反应系统的制作方法

1.本公开涉及合成反应技术领域，尤其涉及一种反应系统。


背景技术：

2.针对我国贫油富煤的能源结构特点，开发煤制化学品技术符合国家“煤代油”战略和煤炭清洁高效利用的政策。煤基合成气的定向催化转化是煤炭资源清洁高效利用的重要途径之一。合成气制异丁醇一直是该领域的研究热点。异丁醇目前主要由石油路线中丙烯羰基合成丁辛醇时作为副产品回收，主要用于合成增塑剂，其产能小市场缺口大。因此煤基合成气制异丁醇技术一旦实现工业化将带来巨大的经济效益和社会效益。
3.合成气制异丁醇反应压力一般在8.0～10.0mpa高压条件下进行，原料气由预混器混合后通入反应器中进行合成反应，反应后的产物通过分离罐进行分离，分离后的尾气会排放到外界，此时尾气中含有大量未反应完成的合成气，这部分合成气排放到外界会造成资源浪费。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种反应系统。
5.本公开提供了一种反应系统，包括：
6.反应装置，包括供反应气进入的反应气入口和用于供所述反应气在所述反应装置中反应生成的第一产物排出的第一产物出口；
7.分离装置，包括与所述第一产物出口连通的第一产物入口、用于供所述第一产物在所述分离装置中分离出的气体排出的气体出口以及用于供所述第一产物在所述分离装置中分离出的第二产物排出的第二产物出口；
8.气体处理装置，包括与所述气体出口连通的所述气体入口，所述气体处理装置用于脱除所述气体中的杂质气，脱除杂质气的气体通过所述气体处理装置的出口进入所述反应装置。
9.可选的，所述反应系统还包括进料装置和混合装置，所述混合装置的进口分别与所述进料装置的出口和所述气体处理装置的出口连通，所述混合装置的出口与所述反应气入口连通。
10.可选的，所述气体处理装置包括依次连接的脱除器、干燥器、第一缓冲罐、第一压缩机和第二缓冲罐；
11.所述脱除器的进口为所述气体入口，所述第二缓冲罐的出口与所述混合装置的进口连通。
12.可选的，所述气体处理装置还包括第一稳压阀，所述第一稳压阀设置在所述第二缓冲罐和所述混合装置之间。
13.可选的，所述进料装置包括依次连接的第三缓冲罐、第二压缩机和第四缓冲罐，所
述第三缓冲罐具有供所述反应气进入的进口，所述第四缓冲罐的出口与所述混合装置的进口连通。
14.可选的，所述进料装置还包括第二稳压阀，所述第二稳压阀设置在所述第四缓冲罐和所述混合装置之间。
15.可选的，所述反应系统还包括预热器，所述预热器位于所述混合装置和所述反应装置之间。
16.可选的，所述脱除器内部设置碱液喷淋口，所述碱液喷淋口喷出的碱液用于与所述杂质气反应，以使所述杂质气脱除。
17.可选的，所述脱除器连接有碱液罐，所述碱液罐与所述脱除器之间连接有用于输送碱液的泵体；
18.所述脱除器的底部连接有收集罐，所述收集罐用于收集所述碱液与所述杂质气反应生成的物料。
19.可选的，所述反应系统还包括流量控制器，所述流量控制器设置于与所述分离装置和所述气体处理装置之间的管路相连通的支路上，所述分离装置和所述气体处理装置之间的管路与所述流量控制器之间具有设于所述支路上的背压阀。
20.本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
21.本公开实施例提供的反应系统包括反应装置、分离装置和气体处理装置，反应装置包括反应气入口和第一产物出口，反应气入口用于供反应气进入反应装置，且反应气在反应装置中发生反应生成第一产物，第一产物能够通过第一产物出口排出。分离装置包括第一产物入口、气体出口和第二产物出口，第一产物入口与第一产物出口连通，能够使第一产物通过第一产物出口和第一产物入口进入分离装置中，并通过分离装置分离出气体和第二产物，第二产物能够通过第二产物出口排出，气体能够通过气体出口排出。气体处理装置包括气体入口和气体处理装置的出口，气体入口与气体出口连通，能够使气体通过气体入口和气体出口进入气体处理装置中，气体处理装置用于脱除气体中的杂质气，脱除杂质气的气体通过气体处理装置的出口进入反应装置中再次反应。由于现有的反应气制得第二产物过程转化率比较低，主要是在分离装置分离出的气体中掺杂有杂质气和部分反应气，若部分反应气直接排放到外界会造成资源浪费。本公开通过气体处理装置能够将杂质气脱除，能够避免杂质气排放。而且本公开中脱除杂质气的气体中含有的反应气，该反应气能够再次进入反应装置中进行反应，能够提高反应气的利用率。
附图说明
22.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
23.为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为现有技术的结构示意图；
25.图2为本公开实施例所述反应系统的结构示意图。
26.其中，
27.1、反应装置；11、反应气入口；12、第一产物出口；2、分离装置；21、第一产物入口；22、气体出口；23、第二产物出口；3、气体处理装置；31、脱除器；311、气体入口；312、碱液喷淋口；32、第一压缩机；33、干燥器；34、第一缓冲罐；35、第二缓冲罐；36、第一稳压阀；37、碱液罐；38、泵体；39、收集罐；4、进料装置；41、第三缓冲罐；42、第二压缩机；43、第四缓冲罐；44、第二稳压阀；5、混合装置；6、预热器；7、流量控制器；8、背压阀；9、产品罐。
具体实施方式
28.为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
29.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
30.现有技术中，如图1所示，反应系统(也可以为小试固定床合成反应装置)主要是由高压合成气1a(压力》8.0mpa)和高压氮气7a(压力》8.0mpa，氮气作为稀释气和内标气)组成的原料气通入到高压预混罐2a中，此时的原料气必须是高压气体，低压的原料气难以利用，且该反应过程属于单程反应。在反应时，将高压合成气1a和高压氮气7a在高压预混罐2a中混合成混合气体，再将混合气体通入到预热器3a中进行预热，预热后的混合气体再进入反应器4a内进行合成反应，反应后的产物进入气液分离罐5a内进行气液分离，分离后的异丁醇产品通过产品罐6a进行收集，而分离后的尾气则直接排放到外界，此时尾气中含有大量未反应完成的合成气，这部分合成气排放到外界会造成资源浪费。
31.基于此，本实施例提供一种反应系统，能够提高合成气的利用率，避免资源浪费。
32.参照图2所示，本公开实施例提供了一种反应系统，包括反应装置1、分离装置2和气体处理装置3，反应装置1包括反应气入口11和第一产物出口12，反应气入口11用于供反应气进入反应装置1，且反应气在反应装置1中发生反应生成第一产物，第一产物能够通过第一产物出口12排出。分离装置2包括第一产物入口21、气体出口22和第二产物出口23，第一产物入口21与第一产物出口12连通，能够使第一产物通过第一产物出口12和第一产物入口21进入分离装置2中，并通过分离装置2分离出气体和第二产物，第二产物能够通过第二产物出口23排出，气体能够通过气体出口22排出。气体处理装置3包括气体入口311和气体处理装置的出口，气体入口311与气体出口22连通，能够使气体通过气体入口311和气体出口22进入气体处理装置3中，气体处理装置3用于脱除气体中的杂质气，脱除杂质气的气体通过气体处理装置3的出口进入反应装置1中再次反应。现有的反应气制得第二产物过程转化率比较低，主要是在分离装置2分离出的气体中掺杂有杂质气和部分反应气，若部分反应气直接排放到外界会造成资源浪费。本公开通过气体处理装置3能够将杂质气脱除，能够避免杂质气的排放，同时由于气体中减少了杂质气，也能提高气体在反应装置1的反应效率。而且本公开中脱除杂质气的气体中含有反应气，该部分反应气再次进入反应装置1中进行反应，能够提高反应气的利用率。
33.在一具体实施例中，现以反应气为由合成气和氮气混合而成的混合气为例对实用新型的一具体实施例进行说明，以使本实用新型清楚，其并非对本实用新型的限制，当然，
根据反应装置1所进行的反应需求，反应气也可以为其他气体或者其他反应介质(如反应液体或反应固体)，均在本技术的范围内，在此不做具体的限定。
34.进一步地，现以混合后的反应气通入反应装置1中进行合成异丁醇为例对实用新型的一具体实施例进行说明，以使本实用新型清楚，其并非对本实用新型的限制，当然，根据反应装置1内的条件(温度、压力、催化剂类型等)，在反应装置1中也可以进行合成其他醇类的反应。
35.需要说明的是，上述的反应系统可以在实验室的实验装置中进行，用来做合成异丁醇的实验。也可以在车间的生产设备中直接进行异丁醇的合成，一般情况下，还是先进行异丁醇合成实验，当各方面的条件都符合后，再大规模的进行异丁醇的合成。
36.在一些实施例中，将反应气通入反应装置1中进行合成反应，生产第一产物，然后将第一产物通入到分离装置2中进行分离，能够分离出气体和第二产物，该分离装置2为气液分离装置，气体包含杂质气和反应气，第二产物为异丁醇。然后将气体通入气体处理装置3中进行处理，由于气体处理装置3包括依次连接的脱除器31、干燥器33、第一缓冲罐34、第一压缩机32、第二缓冲罐35和第一稳压阀36，脱除器31的进口为气体入口311，进而气体通过气体入口311进入脱除器31中进行杂质气的脱除，由于杂质气为二氧化碳，因此脱除二氧化碳的气体进入至干燥器33中，且脱除二氧化碳的气体通过干燥器33干燥后进入至第一缓冲罐34中进行缓冲，缓冲后的脱除二氧化碳的气体再进入第一压缩机32中进行增压，增压后的脱除二氧化碳的气体再进入第二缓冲罐35中进行二次缓冲，二次缓冲后的脱除二氧化碳的气体通过第一稳压阀36进行稳压，减压到目标压力后，再使稳压后的脱除二氧化碳的气体进入混合装置5(该混合装置5为高压混合罐)中进行混合。
37.由于反应系统还包括进料装置4，而进料装置4包括依次连接的第三缓冲罐41、第二压缩机42、第四缓冲罐43和第二稳压阀44，原料气(即反应气)通过第三缓冲罐41的进口进入第三缓冲罐41中进行缓冲，缓冲后的原料气再进入第二压缩机42中进行增压，增压后的原料气进入至第四缓冲罐43中进行二次缓冲，二次缓冲后的原料气通过第二稳压阀44进行稳压，减压到目标压力后，再使稳压后的原料气进入混合装置5(该混合装置5为高压混合罐)中进行混合，此时在混合装置5中混合的是稳压后的脱除二氧化碳的气体以及稳压后的原料气，稳压后的脱除二氧化碳的气体以及稳压后的原料气在混合装置5中混合完成后通入预热器6中进行预热，预热后再进入反应装置1中进行合成反应，能够提高反应效率。整个过程能够对脱除二氧化碳的气体进行干燥、缓冲、增压和稳压，对原料气进行缓冲、增压和稳压，以符合反应的条件，最后送入到反应装置1中进行合成反应，制得异丁醇，进而提高合成气的利用率。同时异丁醇则通过与分离装置2连接的产品罐9收集。
38.其中，第一缓冲罐34和第三缓冲罐41为低压缓冲罐，第二缓冲罐35和第四缓冲罐43为高压缓冲罐。通过高、低压缓冲罐的设置，可以采用低压原料气(即低压反应气)进入第三缓冲罐41中缓冲，然后依次通过第二压缩机42压缩，第四缓冲罐43缓冲以及第二稳压阀44稳压，可以很好的稳定原料气的压力，能够保证进入混合装置5中的原料气的气压的稳定性。通过高、低压缓冲罐的设置，可以使干燥后的脱除二氧化碳的气体进入第一缓冲罐34中缓冲，然后依次通过第一压缩机32压缩，第二缓冲罐35缓冲以及第一稳压阀36稳压，可以很好的稳定脱除二氧化碳的气体的压力，能够保证进入混合装置5中的脱除二氧化碳的气体的气压与原料气的气压保持一致。
39.另外，干燥器33包括两个干燥体，脱除二氧化碳的气体能够通过两个干燥体进行干燥，能够提高脱除二氧化碳的气体的流量。
40.上述的脱除器31内部设置碱液喷淋口312，且碱液喷淋口312靠近脱除器31的顶部设置，通过碱液喷淋口312喷出的碱液与二氧化碳发生反应，能够脱除二氧化碳，避免二氧化碳重复进入反应装置1中，同时还能够通过碱液的通入量来实现二氧化碳脱除浓度的控制。
41.上述的脱除器31连接有碱液罐37，碱液罐37内部的碱液通过泵体38输送至脱除器31中，以使碱液与脱除器31内部的二氧化碳发生反应。同时脱除器31的底部连接有收集罐39，碱液与二氧化碳反应后的产生的物料流入至收集罐39中，通过收集罐39将物料收集。
42.在一些实施例中，反应系统还包括流量控制器7，流量控制器7设置于与分离装置2和气体处理装置3之间的管路相连通的支路上，分离装置2和气体处理装置3之间的管路与流量控制器7之间具有设于支路上的背压阀8，通过背压阀8的启闭控制是否经流量控制器7排出气体。当背压阀8打开时，通过流量控制器7的设置能够调节经过流量控制器7所在的支路排出气体的流量，从而实现控制进入气体处理装置3的气体流量，以调整并保证反应系统的压力。根据反应系统的压力，可以不排放气体，也可以排放气体，根据具体需求而定。若排放气体时，可以将排放的气体收集，收集后的气体可以通过外部的检测装置检测异丁醇合成时气体组分变化对催化剂性能的影响。
43.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
44.以上仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。