，相邻两个所述直管之间的距本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氯化氢催化氧化制氯气新型固定床反应器，其特征在于，包括反应器筒体、上封头、下封头、多个支撑筛板、多个侧面进料分布器和多组用于供给或移除反应器内部热量的换热管，所述反应器筒体竖直设置，所述反应器筒体顶部安装有所述上封头，其底部安装有所述下封头；所述上封头上安装有用于通入原料气体的上进料口，所述下封头上安装有用于排出反应生成气体的下出料口，所述支撑筛板水平固定在所述反应器筒体内，多个所述支撑筛板沿所述反应器筒体轴向将所述反应器筒体均分为多层，每个所述筛板上均填装有催化剂，每层所述催化剂内部安装有多组换热管，所述换热管水平设置在所述催化剂中，多组所述换热管沿所述反应器筒体轴向均匀分布在所述催化剂内；所述侧面进料分布器水平固定在所述反应器筒体内且位于靠近所述支撑筛板的下方，所述侧面进料分布器与所述支撑筛板个数相同且一一对应，所述侧面进料分布器的底部固定有环形支撑圈，所述支撑圈与所述反应器筒体内壁固定连接。

【技术特征摘要】
1.一种氯化氢催化氧化制氯气新型固定床反应器，其特征在于，包括反
应器筒体、上封头、下封头、多个支撑筛板、多个侧面进料分布器和多组用
于供给或移除反应器内部热量的换热管，
所述反应器筒体竖直设置，所述反应器筒体顶部安装有所述上封头，其
底部安装有所述下封头；所述上封头上安装有用于通入原料气体的上进料
口，所述下封头上安装有用于排出反应生成气体的下出料口，
所述支撑筛板水平固定在所述反应器筒体内，多个所述支撑筛板沿所述
反应器筒体轴向将所述反应器筒体均分为多层，每个所述筛板上均填装有催
化剂，每层所述催化剂内部安装有多组换热管，所述换热管水平设置在所
述催化剂中，多组所述换热管沿所述反应器筒体轴向均匀分布在所述催化剂
内；所述侧面进料分布器水平固定在所述反应器筒体内且位于靠近所述支撑
筛板的下方，所述侧面进料分布器与所述支撑筛板个数相同且一一对应，所
述侧面进料分布器的底部固定有环形支撑圈，所述支撑圈与所述反应器筒体
内壁固定连接。
2.根据权利要求1所述一种氯化氢催化氧化制氯气新型固定床反应器，
其特征在于，所述换热管上设有相对设置在两侧的用于通入传热介质的进
口和排出传热介质的出口，所述进口和所述出口分别贯穿所述催化剂并
伸出所述反应器筒体外侧；所述进口处设有传热介质进口阀门，每层所
述催化剂中的所述进口阀门通过管路并联后由总阀门控制；各层的所述
总阀门通过管路并联连接。
3.根据权利要求2所述一种氯化氢催化氧化制氯气新型固定床反应器，
其特征在于，所述换热管为圆形传热翅片管，所述圆形传热翅片管包括相
对设置在同一平面且位于两侧的第一圆弧形翅片管道、第二圆弧形翅片

\t管道以及多个相互平行直翅片管道，所述直翅片管道固定在所述第一圆
弧形翅片管道和第二圆弧形翅片管道之间；所述第一圆弧形翅片管道和
第二圆弧形翅片管道的大小、形状相同，所述第一圆弧形翅片管道、第
二圆弧形翅片管道和多个所述直翅片管道之间相互连通，所述第一圆弧
形翅片管道的一端通过所述直翅片管道与所述第二圆弧形翅片管道相连
通，所述第一圆弧形翅片管道的另一端沿径向向外延伸出构成通入移热
介质的所述进口，所述进口贯穿所述催化剂并伸出所述反应器筒体；所
述第二圆弧形翅片管道的一端通过所述直翅片管道与所述第一圆弧形翅
片管道相连通，所述第二圆弧形翅片管道的另一端沿径向向外延伸出构
成排出换热介质的所述出口，所述出口贯穿所述催化剂并伸出所述反应
器筒体。
4.根据权利要求3所述一种氯化氢催化氧化制氯气新型固定床反应器，
其特征在于，相邻的两组所述圆形传热翅片管沿反应器筒体轴向方向交错设
置，相邻两组所述圆形传热翅片管之间夹角为30～120°；所述圆形传热翅片
管的内径为25～100mm，相邻两个所述圆形...

【专利技术属性】
技术研发人员：李天文，孙烈刚，孙晓辉，刘凯强，
申请(专利权)人：烟台大学，
类型：发明
国别省市：山东;37