本發(fā)明涉及甲醇制備，尤其涉及二氧化碳加氫制備甲醇的反應(yīng)器。

背景技術(shù)：

1、隨著全球工業(yè)化進(jìn)程的加速，人類對(duì)于能源的需求日益增長(zhǎng)，同時(shí)化石能源的大量使用也導(dǎo)致了嚴(yán)重的環(huán)境問題，尤其是全球氣候變暖。為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，開發(fā)清潔、可再生的能源以及實(shí)現(xiàn)碳資源的循環(huán)利用成為當(dāng)務(wù)之急。二氧化碳(co2)加氫制甲醇作為一種具有前景的碳減排和清潔能源再生產(chǎn)技術(shù)，近年來(lái)受到了廣泛關(guān)注。然而，在這一生產(chǎn)過程中，如何高效利用反應(yīng)過程中產(chǎn)生的熱量和副產(chǎn)物水，減少資源浪費(fèi)，提高整體生產(chǎn)效率，成為制約該技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用的重要難題。

2、在二氧化碳加氫制備甲醇的傳統(tǒng)工藝中，反應(yīng)過程會(huì)放出大量熱量，同時(shí)生成水作為副產(chǎn)物。這些熱量如果不能得到有效利用，不僅會(huì)增加冷卻系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，還會(huì)造成能源浪費(fèi)。此外，副產(chǎn)物水如果直接排放，也會(huì)增加處理成本和環(huán)境負(fù)擔(dān)。因此，如何將這些熱量和水進(jìn)行高效利用，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用，成為提高甲醇生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本的關(guān)鍵。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服上述背景技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種二氧化碳加氫制備甲醇的反應(yīng)器，旨在通過實(shí)現(xiàn)反應(yīng)過程中熱量和水的重復(fù)利用，從而提高整體生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

2、本發(fā)明的技術(shù)實(shí)施方案是：一種二氧化碳加氫制備甲醇的反應(yīng)器，包括管殼反應(yīng)器殼體，冷卻室、制氫裝置和分離器；所述管殼反應(yīng)器殼體內(nèi)通過上隔板分隔成上部混合腔和下部反應(yīng)腔，反應(yīng)腔內(nèi)設(shè)有反應(yīng)管，反應(yīng)管的上端穿過上隔板與混合腔連通，反應(yīng)管和混合腔內(nèi)分別填充有催化劑，內(nèi)填充有催化劑，反應(yīng)腔側(cè)壁設(shè)有與之連通的進(jìn)水口、蒸氣出水口和混合氣出口，混合腔側(cè)壁設(shè)有與之連通的進(jìn)氣口；所述冷卻室的一端與蒸氣出水口連通，另一端與制氫裝置連通，所述冷卻室冷凝的水蒸氣作為電解質(zhì)補(bǔ)充到制氫裝置中，所述制氫裝置的出氣端與進(jìn)氣口連通；所述分離器分別與混合氣出口和進(jìn)水口連通，分離器用于分離甲醇和水，分離的水作為冷源補(bǔ)充到反應(yīng)腔中。

3、進(jìn)一步的是，所述冷卻室內(nèi)設(shè)有一換熱器，所述冷卻室和制氫裝置之間設(shè)有一個(gè)電解質(zhì)儲(chǔ)罐，用于存儲(chǔ)冷凝后的水蒸氣。

4、進(jìn)一步的是，電解質(zhì)儲(chǔ)罐為恒溫罐，其內(nèi)部電解質(zhì)溫度為60～80℃。

5、進(jìn)一步的是，所述反應(yīng)管內(nèi)增設(shè)至少一層過濾網(wǎng)。

6、進(jìn)一步的是，所述管殼反應(yīng)器殼體的內(nèi)徑與長(zhǎng)度比為1：1.6。

7、進(jìn)一步的是，所述反應(yīng)管內(nèi)徑為42～47mm。

8、進(jìn)一步的是，所述催化劑為雙金屬固溶體氧化物催化劑zno-zro2。

9、本發(fā)明的有益效果為：

10、1、本發(fā)明利用管殼反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)二氧化碳加氫反應(yīng)，冷卻室與制氫裝置的聯(lián)動(dòng)利用冷凝水蒸氣作為電解質(zhì)，以及利用分離器分離甲醇和水，并將分離的水循環(huán)用作反應(yīng)腔的冷源。一方面提高制氫效率，降低能源消耗，另一方面為反應(yīng)腔提供更穩(wěn)定的冷源，保障反應(yīng)的穩(wěn)定進(jìn)行。

11、2、本發(fā)明通過在反應(yīng)管內(nèi)增設(shè)一層或多層過濾網(wǎng)，以防止催化劑在反應(yīng)過程中流失或混合不均勻，同時(shí)提高反應(yīng)效率。

12、3、本發(fā)明通過在冷卻室和制氫裝置之間增加一個(gè)電解質(zhì)儲(chǔ)罐，用于存儲(chǔ)冷凝后的水蒸氣，并通過自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)制氫裝置的需求，定時(shí)或定量向制氫裝置補(bǔ)充電解質(zhì)。

技術(shù)特征：

1.一種二氧化碳加氫制備甲醇的反應(yīng)器，其特征在于，包括管殼反應(yīng)器殼體(1)、冷卻室(2)、制氫裝置(3)和分離器(4)；

2.按照權(quán)利要求1所述的二氧化碳加氫制備甲醇的反應(yīng)器，其特征在于，所述冷卻室(2)內(nèi)設(shè)有一換熱器(14)，所述冷卻室(2)和制氫裝置(3)之間設(shè)有一個(gè)電解質(zhì)儲(chǔ)罐(15)，用于存儲(chǔ)冷凝后的水蒸氣。

3.按照權(quán)利要求2所述的二氧化碳加氫制備甲醇的反應(yīng)器，其特征在于，電解質(zhì)儲(chǔ)罐(15)為恒溫罐，其內(nèi)部電解質(zhì)溫度為60～80℃。

4.按照權(quán)利要求1所述的二氧化碳加氫制備甲醇的反應(yīng)器，其特征在于，所述反應(yīng)管(8)內(nèi)增設(shè)至少一層過濾網(wǎng)(16)。

5.按照權(quán)利要求1所述的二氧化碳加氫制備甲醇的反應(yīng)器，其特征在于，所述管殼反應(yīng)器殼體(1)的內(nèi)徑與長(zhǎng)度比為1：1.6。

6.按照權(quán)利要求1所述的二氧化碳加氫制備甲醇的反應(yīng)器，其特征在于，所述反應(yīng)管(8)內(nèi)徑為42～47mm。

7.按照權(quán)利要求1所述的二氧化碳加氫制備甲醇的反應(yīng)器，其特征在于，所述催化劑(9)為雙金屬固溶體氧化物催化劑zno-zro2。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種二氧化碳加氫制備甲醇的反應(yīng)器，包括管殼反應(yīng)器殼體，冷卻室、制氫裝置和分離器；所述管殼反應(yīng)器殼體內(nèi)通過上隔板分隔成上部混合腔和下部反應(yīng)腔，反應(yīng)腔內(nèi)設(shè)有反應(yīng)管，反應(yīng)管的上端穿過上隔板與混合腔連通，反應(yīng)管和混合腔內(nèi)分別填充有催化劑，內(nèi)填充有催化劑，反應(yīng)腔側(cè)壁設(shè)有與之連通的進(jìn)水口、蒸氣出水口和混合氣出口，混合腔側(cè)壁設(shè)有與之連通的進(jìn)氣口；本發(fā)明利用管殼反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)二氧化碳加氫反應(yīng)，冷卻室與制氫裝置的聯(lián)動(dòng)利用冷凝水蒸氣作為電解質(zhì)，以及利用分離器分離甲醇和水，并將分離的水循環(huán)用作反應(yīng)腔的冷源。一方面提高制氫效率，降低能源消耗，另一方面為反應(yīng)腔提供更穩(wěn)定的冷源，保障反應(yīng)的穩(wěn)定進(jìn)行。

技術(shù)研發(fā)人員：蔣澤,王天亮,任遠(yuǎn),侯文輝,王鑫,孫玉,白慶業(yè),王海斌,王林珂,馮璐璐
受保護(hù)的技術(shù)使用者：陜西鼎基能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14