浅谈电加热固-气管式反应装置的应用

魏怡

(天津市化工设计院工艺设计部,天津300193)

浅谈电加热固-气管式反应装置的应用

魏怡

(天津市化工设计院工艺设计部,天津300193)

本装置涉及固相和气相在管式反应器中进行反应，在爆炸危险区域环境或非爆炸危险区域环境下采用安全电加热方式控制反应温度的管式反应装置。

爆炸危险区域环境；固气相直接反应；密闭电加热箱；控制温度

1 前言

反应装置加热方式多采用热容值比较大的介质进行热量交换如：热水、蒸汽、导热油和熔盐，这些加热载体都有各自温度使用范围的局限，而且很难或者不能相互转换，尤其是在常温到600℃范围内这些载体无一可用。电加热可控温度范围很宽，但属于明火，不能在爆炸危险区域环境下直接使用，由于以前固气相反应较少，所以一直没有人研制此种装置。

目前固相和气相反应多在釜式反应器中进行，但都必须选择一个合适的液体作载体，反应完毕后再进行分离，反应温度和压力受到载体的沸点和化学稳定性的限制。

通过采用密闭电加热箱的方式控制管内反应的温度，使管内的固相物料和气相物料在高温条件下顺利稳定反应，解决了管内物料从常温到高温的平稳过渡。

2 本装置的构成及应用

如图1、图2、图3、图4、图5所示，电加热固-气反应管式反应装置是在箱体(11)的前侧板上插入一个或多个反应器(12)如图6电加热固-气管式反应装置正视图，反应器(12)上设置气相进口(3)、气相出口（4)、惰性气进口(5)、惰性气出口（2)和温度与压力计口(1)，每个反应器(12)在箱体(11)前部设置进出料口（10），箱体的上侧设置放空口(6)、两侧设置接线口(7)、人孔(9)及进风口(8)；接线口(7)为电加热器的电缆进线用密封口。

本装置，采用密闭电加热箱的方式加热反应管，实现控制电加热器的电流来调节反应管内的温度，包括以下步骤：

如图1、图2、图3、图4、图5所示，打开反应管活动盖，把固相储料盒放入带导轨的反应器内，根据需要可以用惰性气体扫除空气，通过控制密闭电加热箱内的安全电加热的电流实现反应管内的温度稳定，达到设定温度开启气相使反应安全稳定进行。

采用上述装置，解决和克服了反应器内的温度从常温到高温（300～600℃及以上）的平稳过渡，实现了固相和气相在反应器内的高温环境下使反应能快速安全进行。

图3 电加热固-气管式反应装置俯视图

图4 电加热固-气管式反应装置俯视剖面图

图5 电加热固-气管式反应装置正视图

图5 电加热固-气管式反应装置正视图

当反应到达终点后停止反应气相通入，降温后取出生成产品的固相储料盒即得到合格粗产品。

实施举例：氢化锂电加热四个反应器的管式反应装置

反应温度、压力调节控制

固相含量（金属锂）：99%

气相进料（氢气）：98%

反应管内操作压力：0.01Mpa（G）

反应管内操作温度：热点温度560±10℃

基本化学反应：氢气与锂进行氢化反应生成氢化锂，主要化学反应式为：

2Li+H2→2 LiH。

检查四管装置的温度和压力仪表是否正常，打开四个反应器活动盖，把固相金属锂储料盒分别放入带导轨的反应器内，关闭活动盖，检查密闭完好后，用惰性气体氮气扫除空气，通过控制密闭电加热箱内的安全电加热的电流分别实现四个反应器内的温度稳定，达到设定温度后开启气相氢气，使反应安全稳定进行，当反应到达终点后停止反应气相氢气的通入，降温后取出生成产品的氢化锂固相储料盒即为合格粗制产品。

反应温度通常在550～570℃之间进行，温度过低反应难以完全进行，温度过高反应速度过快无法控制影响产品质量。在此操作条件下氢化锂纯度可以达到99%。

3 结论

本设备可在爆炸危险区域环境使用，填补了目前工业上没有高温电加热固气相直接反应的装置空白。例如：随着储氢新材料的发展和应用，有些金属氢化物是在高温条件下与氢气反应，固-气反应装置将会成为新材料发展的关键核心技术装备。

10.3969/j.issn.1008-1267.2015.03.022

TQ0515

C

1008-1267（2015）03-0058-03

2015-01-15