一种将甲醇转化为一氧化碳的反应器的制作方法

1.本实用新型属于制取相关技术领域，具体涉及一种利用甲醇转化为一氧化碳的反应器。


背景技术：

2.一氧化碳，一种碳氧化合物，化学式为co，分子量为28.0101，通常状况下为是无色、无臭、无味的气体。物理性质上，一氧化碳的熔点为-205℃，沸点为-191.5℃，难溶于水，不易液化和固化。化学性质上，一氧化碳既有还原性，又有氧化性，能发生氧化反应(燃烧反应)、歧化反应等；同时具有毒性，较高浓度时能使人出现不同程度中毒症状，危害人体的脑、心、肝、肾、肺及其他组织，甚至电击样死亡，人吸入最低致死浓度为5000ppm(5分钟)。工业上，一氧化碳是一碳化学的基础，可由焦炭氧气法等方法制得，主要用于生产甲醇和光气以及有机合成等。
3.现有的技术存在以下问题：现有的制取一氧化碳装置在使用时，需要对甲醇进行过热，但是甲醇的流入速度不同和反应段内的流体分布不同，导致反应段内的温度不好控制，加热效果低，且装置在使用时设备较多，导致能耗较高、反应效率低，不利于长期使用。


技术实现要素：

4.本实用新型设计了一种甲醇转化为一氧化碳的反应器，其解决的技术问题是解决传统通过焦炭制取一氧化碳的污染，并且能耗较高，需要一种清洁节能的制取一氧化碳措施，为了解决上述存在的技术问题，本实用新型采用了以下方案：
5.一种将甲醇转化为一氧化碳的反应器，其特征在于：反应器外部设置从上至下为依次为原料入口(n1)、上人孔(n2)、导热油进口(n3)、导热油出口(n4)、下人孔(n5)、原料出口(n6)；所述反应器内部设置从下至上依次分为停留段(1)、反应段(2)、转化段(3)；原料气从原料入口(n1)进入停留段(1)后经导热油加热进入反应段(2)，最后进入转化段(3)，反应转化完毕后，从原料出口(n6)出来去净化塔中去除杂质，净化塔出来的产品气即为co。
6.进一步地，反应段(2)设置成多段反应。每段反应段包括了导热油进口和导热油出口。这样设计目的在于根据实际情况需要，进行不同层次的反应段加热，可以实现更加精准的加热效果。
7.进一步地，原料入口(n1)和原料出口(n6)设置有多级气体分流装置，多级气体分流装置使用在于提高原料进气速度，控制流速，根据反应的进展进行实施的流速调整。
8.进一步地，导热油从导热油进口(n3)进入加热原料，导热油由导热油出口(n4)流出。
9.进一步地，净化塔出来的废气出口设置了气体燃料烧嘴，废气燃烧后用于导热油加热。
10.净化塔出来的废气通过气体燃料烧嘴燃烧后用于导热油加热，因此反应过程所需热量由废气和部分天然气实现。
11.该甲醇转化为一氧化碳的反应器具有以下有益效果：
12.(1)本实用新型甲醇和水作为设备原料，取消传统焦炭氧化的方式，降低制取co成本，避免环境污染，达到节能减排、综合利用等可持续发展要求。
13.(2)本实用新型满足反应中部反应速度快，吸热量大的要求，转化效率高的要求。
附图说明
14.图1是本实用新型一种甲醇转化为一氧化碳的反应器的结构示意图。
15.附图标记说明：
16.1—停留段；2—反应段；3—转化段；n1—原料入口；n2—上人孔(检查孔)；n3—导热油进口；n4—导热油出口；n5—下人孔(检查孔)；n6—原料出口。
具体实施方式
17.下面结合图1，对本实用新型做进一步说明：
18.本实用新型反应器即为一种能够将甲醇通过转化反应，生成co的转化反应器，反应后生成的co又可作为一种重要的化工原料用于生产其他化工产品。
19.设备采用甲醇(ch3oh)和水(h2o)气体状态下按一定比例混合送入反应器的停留段，通过回收废气和天然气将导热油加热至300℃左右的高温进入反应器，在催化剂裂解作用下反应转化生成co和h2，再将co 在净化塔中净化提纯至需要的纯度。
20.如图1所示，本实用新型反应器n1为原料入口，n6为原料出口，n3 为导热油进口，n4为导热油出口。
21.原料甲醇(ch3oh)和水(h2o)气体状态下按一定混合均匀后从原料入口(n1)进入，根据反应阶段通过多级气体分流装置进行流速控制，导热油从导热油进口(n3)进入加热原料，导热油由导热油出口(n4) 流出。
22.原料气从原料入口(n1)进入停留段(1)后经导热油加热进入反应段(2)，最后进入转化段(3)。
23.反应段(2)还可以根据需要可以设置成多段反应。每段反应段包括了导热油进口和导热油出口。这样设计目的在于根据实际情况需要，进行不同层次的反应段加热，可以实现更加精准的加热效果。
24.通过n2上人孔(检查孔)和n5下人孔(检查孔)检查原料流速，通过原料入口(n1)和原料出口(n6)设置有多级气体分流装置，根据需要调节流速，多级气体分流装置使用在于提高原料进气速度，控制流速，根据反应的进展进行实施的流速调整。
25.原料气经反应器停留段(1)预热后，进入装有特殊催化剂反应段(2) 在300℃反应，反应完成后再进入下一段转化段(3)，在另外一种催化剂的转化下，甲醇转化成co和h2的混合物，从原料出口n6出来进入净化塔，将气体中的杂质脱除，即可得到所需纯度的co。导热油从导热油进口(n3)进入，给转化炉提供转化反应所需热量，再从导热油出口(n4) 出来。这样就保证了反应器的连续反应，也保证了co的连续生产。
26.净化塔出来的废气通过气体燃料烧嘴燃烧后用于导热油加热，因此反应过程所需热量由废气和部分天然气实现。
27.净化塔出来的废气出口设置了气体燃料烧嘴，废气燃烧后用于导热油加热。
28.反应器列管的选择；
29.反应器列管是在高温高压下工作的，所以对材料要求比较苛刻。目前，国内已引进hp、hk系列的离心浇涛管，在相同条件下，hp系列反应器列管和hk系列反应器列管相比，具有使用温度高，许用应力大的特点，因此，本炉子采用hp系列反应器列管。
30.本实用新型反应器是基于ch3oh制co热力学数据及该部分催化剂性能进行设计。在ch3oh气体中按一定比例配入水h2o，混合原料经反应器停留段和反应段预热至～300℃，进入转化段。在催化剂的作用下，发生复杂的转化反应，从而生产出一氧化碳、二氧化碳和氢气的平衡混合物。反应方程式如下：
31.ch3oh
→
co 2h
2-90.8kj/mol
32.反应过程所需热量由回收废气和天然气将导热油加热至300℃左右进入反应器。
33.上面结合附图对本实用新型进行了示例性的描述，显然本实用新型的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围内。


技术特征：
1.一种将甲醇转化为一氧化碳的反应器，其特征在于：反应器外部设置从上至下为依次为原料入口(n1)、上人孔(n2)、导热油进口(n3)、导热油出口(n4)、下人孔(n5)、原料出口(n6)；所述反应器内部设置从下至上依次分为停留段(1)、反应段(2)、转化段(3)；原料气从原料入口(n1)进入停留段(1)后经导热油加热进入反应段(2)，最后进入转化段(3)。2.根据权利要求1所述将甲醇转化为一氧化碳的反应器，其特征在于：所述反应段(2)设置成多段反应，每段反应段包括导热油进口和导热油出口。3.根据权利要求1所述将甲醇转化为一氧化碳的反应器，其特征在于：原料入口(n1)和原料出口(n6)设置有多级气体分流装置。4.根据权利要求1所述将甲醇转化为一氧化碳的反应器，其特征在于：净化塔出来的废气出口设置了气体燃料烧嘴，废气燃烧后用于导热油加热。

技术总结
本实用新型涉及一种将甲醇转化为一氧化碳的反应器，反应器外部设置原料入口(N1)、上人孔(N2)、导热油进口(N3)、导热油出口(N4)、下人孔(N5)、原料出口(N6)，反应器内部设置停留段(1)、反应段(2)、转化段(3)，本实用新型采用甲醇作为设备原料，降低制取CO成本，达到节能减排、综合利用等可持续发展要求。综合利用等可持续发展要求。综合利用等可持续发展要求。


技术研发人员：穆根来 洪天波
受保护的技术使用者：四川华能科创化工工程有限公司
技术研发日：2021.07.06
技术公布日：2022/3/8