一种等压自循环化学合成器制造技术

一种等压自循环化学合成器，涉及到一种化学合成反应器。由反应室、上气室、冷却分水箱、冷却管束、冷却集水箱、下降通道、下气室和外壳组成，反应室、上气室、冷却管束、下降通道和下气室设置在外壳的内空间中，上气室在反应室的上方，下气室在反应室的下方，下降通道包围在反应室的外周边，反应室连通到上气室，上气室通过下降通道连通到下气室；反应室壁体通过支撑件连接在外壳上，在壁体的侧壁下部或圆弧底部有循环气输入口接入和催化剂卸料出口接出；下气室有原料补气接口接入，下气室的下部为集液区，集液区的底部有产物出口接出。本发明专利技术减少反应室壁体的材料用量，原料气只需通过一次压缩就能全部合成为目标产物，以大幅降低电能消耗和提高催化效率。

【技术实现步骤摘要】
一种等压自循环化学合成器
本专利技术涉及一种化工设备，特别涉及到一种化学合成反应器。
技术介绍
在催化剂存在的条件下，大多数化学合成反应都是可逆反应，当目标产物达到一定浓度后，将处于平衡，反应将不再向合成目标产物的方向进行。人们在进行化合反应的生产过程中，为了使反应能继续向目标产物方向进行，必须使混合产物从合成反应器中输出以及向合成反应器内补入新原料气，使合成反应器内的目标产物浓度降低、破坏平衡后使化合反应继续进行，混合产物从合成反应器中输出后，通过分离设备把未反应气分离出来，再把未反应气返回合成反应器内进行循环反应，由于单程催化率仅在20%左右，原料气必须通过多次循环压缩后才能在合成反应器内反应成目标产物，而每次循环压缩都需消耗很大的压缩能耗。现有的合成反应器中，在应用催化剂合成的条件下，合成氨的操作压力在SMPa以上，合成甲醇的操作压力在3?15MPa之间，合成气直接合成二甲醚的操作压力在2?5MPa之间，要获得上述的操作压力，必须采取多级压缩才能实现，压缩能耗很大，因此，现有的合成反应器必须进行多次循环和多级压缩才能把原料气合成为目标产物的生产过程，存在电能消耗大的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是要克服现有化学合成设备需把原料气进行反复循环压缩电能消耗大的缺点，设计一种由合成反应器自己在内部进行自动循环催化的化学合成器，使原料气只需通过一次压缩就能全部合成为目标产物，以大幅降低电能消耗和提高催化效率，在合成氨、甲醇、二甲醚的生产及在其它需进行化学合成的生产过程中实现节能减排。本专利技术的一种等压自循环化学合成器，主要由反应室(IV)、上气室(VI)、冷却分水箱(11)、冷却管束(25)、冷却集水箱(5)、下降通道(V)、下气室(III)和外壳(9)组成，反应室(IV)、上气室(VI)、冷却管束(25)、下降通道(V)和下气室(III)设置在外壳(9)的内空间中，其中，上气室(VI)在反应室(IV)的上方，下气室(III)在反应室(IV)的下方，下降通道(V)包围在反应室(IV)的外周边，反应室(IV)连通到上气室(VI)，上气室(VI)通过下降通道(V)连通到下气室(III)；反应室(IV)在壁体(7)的内空间，壁体(7)由圆筒体侧壁和圆弧底构成，壁体(7)与外壳(9)之间有空间，壁体(7)通过上支撑件(26)和下支撑件(23)连接在外壳(9)的壳体上，在壁体(7)的侧壁下部或圆弧底部有循环气输入口(24)接入和催化剂卸料出口(12)接出；上气室(VI)由上端头(3)和外壳(9)上段壳体围成的内空间构成；冷却管束(25)由多根钢管组合而成；冷却分水箱(11)为圆管结构，冷却分水箱(11)有分水接口，分水接口的数量与冷却管束(25)的钢管数量相等，冷却分水箱(11)上有冷却水进口(22)接入；冷却集水箱(5)为圆管结构，冷却集水箱(5)上有集水接口，集水接口的数量与冷却管束(25)的钢管数量相等，冷却集水箱(5)上有冷却水出口(4)接出；下降通道(V)由反应室壁体(7)与外壳(9)中段之间的空间构成；下气室(III)由下端头(16)和外壳(9)下段壳体围成的内空间构成；冷却管束(25)设置在下降通道(V)中，冷却管束(25)的各个钢管下端分别穿出外壳(9 )下段的壳体连接到冷却分水箱(11)的各个分水接口，冷却管束(25 )的各个钢管上端分别穿出外壳(9)上段的壳体连接到冷却集水箱(5)的各个集水接口 ；下气室(III)有原料补气接口(21)接入，下气室(III)通过循环气输入口(24)连通到反应室(IV)的下部，下气室(III)的下部为集液区(I )，集液区(I )的底部有产物出口( 17)接出。上述的专利技术中，冷却分水箱(11)呈环形布局在外壳(9)下段的外围，冷却集水箱(5)呈环形布局在外壳(9)上段的外围；循环气输入口(24)为多通孔的半隔断结构；在反应室的壁体(7)的外侧壁上安装绝热层(8);在反应室(IV)的下部有加热器(10)，加热器(10)为电热器和热交换器其中的一种；在反应室的循环气输入口(24)上有循环气连通管(14),在下气室(III)中设置集气罩(20)，集气罩(20)的顶部连接到循环气连通管(14)的输入口上，集气罩(20)的内空间构成集气室(II )，集气室(II)通过循环气连通管(14)连通到反应室(IV);在下气室(III)中有气液分离器(15)，气液分离器(15)包括百页窗式分离器、盘管冷却分离器和表冷器式分离器；在上端头(3)的顶上有催化剂加料口(VII)，催化剂加料口(VD通过顶盖(I)进行封闭，在顶盖(I)与上端头(3)连接面之间有密封圈a (2);上端头(3)为圆盘式结构，上端头(3)安装在外壳(9)的上端口，在上端头(3)与外壳(9)上端口的连接面之间有密封圈c (27);下端头(16)为圆弧底结构,下端头(16)安装在外壳(9)的下端口，外壳(9)的下端口与下端头(16)的连接面之间有密封圈b (19)。上述专利技术中，由于反应室(IV)、上气室(VI)、下降通道(V)和下气室(III)同在外壳(9)的空间内，并且反应室(IV)直接连接到上气室(VI)、上气室(VI)直接连接到下降通道(V)、下降通道(V)直接连接到下气室(III)，因此，化学合成器是在等压力条件下进行自循环催化合成反应，使得反应室(IV)的壁体(7)不承受压力，可以大大减少壁体(7)的材料用量。上述专利技术在具体实施时，把冷却分水箱(11)上的冷却水进口(22)连接到冷却系统的供水管上，把冷却集水箱(5)上的冷却水出口(4)连接到冷却系统的回水管上，同时在反应室(IV)中设置催化剂，催化剂按目标产物的要求选用并活化，然后向化学合成器内输入原料气，使原料气进入反应室(IV)中，在反应室(IV)中便进行化合反应，生成目标产物，在原料气进行化合反应时，会产生热量，所生成的反应热会使反应室(IV)内升温，从而使反应室(IV)内的未反应气和气态目标产物升温，使未反应气和气态目标产物混合的气态混合物的密度变小，根据重力循环原理，升温后的气态混合物会进行上升运动，进入到上气室(VI)中；同时，下降通道(V)受到冷却管束(25)的冷却作用，使下降通道(V)中的未反应气或气态混合物受到冷却，温度下降，使未反应气或气态混合物的密度增大，根据重力循环原理，降温后的未反应气或气态混合物会进行下降运动，进入到下气室(III)中，气态混合物在下气室(III)中经气液分离器(15)进行分离后，分离为液态的目标产物和气态的未反应气，液态的目标产物通过产物出口( 17)和产物输出管(18)输出进入产品贮罐，未反应气通过循环气连通管(14)由循环气输入口(24)进入反应室(IV)进行循环反应，合成目标产物所消耗的原料气通过原料补气接口(21)进行补充，如此周而复始，由化学合成器自己在内部等压条件形成自动循环，并及时分离出目标产物，使化学合成器内的目标产物浓度始终低于平衡点，使得化合反应能持续进行。本专利技术使原料气只需通过一次压缩就能全部合成为目标产物，而不需把混合物输出反应器外分离，克服了原料气需进行反复循环压缩电能消耗大的缺点，提高了催化效率，实现节能减排。上述的专利技术中，在化学合成器内的反应室壁体(7)与外壳(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等压自循环化学合成器，其特征是化学合成器主要由反应室（Ⅳ）、上气室（Ⅵ）、冷却分水箱（11）、冷却管束（25）、冷却集水箱（5）、下降通道（Ⅴ）、下气室（Ⅲ）和外壳（9）组成，反应室（Ⅳ）、上气室（Ⅵ）、冷却管束（25）、下降通道（Ⅴ）和下气室（Ⅲ）设置在外壳（9）的内空间中，其中，上气室（Ⅵ）在反应室（Ⅳ）的上方，下气室（Ⅲ）在反应室（Ⅳ）的下方，下降通道（Ⅴ）包围在反应室（Ⅳ）的外周边，反应室（Ⅳ）连通到上气室（Ⅵ），上气室（Ⅵ）通过下降通道（Ⅴ）连通到下气室（Ⅲ）； 反应室（Ⅳ）在壁体（7）的内空间，壁体（7）由圆筒体侧壁和圆弧底构成，壁体（7）与外壳（9）之间有空间，壁体（7）通过上支撑件（26）和下支撑件（23）连接在外壳（9）的壳体上，在壁体（7）的侧壁下部或圆弧底部有循环气输入口（24）接入和催化剂卸料出口（12）接出；上气室（Ⅵ）由上端头（3）和外壳（9）上段壳体围成的内空间构成；冷却管束（25）由多根钢管组合而成；冷却分水箱（11）为圆管结构，冷却分水箱（11）有分水接口，分水接口的数量与冷却管束（25）的钢管数量相等，冷却分水箱（11）上有冷却水进口（22）接入；冷却集水箱（5）为圆管结构，冷却集水箱（5）上有集水接口，集水接口的数量与冷却管束（25）的钢管数量相等，冷却集水箱（5）上有冷却水出口（4）接出；下降通道（Ⅴ）由反应室壁体（7）与外壳（9）中段之间的空间构成；下气室（Ⅲ）由下端头（16）和外壳（9）下段壳体围成的内空间构成；冷却管束（25）设置在下降通道（Ⅴ）中，冷却管束（25）的各个钢管下端分别穿出外壳（9）下段的壳体连接到冷却分水箱（11）的各个分水接口，冷却管束（25）的各个钢管上端分别穿出外壳（9）上段的壳体连接到冷却集水箱（5）的各个集水接口；下气室（Ⅲ）有原料补气接口（21）接入，下气室（Ⅲ）通过循环气输入口（24）连通到反应室（Ⅳ）的下部，下气室（Ⅲ）的下部为集液区（Ⅰ），集液区（Ⅰ）的底部有产物出口（17）接出。...

【技术特征摘要】
1.一种等压自循环化学合成器，其特征是化学合成器主要由反应室(IV)、上气室(VI)、冷却分水箱(11)、冷却管束(25 )、冷却集水箱(5 )、下降通道(V )、下气室(III)和外壳(9 )组成，反应室(IV)、上气室(VI)、冷却管束(25)、下降通道(V)和下气室(III)设置在外壳(9)的内空间中，其中，上气室(VI)在反应室(IV)的上方，下气室(III)在反应室(IV)的下方，下降通道(V)包围在反应室(IV)的外周边，反应室(IV)连通到上气室(VI)，上气室(VI)通过下降通道(V)连通到下气室(III)； 反应室(IV)在壁体(7)的内空间，壁体(7)由圆筒体侧壁和圆弧底构成，壁体(7)与外壳(9)之间有空间，壁体(7)通过上支撑件(26)和下支撑件(23)连接在外壳(9)的壳体上，在壁体(7)的侧壁下部或圆弧底部有循环气输入口(24)接入和催化剂卸料出口(12)接出；上气室(VI)由上端头(3)和外壳(9)上段壳体围成的内空间构成；冷却管束(25)由多根钢管组合而成；冷却分水箱(11)为圆管结构，冷却分水箱(11)有分水接口，分水接口的数量与冷却管束(25)的钢管数量相等，冷却分水箱(11)上有冷却水进口(22)接入；冷却集水箱(5)为圆管结构，冷却集水箱(5)上有集水接口，集水接口的数量与冷却管束(25)的钢管数量相等，冷却集水箱(5 )上有冷却水出口( 4 )接出；下降通道(V )由反应室壁体(7 )与外壳(9)中段之间的空间构成；下气室(III)由下端头(16)和外壳(9)下段壳体围成的内空间构成；冷却管束(25)设置在下降通道(V)中，冷却管束(25)的各个钢管下端分别穿出外壳(9)下段的壳体连接到冷却分水箱(11)的各个分水接口，冷却管束(25)的各个钢管上端分别穿出外壳(9)上段的壳体连接到冷却集水箱(5)的各个集水接口 ；下气室(III)有原料补气接口(21)接入，下气室(III)通过循环气输入口(24)连通到反应室...

【专利技术属性】
技术研发人员：周开根，
申请(专利权)人：衢州昀睿工业设计有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33