專利名稱：：氣相催化加氫脫氯反應裝置的制作方法
技術領域：
：本實用新型涉及一種氣相催化加氫脫氯的反應裝置，適用于常壓下氣相催化加氫脫氯的反應，尤其適用于四氯化碳氣相催化加氪脫氯生成氯仿。
背景技術：
：四氯化碳是甲烷氯化物生產(chǎn)的主要副產(chǎn)物。根據(jù)《關于消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書》，到2010年，中國將禁止生產(chǎn)和使用四氯化碳。因此，將四氯化碳轉化為相應消耗臭氧指數(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，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、工藝流程簡單，反應可在常壓下進行、易于實現(xiàn)工業(yè)化等優(yōu)點。四氯化碳加氫制氯仿主要的副產(chǎn)物為曱烷，反應的轉化率和生成氯仿的選擇性與反應溫度的關系很大。高溫有利于轉化率的提高，而較低的反應溫度有利于提高氯仿的選擇性。為了使反應具有適當?shù)霓D化率和選擇性，反應溫度通?？刂圃?0-120。C左右。另外，該反應具有一定的活化能，在反應初期需要加溫才能引發(fā)反應。由于上述特點，四氯化碳加氫制氯仿的反應一般是在管式反應器中進行的。引發(fā)反應需要的熱量和反應產(chǎn)生熱量的散發(fā)都由反應器管壁來承擔，因此，管式反應器的直徑不能太大。但是，直徑小的管式反應器在工業(yè)生產(chǎn)中是不利的，因為在工業(yè)生產(chǎn)中催化劑用量較大，這就需要很長的管式反應器。另外，從化學反應平衡移動的方向上看，由于反應原料從反應器的上端通入，產(chǎn)物從下部導出，直徑小長度大的管式反應器也是不利的。由于催化加氫反應是在固體催化劑的表面上進行的，參與反應的催化劑表面積及其表面狀況對催化反應動力學會產(chǎn)生顯著的影響。增大參與反應的催化劑表面積，可以提高反應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行反應氣體充分混合均勻后，由反應器入口以軸向方式經(jīng)過催化劑床層，并發(fā)生化學反應后，產(chǎn)物流向反應器出口。當催化劑用量較大時，這種裝置存在催化劑承受率不均勻，利用率不高，最上層催化劑易結焦失活等缺點；如果以增加反應器的內(nèi)徑來增大催化劑與反應物的接觸面積，又存在催化劑受熱不均勻，反應熱難以導出，反應溫度難以控制等問題。因此，有必要設計一套適用于四氯化碳氣相催化加氫脫氯的反應裝置，使催化劑床層均勻受熱，均勻反應，從而提高固體催化劑的利用率和反應效率，使之適用于工業(yè)化的生產(chǎn)。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種適用于四氯化碳氣相催化加氫脫氯的反應裝置，該裝置具有結構簡單、操作簡便、便于推廣應用、催化劑利用率高、運行成本低等優(yōu)點。為了實現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本實用新型提供的技術方案為一種用于四氯化碳氣固相催化加氫脫氯的反應裝置，該反應裝置包括圓柱形的反應器，在圓柱形反應器的中心處同軸嵌有出氣管；該圓柱形反應器包括預熱段和催化反應器，在預熱段上設置有入口，在預熱段和催化反應器之間設置有催化劑床層密封結構；該催化反應器包括外壁和內(nèi)壁；其中，在催化反應器外壁和圓柱形反應器內(nèi)壁之間設置有進氣通道，而且，催化反應器外壁和內(nèi)壁均設有一組氣孔。該進氣通道優(yōu)選由一個或若干的、位于催化反應器外壁和圓柱形反應器內(nèi)壁之間的圓弧形的狹縫構成。在上述的反應裝置中，出氣管與催化反應器的內(nèi)壁可以為一體結構。例如，在圓柱形反應器的中心處同軸設置一鋼管，該鋼管的上部可以作為出氣管，下部可以作為催化反應器的內(nèi)壁。這樣，催化劑床層設計成與圓柱形反應器同軸的環(huán)柱形，即在同軸的催化反應器和出口管之間填充固體催化劑顆粒，以達到理想的溫度分布和均勻的反應效果。在本發(fā)明的反應裝置中，催化反應器外壁和內(nèi)壁上的氣孔可以設計為按一定規(guī)律分布的氣孔，例如，氣孔可以如此設置，^使沿水平方向均勻對稱分布，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，使反應氣體混合物發(fā)生均勻的擴散，進入催化劑床層進行反應。反應氣體進入圓柱形容器后，首先進入預熱段進行預熱，然后經(jīng)進氣通道，通過催化反應器外壁上的開孔進入催化反應器內(nèi)，均勾地向固體催化劑表面擴散，發(fā)生反應生成產(chǎn)物，產(chǎn)物經(jīng)過催化反應器內(nèi)壁上的開孔進入出氣管集氣管路，從出口流出后進行處理。優(yōu)選地，催化反應器外壁和內(nèi)壁上的氣孔的直徑小于催化反應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)明的反應裝置中，還可以進一步包括設置在催化反應器內(nèi)的測溫裝置，該測溫裝置可以測量催化反應器內(nèi)催化劑床層的反應溫度。例如，在催化反應器內(nèi)設置熱電偶，并將該熱電偶與測溫儀相連，乂人而可測量催化反應器內(nèi)催化劑床層的反應溫度。在本發(fā)明的反應裝置中，關鍵部件為催化反應器和出氣管，催化反應器最好采用不銹鋼管制成，催化反應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器中心處。在本發(fā)明的反應裝置中，圓柱形反應器的內(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)明的反應裝置中，催化反應器上還可以設置有催化劑裝卸口，而且本發(fā)明的反應裝置可以包括兩個或兩個以上的并列i殳置的上述圓柱形反應器。本方面反應裝置的設計由于填充固體催化劑反應表面積大，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，提高了催化劑的反應效率。采用本發(fā)明的技術方案后，催化反應器的管壁開孔使反應氣體徑向流入催化反應器，均勻地擴散到催化劑床層發(fā)生化學反應，提高了反應速率和催化劑的利用率，反應溫度大體均勻分布，反應工藝條件較好掌握和控制。本發(fā)明的反應裝置從進氣、催化反應、出氣，整個反應路線設計合理、緊密，裝置整體配套性良好，結構簡單、操作簡便，且易于放大形成大規(guī)模生產(chǎn)裝置，便于推廣應用，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、反應效率等問題。圖1為氣固相催化加氫反應裝置示意圖；圖2為催化劑床層密封結構俯視圖中，l表示圓柱形反應器，2表示出氣管，3表示預熱段，4表示催化劑床層密封結構，5表示催化反應器，51表示催化反應器外壁，52表示催化反應器內(nèi)壁，6表示熱電偶，7表示入口，8表示催化劑裝卸口，9表示進氣通道具體實施方式如圖l和圖2所示，本實用新型的反應裝置包括圓柱形容器1和出氣管2，其中，出氣管2同軸嵌設于圓柱形反應器1的中心處；該圓柱形反應器l包括預熱段3和催化反應器5，在預熱段3上設置有入口7，在預熱段3和催化反應器5之間設置有催化劑床層密封結構4;催化反應器5包括外壁51和內(nèi)壁52;其中，在催化反應器外壁51和所述圓柱形反應器內(nèi)壁之間設置有進氣通道9，而且，催化反應器外壁51和內(nèi)壁52均設有一組氣孔。該氣孔是如此設置的，其沿水平方向均勻對稱分布，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器5中所裝填的催化劑的直徑。催化反應器5上設置有催化劑裝卸口8。其中，出氣管2與催化反應器內(nèi)壁52可以為一體結構。該反應裝置可以進一步包括設置在催化反應器內(nèi)的熱電偶6,其位于催化劑床層中心處，通過導線與測溫儀相連。圓柱形反應器1的內(nèi)徑可以為①50-200mm，長度為200-1000mm。出氣管2的內(nèi)徑與圓柱形反應器1的內(nèi)徑之比在0.1-0.5之間。實際在工業(yè)生產(chǎn)上，本發(fā)明的反應裝置通常包括兩個或兩個以上的并列設置的圓柱形反應器1。反應的過程大體如下反應氣體充分混合均勻后，由入口7進入圓柱形反應器1的預熱段3，在預熱段3經(jīng)過預熱后，經(jīng)進氣通道9、沿催化反應器外壁51上的開孔均勻擴散流入催化反應器5的催化劑床層進行反應，反應產(chǎn)物經(jīng)催化反應器內(nèi)壁52上的開孔流入出氣管2匯集流出。本實用新型裝置穩(wěn)定性好、操作靈活方便、投資成本少而且建造周期短，可廣泛應用于氣固相催化加氫領域。采用上述裝置進行氣固相催化加氬反應，四氯化-友為原料，Pt/Al^為催化劑，反應溫度10(TC,產(chǎn)能為15g四氯化碳/天克催化劑的條件下對催化劑活性進行考察，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權利要求1、一種用于四氯化碳氣固相催化加氫脫氯的反應裝置，該反應裝置包括圓柱形的反應器(1)，其特征在于，在所述圓柱形反應器(1)的中心處同軸嵌有出氣管(2)；所述的圓柱形反應器包括預熱段(3)和催化反應器(5)，在所述預熱段上設置有入口(7)，在所述預熱段和所述催化反應器之間設置有催化劑床層密封結構(4)；所述的催化反應器(5)包括外壁(51)和內(nèi)壁(52)；其中，在所述催化反應器外壁(51)和所述圓柱形反應器內(nèi)壁之間設置有進氣通道(9)，而且，所述催化反應器外壁(51)和內(nèi)壁(52)均設有一組氣孔。2、如權利要求1所述的反應裝置，其特征在于，所述的出氣管(2)和所述的催化反應器內(nèi)壁(52)為一體結構。3、如權利要求1所述的反應裝置，其特征在于，所述的氣孔是如此設置的，所述的氣孔沿水平方向均勻對稱分布，而且沿軸向方向該氣孔的分布密度是上疏下密。4、如權利要求3所述的反應裝置，其特征在于，所述氣孔的直徑小于所述催化反應器(5)中所裝填的催化劑的直徑。5、如權利要求1所述的反應裝置，其特征在于，所述的反應裝置進一步包括設置在所述催化反應器內(nèi)的測溫裝置(6)，該測溫裝置用于測量所述催化反應器內(nèi)催化劑床層的反應溫度。6、如權利要求1所述的反應裝置，其特征在于，所述的圓柱形反應器(l)的內(nèi)徑為①50-200mm，長度為200-1000mm。7、如權利要求1所述的反應裝置，其特征在于，所述出氣管(2)的內(nèi)徑與所述圓柱形反應器(1)的內(nèi)徑之比在0.1-0.5之間。8、如權利要求7所述的反應裝置，其特征在于，所述的催化反應器(5)上設置有催化劑裝卸口(8)。9、如權利要求1-8之一所述的反應裝置，其特征在于，所述的反應裝置包括兩個或兩個以上的并列設置的圓柱形反應器(1)。專利摘要本實用新型提供了一種用于四氯化碳氣固相催化加氫脫氯的反應裝置，該反應裝置包括圓柱形的反應器(1)，在所述圓柱形反應器(1)的中心處同軸嵌有出氣管(2)；圓柱形反應器包括預熱段(3)和催化反應器(5)，在預熱段上設置有入口(7)，在預熱段和催化反應器之間設置有催化劑床層密封結構(4)；催化反應器(5)包括外壁(51)和內(nèi)壁(52)；其中，在催化反應器外壁(51)和圓柱形反應器內(nèi)壁之間設置有進氣通道(9)，而且，催化反應器外壁(51)和內(nèi)壁(52)均設有一組氣孔。該裝置結構簡單，操作簡便，便于攤廣應用。文檔編號B01J8/02GK201308829SQ20082020154公開日2009年9月16日申請日期2008年10月7日優(yōu)先權日2008年10月7日發(fā)明者青賈,賈振華,剛陳,陳新滋,黎星術申請人:廣東理文化工研發(fā)有限公司