具有冷却装置的反应器制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种具有反应室(4)的反应器，在反应室(4)上设置用于反应物(7)的输入装置(6)、用于液态吸附剂(9)的输入装置和用于所述吸附剂(9)的输出装置(10)，以及吸附剂汇集区(12)处于所述反应室的下部区域内。本发明专利技术的特征在于，设置有用于冷却吸附剂(9)的冷却装置(13)。

Reactor with cooling device

The invention relates to a reactor with a reaction chamber (4), in which an input device (6) for reactant (7), an input device for liquid adsorbent (9), an output device (10) for adsorbent (9) and an adsorbent assembly area (12) are arranged in the lower part of the reaction chamber. The invention is characterized in that a cooling device (13) for cooling the adsorbent (9) is provided.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有冷却装置的反应器
本专利技术涉及一种按权利要求1所述的反应器和一种按权利要求11所述的反应器运行方法。
技术介绍
化学反应时的转换受反应的平衡状况限制。若仅部分地在产物侧处于合成反应的化学平衡，则单级反应控制仅导致部分转换。反之，若从反应器连续引出反应产物，则在反应器内发生从反应物向产物的连续转换。为了连续排出反应产物可以使用吸附剂。这种吸附剂形成一种接受从化学平衡中去除的选择性产物的附加相。吸附相可以与产物一起从反应器放出。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种反应器或一种方法，它们适用于在使用吸附剂的情况下实施平衡限制反应，以及与现有技术相比提高反应产物的产量。实现上述目的的技术解决方案在于一种具有权利要求1所述特征的反应器和一种具有权利要求11所述特征的方法。按本专利技术权利要求1所述的反应器有一个反应室，其中，在反应室上设置用于反应物的输入装置、用于液态吸附剂的输入装置和用于吸附剂的输出装置。在此，吸附剂汇集区处于反应室的下部区域内，以及所述反应器的特征在于，设置有用于冷却吸附剂的冷却装置。冷却吸附剂一方面防止吸附剂热分解，这又允许增大吸附剂的选择可能性以及使用对反应更有效的吸附剂。另一方面通过冷却吸附剂在整个反应室内减少加热，这对于反应的平衡转换有积极的效果。按本专利技术一种优选的设计形式，冷却装置设置在吸附剂汇集区的区域内。这导致有效冷却吸附剂和在冷却装置与液态吸附剂介质之间良好传热。在这方面还优选的是将冷却装置设置为，在运行状态使冷却装置处于吸附剂液位或至少部分吸附剂液位的下方。采取这一措施能够从冷却装置向吸附剂最佳传热。按本专利技术另一种优选的设计形式，在输出装置与输入装置之间设置使吸附剂再循环的再循环装置。这种再循环装置适用于将吸附剂在其已经冷却的同时重新置入反应室，这对于在反应期间的稳定性也有积极的效果。此外恰当的是，在吸附剂汇集区内设旋转装置，尤其搅拌器，目的是确保在吸附剂与冷却装置之间的热交换。另外恰当的是，为了加速转换反应，在反应室内设置用于盛放催化剂的催化剂室。催化剂保证反应更快速进行，不过它基本不影响平衡状态。在催化剂表面上的反应产物被吸附剂吸附并从反应室引出。在这方面恰当的是，反应室包括催化剂室和吸附室。在催化剂与吸附剂许多配对的情况下恰当的是将催化剂材料与吸附剂分离，因为这两种物质会对涉及的反应造成不良影响。在这方面还恰当的是，吸附室与催化剂室通过透气元件彼此隔离。这种元件同时还恰当地不能渗透液体或液滴。以此方式使气态反应产物能轻易地从催化剂室到达吸附室内，此时处于液态的吸附剂不会进入催化剂室内。所述元件可例如涉及一种织物，尤其金属织物或涉及一种选择性隔膜。此外恰当的是，反应器有布置在反应室外部的相分离器，用于从事吸附剂与反应产物之间的分离。所述相分离器与反应器的输出装置连接。按优选的方式，这种相分离器在这里优选地是再循环装置的组成部分。本专利技术的另一方面是一种用于运行反应器以实施平衡限制反应的、具有权利要求11所述特征的方法。所述方法包括下列步骤：首先将多种反应物置入反应室内。此外同样在反应室内输入液态吸附剂。其中反应物导引到反应室内的催化剂上，在那里它在催化剂表面上转换，直至出现与反应产物的平衡状况。反应产物从催化剂表面导向吸附剂并被它吸附，随后，携带反应产物的吸附剂沉积在吸附剂汇集区内。本专利技术的特征在于，液态吸附剂在反应室内借助冷却装置冷却。在这里也获得的优点在于，通过冷却吸附剂增加可供使用的冷却剂品种，另一方面通过降低反应室内的温度对平衡转换有积极的影响。在这里也还恰当的是，吸附剂的冷却在吸附剂汇集区的区域内通过冷却装置进行。此外恰当的是，从反应室引出携带反应产物的吸附剂，以及分离反应产物与吸附剂。如此卸料(亦即分离去掉反应产物)的吸附剂可以按有利的方式通过重新置入反应室再循环。此外有利的是，带料(亦即携带反应产物)的吸附剂在吸附剂汇集区的区域内通过旋转装置环流，以便改善与冷却装置的热交换。附图说明借助以下附图详细说明本专利技术其他设计形式和特征。其中：图1表示具有反应室和吸附剂汇集区的反应器，其中吸附剂的冷却在吸附剂汇集区内进行；以及图2表示一种与图1所示反应器类似的反应器，其中吸附剂的冷却在吸附剂汇集区外部进行。具体实施方式图1表示反应器2，它设计为搅拌锅反应器的形式。在这里反应器2包括反应物输入装置6和用于吸附剂9的输入装置8。在反应室4内置入反应物7和吸附剂9。反应室4还包括催化剂室20，它适用于盛放催化剂22。此外反应室4包括吸附室24，其中优选地处于小滴状的吸附剂9连续朝吸附剂汇集区12所在的下部区11方向沉积。下面详细说明在反应器2或反应室4内发生的一种典型的反应方法。如已提及的那样，将气态反应物7引入反应室4内，此时它们被导向反应室4内催化剂20所在的位置。通过针对当时相应的反应或相应的反应物调整为适宜的反应条件，导致在催化剂上反应物放热(热效应)反应为液态或气态反应产物15。此时在反应室内部气相温度升高，由此会导致催化剂的钝化机理(烧糊或烧结)。在这里反应器内的气相不仅包括气态反应物7，而且还包括可能的气态反应产物15。在这种反应设备中反应物最多反应至热力学可能的平衡转换，在有些反应时它处于低值。例如二氧化碳与氢反应成为甲醇CO2+3H2→CH3OH+H2O方程1在典型和经济的反应条件下热力学受低的平衡转换的限制。在这里典型的反应条件是压力为75bar和温度为250℃。在反应期间通过强烈的热效应，亦即通过能量释放，在这种反应时降低平衡转换，因为反应温度升高。因此恰当的是，采取适宜的措施使通过气相反应要释放的热量远离反应室。对于相应的措施还要详细讨论。在这里例如提供一种含水液体、热传递媒介油、熔盐或电离液作为吸附剂9，它有高的热容量并与此同时有尽可能低的蒸汽压力。用于吸附剂的一种有利的混合物例如是由磷NTf2IL与碱或碱土金属NTf2盐的混合物。表1列出部分适用的电离液。表1：适用于吸附的电离液(部分掺合盐)吸附剂可以吸收气相内含有的热量并因而降低气相的温度。这导致在反应区(催化剂周围环境)内均匀的温度分布，并由此理想地导致在反应室4内一种等温的状态。为此需要气相，亦即尤其是反应物7相与吸附剂9有效的热交换。催化剂21和吸附剂9是那些在某些情况下应尽可能互相不接触的物质，因为互相接触会对它们的稳定性及其功能有负面影响。由此原因恰当的是，催化剂室20通过透气元件26与吸附室24隔离。这种透气元件26可例如设计为金属织物的形式，或针对相应的气相能透过的隔膜的形式。如此提供可能性，使通常为气态的反应物7贯穿透气元件26，以及在催化剂表面上反应成为反应产物15。反应产物15在大气压占优势的环境下通常同样是气态，并通过相应的元件26离开催化剂室20。在这之后反应产物15通过元件26进入吸附室24，它们可以被吸附剂9吸附。携带反应产物15的吸附剂9以后标记为9′。图1表示一种设计形式，其中吸附剂在反应室4内部的吸附剂汇集区12内直接通过冷却装置13冷却。冷却装置13在此被构造设计为被设罝在吸附剂汇集区12的液位14下方。因此冷却装置完全浸没在汇集区12内的吸附剂中，这导致吸附剂9非常有效的冷却。此外也恰当的是，置入例如形式上为搅拌器19的旋转装置18。它促使热的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有反应室(4)的反应器，在反应室(4)上设置用于反应物(7)的输入装置(6)、用于液态吸附剂(9)的输入装置和用于所述吸附剂(9)的输出装置(10)，以及吸附剂汇集区(12)处于所述反应室的下部区域内，其特征为：设置有用于冷却吸附剂(9)的冷却装置(13)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.22 DE 102016204718.31.一种具有反应室(4)的反应器，在反应室(4)上设置用于反应物(7)的输入装置(6)、用于液态吸附剂(9)的输入装置和用于所述吸附剂(9)的输出装置(10)，以及吸附剂汇集区(12)处于所述反应室的下部区域内，其特征为：设置有用于冷却吸附剂(9)的冷却装置(13)。2.按照权利要求1所述的反应器，其特征为，冷却装置(13)设置在吸附剂汇集区(12)的区域内。3.按照权利要求2所述的反应器，其特征为，冷却装置(13)在运行状态设置在吸附剂(9)的液位(14)下方。4.按照权利要求1所述的反应器，其特征为，在输出装置(10)与输入装置(8)之间设置使吸附剂(9)再循环的再循环装置(16)。5.按照上述权利要求之一所述的反应器，其特征为，在吸附剂汇集区(12)内设旋转装置(18)。6.按照上述权利要求之一所述的反应器，其特征为，在反应室(4)内设置用于盛放催化剂(22)的催化剂室(20)。7.按照权利要求6所述的反应器，其特征为，反应室(4)包括催化剂室(20)和吸附室(24)。8.按照权利要求7所述的反应器，其特征为，催化剂室(20)与吸附室(24)通过透气元件(26)彼此隔离。9.按照上述权利要求之一所述的反应器，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：J阿尔伯特，M巴尔多夫，J雷彻特，K斯塔克，A特里米尔，P瓦塞尔谢爱德，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE