專利名稱：：氣相催化加氫脫氯反應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及一種氣相催化加氫脫氯的反應(yīng)裝置，適用于常壓下氣相催化加氫脫氯的反應(yīng)，尤其適用于四氯化碳?xì)庀啻呋与疵撀壬陕确隆?br>背景技術(shù)：
：四氯化碳是甲烷氯化物生產(chǎn)的主要副產(chǎn)物。根據(jù)《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》，到2010年，中國將禁止生產(chǎn)和使用四氯化碳。因此，將四氯化碳轉(zhuǎn)化為相應(yīng)消耗臭氧指數(shù)較低的化合物如氯仿，不僅可以解決環(huán)境污染問題，還具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。近年來國內(nèi)外開展的四氯化碳加氬制氯仿的研究主要集中在液相加氫，但該工藝具有反應(yīng)壓力高、催化劑使用后活性明顯下降，再生和回收困難等缺點(diǎn)，工業(yè)化生產(chǎn)有困難。氣相催化加氮制氯仿具有催化劑壽命長、再生方便、工藝流程簡(jiǎn)單，反應(yīng)可在常壓下進(jìn)行、易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化等優(yōu)點(diǎn)。四氯化碳加氫制氯仿主要的副產(chǎn)物為曱烷，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和生成氯仿的選擇性與反應(yīng)溫度的關(guān)系很大。高溫有利于轉(zhuǎn)化率的提高，而較低的反應(yīng)溫度有利于提高氯仿的選擇性。為了使反應(yīng)具有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)化率和選擇性，反應(yīng)溫度通?？刂圃?0-120。C左右。另外，該反應(yīng)具有一定的活化能，在反應(yīng)初期需要加溫才能引發(fā)反應(yīng)。由于上述特點(diǎn)，四氯化碳加氫制氯仿的反應(yīng)一般是在管式反應(yīng)器中進(jìn)行的。引發(fā)反應(yīng)需要的熱量和反應(yīng)產(chǎn)生熱量的散發(fā)都由反應(yīng)器管壁來承擔(dān)，因此，管式反應(yīng)器的直徑不能太大。但是，直徑小的管式反應(yīng)器在工業(yè)生產(chǎn)中是不利的，因?yàn)樵诠I(yè)生產(chǎn)中催化劑用量較大，這就需要很長的管式反應(yīng)器。另外，從化學(xué)反應(yīng)平衡移動(dòng)的方向上看，由于反應(yīng)原料從反應(yīng)器的上端通入，產(chǎn)物從下部導(dǎo)出，直徑小長度大的管式反應(yīng)器也是不利的。由于催化加氫反應(yīng)是在固體催化劑的表面上進(jìn)行的，參與反應(yīng)的催化劑表面積及其表面狀況對(duì)催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)會(huì)產(chǎn)生顯著的影響。增大參與反應(yīng)的催化劑表面積，可以提高反應(yīng)速率和催化劑的利用率。以往的一些氣相催化裝置一般是按以下方式進(jìn)行反應(yīng)氣體充分混合均勻后，由反應(yīng)器入口以軸向方式經(jīng)過催化劑床層，并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后，產(chǎn)物流向反應(yīng)器出口。當(dāng)催化劑用量較大時(shí)，這種裝置存在催化劑承受率不均勻，利用率不高，最上層催化劑易結(jié)焦失活等缺點(diǎn)；如果以增加反應(yīng)器的內(nèi)徑來增大催化劑與反應(yīng)物的接觸面積，又存在催化劑受熱不均勻，反應(yīng)熱難以導(dǎo)出，反應(yīng)溫度難以控制等問題。因此，有必要設(shè)計(jì)一套適用于四氯化碳?xì)庀啻呋託涿撀鹊姆磻?yīng)裝置，使催化劑床層均勻受熱，均勻反應(yīng)，從而提高固體催化劑的利用率和反應(yīng)效率，使之適用于工業(yè)化的生產(chǎn)。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種適用于四氯化碳?xì)庀啻呋託涿撀鹊姆磻?yīng)裝置，該裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、便于推廣應(yīng)用、催化劑利用率高、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案為一種用于四氯化碳?xì)夤滔啻呋託涿撀鹊姆磻?yīng)裝置，該反應(yīng)裝置包括圓柱形的反應(yīng)器，在圓柱形反應(yīng)器的中心處同軸嵌有出氣管；該圓柱形反應(yīng)器包括預(yù)熱段和催化反應(yīng)器，在預(yù)熱段上設(shè)置有入口，在預(yù)熱段和催化反應(yīng)器之間設(shè)置有催化劑床層密封結(jié)構(gòu)；該催化反應(yīng)器包括外壁和內(nèi)壁；其中，在催化反應(yīng)器外壁和圓柱形反應(yīng)器內(nèi)壁之間設(shè)置有進(jìn)氣通道，而且，催化反應(yīng)器外壁和內(nèi)壁均設(shè)有一組氣孔。該進(jìn)氣通道優(yōu)選由一個(gè)或若干的、位于催化反應(yīng)器外壁和圓柱形反應(yīng)器內(nèi)壁之間的圓弧形的狹縫構(gòu)成。在上述的反應(yīng)裝置中，出氣管與催化反應(yīng)器的內(nèi)壁可以為一體結(jié)構(gòu)。例如，在圓柱形反應(yīng)器的中心處同軸設(shè)置一鋼管，該鋼管的上部可以作為出氣管，下部可以作為催化反應(yīng)器的內(nèi)壁。這樣，催化劑床層設(shè)計(jì)成與圓柱形反應(yīng)器同軸的環(huán)柱形，即在同軸的催化反應(yīng)器和出口管之間填充固體催化劑顆粒，以達(dá)到理想的溫度分布和均勻的反應(yīng)效果。在本發(fā)明的反應(yīng)裝置中，催化反應(yīng)器外壁和內(nèi)壁上的氣孔可以設(shè)計(jì)為按一定規(guī)律分布的氣孔，例如，氣孔可以如此設(shè)置，^使沿水平方向均勻?qū)ΨQ分布，而且沿軸向方向氣孔的分布密度是上疏下密。這樣，可以形成若干氣體分流通道，使反應(yīng)氣體混合物發(fā)生均勻的擴(kuò)散，進(jìn)入催化劑床層進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)氣體進(jìn)入圓柱形容器后，首先進(jìn)入預(yù)熱段進(jìn)行預(yù)熱，然后經(jīng)進(jìn)氣通道，通過催化反應(yīng)器外壁上的開孔進(jìn)入催化反應(yīng)器內(nèi)，均勾地向固體催化劑表面擴(kuò)散，發(fā)生反應(yīng)生成產(chǎn)物，產(chǎn)物經(jīng)過催化反應(yīng)器內(nèi)壁上的開孔進(jìn)入出氣管集氣管路，從出口流出后進(jìn)行處理。優(yōu)選地，催化反應(yīng)器外壁和內(nèi)壁上的氣孔的直徑小于催化反應(yīng)器中所裝填的催化劑的直徑，以防止催化劑顆粒的流失。在本發(fā)明的反應(yīng)裝置中，還可以進(jìn)一步包括設(shè)置在催化反應(yīng)器內(nèi)的測(cè)溫裝置，該測(cè)溫裝置可以測(cè)量催化反應(yīng)器內(nèi)催化劑床層的反應(yīng)溫度。例如，在催化反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置熱電偶，并將該熱電偶與測(cè)溫儀相連，乂人而可測(cè)量催化反應(yīng)器內(nèi)催化劑床層的反應(yīng)溫度。在本發(fā)明的反應(yīng)裝置中，關(guān)鍵部件為催化反應(yīng)器和出氣管，催化反應(yīng)器最好采用不銹鋼管制成，催化反應(yīng)器密閉軸向置于圓柱形容器內(nèi)，出氣管同軸嵌于催化反應(yīng)器中心處。在本發(fā)明的反應(yīng)裝置中，圓柱形反應(yīng)器的內(nèi)徑優(yōu)選為①50-200mm，長度優(yōu)選為200-1000mm。出氣管的內(nèi)徑與圓柱形反應(yīng)器的內(nèi)徑之比可以在0.1-0.5之間，優(yōu)選在0.15-0.35之間。另外，本發(fā)明的反應(yīng)裝置中，催化反應(yīng)器上還可以設(shè)置有催化劑裝卸口，而且本發(fā)明的反應(yīng)裝置可以包括兩個(gè)或兩個(gè)以上的并列i殳置的上述圓柱形反應(yīng)器。本方面反應(yīng)裝置的設(shè)計(jì)由于填充固體催化劑反應(yīng)表面積大，能保持混合氣體在較小溫度差的給定溫度下均勻地發(fā)生催化反應(yīng)，提高了催化劑的反應(yīng)效率。采用本發(fā)明的技術(shù)方案后，催化反應(yīng)器的管壁開孔使反應(yīng)氣體徑向流入催化反應(yīng)器，均勻地?cái)U(kuò)散到催化劑床層發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，提高了反應(yīng)速率和催化劑的利用率，反應(yīng)溫度大體均勻分布，反應(yīng)工藝條件較好掌握和控制。本發(fā)明的反應(yīng)裝置從進(jìn)氣、催化反應(yīng)、出氣，整個(gè)反應(yīng)路線設(shè)計(jì)合理、緊密，裝置整體配套性良好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便，且易于放大形成大規(guī)模生產(chǎn)裝置，便于推廣應(yīng)用，解決了四氯化碳催化加氫制氯仿中固體催化劑床層均勻受熱、均勻反應(yīng)、反應(yīng)效率等問題。圖1為氣固相催化加氫反應(yīng)裝置示意圖；圖2為催化劑床層密封結(jié)構(gòu)俯視圖中，l表示圓柱形反應(yīng)器，2表示出氣管，3表示預(yù)熱段，4表示催化劑床層密封結(jié)構(gòu)，5表示催化反應(yīng)器，51表示催化反應(yīng)器外壁，52表示催化反應(yīng)器內(nèi)壁，6表示熱電偶，7表示入口，8表示催化劑裝卸口，9表示進(jìn)氣通道具體實(shí)施方式如圖l和圖2所示，本實(shí)用新型的反應(yīng)裝置包括圓柱形容器1和出氣管2，其中，出氣管2同軸嵌設(shè)于圓柱形反應(yīng)器1的中心處；該圓柱形反應(yīng)器l包括預(yù)熱段3和催化反應(yīng)器5，在預(yù)熱段3上設(shè)置有入口7，在預(yù)熱段3和催化反應(yīng)器5之間設(shè)置有催化劑床層密封結(jié)構(gòu)4;催化反應(yīng)器5包括外壁51和內(nèi)壁52;其中，在催化反應(yīng)器外壁51和所述圓柱形反應(yīng)器內(nèi)壁之間設(shè)置有進(jìn)氣通道9，而且，催化反應(yīng)器外壁51和內(nèi)壁52均設(shè)有一組氣孔。該氣孔是如此設(shè)置的，其沿水平方向均勻?qū)ΨQ分布，而且沿軸向方向其分布密度是上疏下密。氣孔的直徑小于催化反應(yīng)器5中所裝填的催化劑的直徑。催化反應(yīng)器5上設(shè)置有催化劑裝卸口8。其中，出氣管2與催化反應(yīng)器內(nèi)壁52可以為一體結(jié)構(gòu)。該反應(yīng)裝置可以進(jìn)一步包括設(shè)置在催化反應(yīng)器內(nèi)的熱電偶6,其位于催化劑床層中心處，通過導(dǎo)線與測(cè)溫儀相連。圓柱形反應(yīng)器1的內(nèi)徑可以為①50-200mm，長度為200-1000mm。出氣管2的內(nèi)徑與圓柱形反應(yīng)器1的內(nèi)徑之比在0.1-0.5之間。實(shí)際在工業(yè)生產(chǎn)上，本發(fā)明的反應(yīng)裝置通常包括兩個(gè)或兩個(gè)以上的并列設(shè)置的圓柱形反應(yīng)器1。反應(yīng)的過程大體如下反應(yīng)氣體充分混合均勻后，由入口7進(jìn)入圓柱形反應(yīng)器1的預(yù)熱段3，在預(yù)熱段3經(jīng)過預(yù)熱后，經(jīng)進(jìn)氣通道9、沿催化反應(yīng)器外壁51上的開孔均勻擴(kuò)散流入催化反應(yīng)器5的催化劑床層進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)催化反應(yīng)器內(nèi)壁52上的開孔流入出氣管2匯集流出。本實(shí)用新型裝置穩(wěn)定性好、操作靈活方便、投資成本少而且建造周期短，可廣泛應(yīng)用于氣固相催化加氫領(lǐng)域。采用上述裝置進(jìn)行氣固相催化加氬反應(yīng)，四氯化-友為原料，Pt/Al^為催化劑，反應(yīng)溫度10(TC,產(chǎn)能為15g四氯化碳/天克催化劑的條件下對(duì)催化劑活性進(jìn)行考察，數(shù)據(jù)見表l:表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>4800.9340.85040.9620.8035280.9260.8085520.9250.8045760.950.7966000.9470.816240.9480.8066480.9690.7986720.9730.8026960.9740.8047200.9590.7967440.960.87680.9610.8337920.9630.8118160.970.7928400.9770.8198640.9740.8098880.9690.8069120.9770.7939360.9710.8169600.9720.8289840.9660.79810080.9590.81810權(quán)利要求1、一種用于四氯化碳?xì)夤滔啻呋託涿撀鹊姆磻?yīng)裝置，該反應(yīng)裝置包括圓柱形的反應(yīng)器(1)，其特征在于，在所述圓柱形反應(yīng)器(1)的中心處同軸嵌有出氣管(2)；所述的圓柱形反應(yīng)器包括預(yù)熱段(3)和催化反應(yīng)器(5)，在所述預(yù)熱段上設(shè)置有入口(7)，在所述預(yù)熱段和所述催化反應(yīng)器之間設(shè)置有催化劑床層密封結(jié)構(gòu)(4)；所述的催化反應(yīng)器(5)包括外壁(51)和內(nèi)壁(52)；其中，在所述催化反應(yīng)器外壁(51)和所述圓柱形反應(yīng)器內(nèi)壁之間設(shè)置有進(jìn)氣通道(9)，而且，所述催化反應(yīng)器外壁(51)和內(nèi)壁(52)均設(shè)有一組氣孔。2、如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)裝置，其特征在于，所述的出氣管(2)和所述的催化反應(yīng)器內(nèi)壁(52)為一體結(jié)構(gòu)。3、如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)裝置，其特征在于，所述的氣孔是如此設(shè)置的，所述的氣孔沿水平方向均勻?qū)ΨQ分布，而且沿軸向方向該氣孔的分布密度是上疏下密。4、如權(quán)利要求3所述的反應(yīng)裝置，其特征在于，所述氣孔的直徑小于所述催化反應(yīng)器(5)中所裝填的催化劑的直徑。5、如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)裝置，其特征在于，所述的反應(yīng)裝置進(jìn)一步包括設(shè)置在所述催化反應(yīng)器內(nèi)的測(cè)溫裝置(6)，該測(cè)溫裝置用于測(cè)量所述催化反應(yīng)器內(nèi)催化劑床層的反應(yīng)溫度。6、如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)裝置，其特征在于，所述的圓柱形反應(yīng)器(l)的內(nèi)徑為①50-200mm，長度為200-1000mm。7、如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)裝置，其特征在于，所述出氣管(2)的內(nèi)徑與所述圓柱形反應(yīng)器(1)的內(nèi)徑之比在0.1-0.5之間。8、如權(quán)利要求7所述的反應(yīng)裝置，其特征在于，所述的催化反應(yīng)器(5)上設(shè)置有催化劑裝卸口(8)。9、如權(quán)利要求1-8之一所述的反應(yīng)裝置，其特征在于，所述的反應(yīng)裝置包括兩個(gè)或兩個(gè)以上的并列設(shè)置的圓柱形反應(yīng)器(1)。專利摘要本實(shí)用新型提供了一種用于四氯化碳?xì)夤滔啻呋託涿撀鹊姆磻?yīng)裝置，該反應(yīng)裝置包括圓柱形的反應(yīng)器(1)，在所述圓柱形反應(yīng)器(1)的中心處同軸嵌有出氣管(2)；圓柱形反應(yīng)器包括預(yù)熱段(3)和催化反應(yīng)器(5)，在預(yù)熱段上設(shè)置有入口(7)，在預(yù)熱段和催化反應(yīng)器之間設(shè)置有催化劑床層密封結(jié)構(gòu)(4)；催化反應(yīng)器(5)包括外壁(51)和內(nèi)壁(52)；其中，在催化反應(yīng)器外壁(51)和圓柱形反應(yīng)器內(nèi)壁之間設(shè)置有進(jìn)氣通道(9)，而且，催化反應(yīng)器外壁(51)和內(nèi)壁(52)均設(shè)有一組氣孔。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，便于攤廣應(yīng)用。文檔編號(hào)B01J8/02GK201308829SQ20082020154公開日2009年9月16日申請(qǐng)日期2008年10月7日優(yōu)先權(quán)日2008年10月7日發(fā)明者青賈,賈振華,剛陳,陳新滋,黎星術(shù)申請(qǐng)人:廣東理文化工研發(fā)有限公司