一种高温催化反应装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及的高温催化反应装置，其由列管式反应器、液态金属、套管换热器、电磁泵、阀门管路、温度控制模块（包括温度传感器、控制器、阀门和加热炉）组成。液态金属作为载热剂在列管式换热器的壳程中流动，将列管中的反应温度环境加热或冷却，维持反应温度的稳定。液态金属沿管路在套管换热器、加热炉中循环流动，通过控制加热炉的加热功率维持温度恒定。本实用新型专利技术充分利用了液态金属的高沸点、高导热性、流动性好、安全稳定等优点，以液态金属作为载热剂，可以提供更高的反应温度，更安全的结构。本实用新型专利技术提供的高温催化反应装置，工作温度高，可广泛用于强放热反应、强吸热反应以及反应进行很快的生产。

A High Temperature Catalytic Reaction Device

【技术实现步骤摘要】
一种高温催化反应装置
本技术涉及一种高温催化反应装置，该反应器装置工作温度高，可广泛用于强放热反应、强吸热反应以及反应进行很快的生产，如甲醇氧化制甲醛、邻二甲苯氧化、乙烯氧化制环氧乙烷等。
技术介绍
列管式反应器又称管束式反应器。由许多很细的反应管组成、管内装有催化剂的固定床反应器。结构与管壳式换热器相似，由管束、壳体、两端封头等组成。列管外采用烟气、高温水蒸气等提供反应所需热量，或采用熔盐导热油和水等移出反应放出的热量，维持反应温度。列管式反应器由于传热效果好，反应温度容易控制，广泛应用于化工装置中。列管式反应器中的冷却剂多使用水、导热油、熔融盐、水蒸气、烟气。但是水、导热油的工作温度低，导热油、熔融盐的粘度高、流动性差、对流换热系数低，水蒸气工作压力高、系统复杂，烟气热容量小、温度稳定性差。在反应温度较高、反应吸热/放热量较大或对反应温度控制要求较高的情况下，传统列管式换热器很难满足要求。使用液态金属作为载热剂在列管式换热器的壳程中流动，因为液态金属的高沸点、高导热性、流动性好、安全稳定等特点，将列管中的反应温度环境加热或冷却的同时并维持反应温度的稳定，使得生产效率更高，更稳定，更安全。
技术实现思路
本技术的目的在于提供使用液态金属为载热剂的高温催化反应装置，充分利用液态金属的高沸点、高导热性、流动性好、安全稳定等优点，使得生产效率更高，更稳定，更安全。本技术的技术方案如下：本技术所提出的一种高温催化反应装置，如图1所示，包括列管式反应器、套管换热器、液态金属、电磁泵、温度控制模块（包括温度传感器、控制器、加热炉和阀门）等。液态金属作为载热剂在列管式反应器的壳程中流动，将列管中的反应温度环境加热或冷却，维持反应温度的稳定。液态金属沿管路在套管换热器、加热炉中循环流动，通过控制加热炉的加热功率维持温度恒定。进一步地，所述列管式反应器的列管中装有催化剂，原料进入列管后在恒温、高温下进行催化反应，列管外使用液态金属载热剂的循环流动来控制反应的温度。进一步地，所述液态金属为熔点在-40℃~300℃的低熔点金属。进一步地，所述液态金属可以是汞、镓及其合金、锡及其合金、铋及其合金、或铅及其合金。进一步地，所述电磁泵用来驱动液态金属进行循环。进一步地，所述套管换热器安装在液态金属管路上，原料的进口处，在原料进入反应器之前进行预热。进一步地，所述温度控制模块包括温度传感器、控制器、阀门和加热炉，通过温度传感器检测反应器内温度、经控制器计算后通过控制信号控制阀门和加热炉的加热功率，调节液态金属的温度。本技术的一种高温催化反应装置，以液态金属作为载热剂，可以提供更高的反应温度，更安全的结构。装置通过温度控制模块、套管换热器将液态金属的温度控制在一定范围内，温度恒定的液态金属作为列管式反应器的载热剂维持生产过程中反应温度的恒定，提高反应效率，维持反应安全和稳定。附图说明图1所示为使用根据本技术的液态金属列管式反应器的实施例的原理结构示意图。附图标记说明：1-列管式反应器，2-套管换热器，3-液态金属，4-电磁泵，5-温度控制模块。具体实施方式下面结合附图及具体实施例进一步描述本技术。1.乙烯氧化制环氧乙烷强放热反应，反应温度为220℃~260℃，若冷却系统故障，则反应温度将迅速升至400℃，反应效率急剧下降，还会出现泄露、爆炸等危险。原使用导热油作为载热剂，导热系数低，温度控制能力差，导热油使用寿命短，需经常维护。使用液态金属作为载热剂，导热能力高、温度控制能力强，可将温度控制在20℃范围内，使用寿命长。本实施例中，液态金属采用铋铟锡合金（合金组分（质量分数）为铋32.5%，铟51%，锡16.5%），熔点为60摄氏度。系统启动时先用热风将液态金属预热熔化，然后打开液态金属循环，开启温度控制系统，使用加热炉将液态金属加热至所需温度后，开始生产过程。温度控制系统根据检测到的反应温度控制加热炉的开启和关闭，以及相关阀门的开关，从而使液态金属的温度维持恒定。2.甲醇氧化制甲醛强放热反应，反应温度为500℃~650℃，原使用水蒸气作为载热剂，系统压力高、结构复杂、成本高。使用液态金属作为载热剂，可在2000℃以内工作，系统为常压系统，安全、稳定、成本低。液态金属导热能力高、温度控制能力强，可将温度控制在80℃范围内。本实施例中，液态金属采用铋铅锡合金（合金组分（质量分数）为铋50%，铅28%，锡22%），熔点为100摄氏度。系统启动时先用热风将液态金属预热熔化，然后打开液态金属循环，开启温度控制系统，使用加热炉将液态金属加热至所需温度后，开始生产过程。温度控制系统根据检测到的反应温度控制加热炉的开启和关闭，以及相关阀门的开关，从而使液态金属的温度维持恒定。最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本技术的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本技术技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本技术的权利要求范围当中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温催化反应装置，其特征在于，其组成如下：一列管式反应器（1），所述列管式反应器（1）与液态金属循环管路相连，通过液态金属循环流动保证反应器内恒定的反应温度；一套管换热器（2），所述套管换热器（2）用来对进入反应器的原料进行预热；一液态金属（3），所述液态金属（3）作为载热剂在列管式反应器（1）的壳程中流动，沿管路在套管换热器（2）、加热炉中循环流动；一电磁泵（4），所述电磁泵（4）用来驱动液态金属（3）循环；一温度控制模块（5），所述温度控制模块（5）包括温度传感器、控制器、阀门和加热炉，通过温度传感器检测反应器内温度，通过控制器控制阀门和加热炉的加热功率，调节液态金属（3）的温度。

【技术特征摘要】
1.一种高温催化反应装置，其特征在于，其组成如下：一列管式反应器（1），所述列管式反应器（1）与液态金属循环管路相连，通过液态金属循环流动保证反应器内恒定的反应温度；一套管换热器（2），所述套管换热器（2）用来对进入反应器的原料进行预热；一液态金属（3），所述液态金属（3）作为载热剂在列管式反应器（1）的壳程中流动，沿管路在套管换热器（2）、加热炉中循环流动；一电磁泵（4），所述电磁泵（4）用来驱动液态金属（3）循环；一温度控制模块（5），所述温度控制模块（5）包括温度传感器、控制器、阀门和加热炉，通过温度传感器检测反应器内温度，通过控制器控制阀门和加热炉的加热功率，调节液态金属（3）的温度。2.根据权利要求1所述的一种高温催化反应装置，其特征在于，所述列管式反应器（1）的列管中装有催化剂，原料进入列管后在恒温、高温下进行催化反应，列管外使用液态金...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭瑞，
申请(专利权)人：北京态金科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11