本申请涉及化工反应设备，具体涉及一种以co2为原料合成甲醇的反应器。
背景技术：
1、固定床催化反应器是化学工业中常用的设备，被广泛应用于甲醇合成、氨合成、一氧化碳变换、有机化合物加氢、二甲醚合成、液体燃料合成、环氧乙烷合成等可逆放热催化反应中。固定床催化反应器根据换热方式可以分为绝热式和连续换热式。多段绝热式催化反应器可分为直接冷激式和间接换热式。连续换热式催化反应器可分为外冷式和内冷式。外冷式催化反应器的催化剂装填于管内，管外为换热介质，因此外冷式催化反应器也称管壳外冷式。对于内冷式催化反应器，催化剂装填在管间，管内为未反应的气体。
2、其中，多段绝热段间接冷激式反应器中，多段为绝热反应，段间移热采用原料气冷激方式。该类反应器生产能力大，结构简单，容易制造，但催化床温度分布不够理想，反应器操作和温度控制难度大，气体返混严重，转化率低。管壳外冷式催化反应器中，催化床层温度平稳，操作方便，回收能量合理。但该反应器的单塔生产能力低，反应器催化床存在严重壁效应，影响催化剂时空产率。
3、甲醇作为重要的化工原料，可以作为一次原料用于生产甲醛、醋酸、甲基叔丁基醚等多种化工产品。并且，甲醇在新兴领域的应用也在不断扩展，例如，利用甲醇为原料的甲醇制烯烃、甲醇生产汽油、甲醇制取芳烃等。因此，提高甲醇的转化率具有重要意义。二氧化碳加氢可以用于制取甲醇。二氧化碳加氢在催化剂的作用下可以在制备甲醇设备内生成甲醇。在制备甲醇的过程中，原料氢一般来源于电解水制氢。氢气中含有部分氧气。然而，相关技术制备甲醇的设备中，氧气的存在容易导致催化剂失活，此外，co2反应活性较差，相较于传统的合成气制甲醇技术，存在单程甲醇收率较低的问题。
技术实现思路
1、本申请提供一种以co2为原料合成甲醇的反应器，可以解决原料气导致的甲醇合成催化剂易失活、甲醇的收率低的问题。
2、本申请提供一种以co2为原料合成甲醇的反应器，沿竖直方向向下，依次包括上封头、立式筒体和下封头，所述立式筒体自上而下依次设有脱氧段、管壳合成段和副产物转化段，所述脱氧段、所述管壳合成段和所述副产物转化段相连通，反应气自上而下依次通过所述脱氧段、所述管壳合成段和所述副产物转化段；
3、其中，反应气在所述脱氧段内通过h2和o2反应脱除o2，脱氧后的反应气在所述管壳合成段内反应生成甲醇和副产物，通过所述管壳合成段出来的反应气进入副产物转化段继续合成甲醇，其中，所述副产物在所述副产物转化段被分解，以生成甲醇。
4、本申请实施例的以co2为原料合成甲醇的反应器，可以通过脱氧段去除o2以避免o2的存在导致甲醇合成催化剂失活，影响管壳合成段内的反应效果，从而影响甲醇产量。通过副产物转化段可以使管壳合成段产生的副产物转化为甲醇，并使未转化的反应气进一步转化为甲醇，以提高甲醇的选择性和转化率，从而反应气通过本申请的以co2为原料合成甲醇的反应器可以生成较高产量的甲醇。
5、综上，本申请的甲醇反应器可以通过脱氧段进行除氧，以避免o2存在使甲醇合成催化剂失活而影响管壳合成段内的甲醇转化率和选择性的可能性。并且在副产物转化段可以对管壳合成段产生的副产物进行转换，可以再次合成甲醇，以更有效地提高甲醇的收率，降低副产物的生成。
6、根据本申请的一个实施例，所述脱氧段设有脱氧催化剂，所述反应气中的h2和o2在脱氧催化剂上发生反应脱除o2。
7、根据本申请的一个实施例，所述立式筒体包括第一筒体，所述管壳合成段设有上管板、下管板和换热管，所述换热管通过所述上管板和所述下管板固定，所述换热管内为管程，所述管程内装填有甲醇合成催化剂，脱氧后的反应气在所述甲醇合成催化剂上发生反应生成甲醇和副产物。
8、根据本申请的一个实施例，沿所述竖直方向，所述换热管位于所述上管板和所述下管板之间。
9、根据本申请的一个实施例，所述副产物转化段设有副产物转化催化剂，从所述管壳合成段出来的反应气进入副产物转化段继续合成甲醇，所述副产物转化催化剂将所述副产物进行分解，以生成甲醇。
10、根据本申请的一个实施例，所述管壳合成段还设有壳程，所述壳程内设有移热锅炉水，所述移热锅炉水转移所述管程产生的热量以副产蒸汽。
11、根据本申请的一个实施例，所述壳程设有锅炉水入口和蒸汽出口，其中，所述蒸汽出口位于所述锅炉水入口上方。
12、根据本申请的一个实施例，所述上封头上设有反应气入口，所述上封头内设有气体分布器，所述反应气从所述反应气入口进入所述立式筒体后，经过所述气体分布器后均匀流向所述脱氧段。
13、根据本申请的一个实施例，所述下封头设有反应气出口，经过所述副产物转化段的反应气通过所述反应气出口流出。
14、根据本申请的一个实施例，所述下封头设有催化剂卸出口，失活的催化剂通过所述催化剂卸出口卸出。
15、除了上面所描述的本实用新型实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本实用新型实施例提供的以co2为原料合成甲醇的反应器所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作进一步详细的说明。
1.一种以co2为原料合成甲醇的反应器，其特征在于，沿竖直方向向下，依次包括上封头、立式筒体和下封头，所述立式筒体自上而下依次设有脱氧段、管壳合成段和副产物转化段，所述脱氧段、所述管壳合成段和所述副产物转化段相连通，反应气自上而下依次通过所述脱氧段、所述管壳合成段和所述副产物转化段；
2.根据权利要求1所述的以co2为原料合成甲醇的反应器，其特征在于，所述脱氧段设有脱氧催化剂，所述反应气中的h2和o2在脱氧催化剂上发生反应脱除o2。
3.根据权利要求1所述的以co2为原料合成甲醇的反应器，其特征在于，所述管壳合成段设有上管板、下管板和换热管，所述换热管通过所述上管板和所述下管板固定，所述换热管内为管程，所述管程内装填有甲醇合成催化剂，脱氧后的反应气在所述甲醇合成催化剂上发生反应生成甲醇和副产物。
4.根据权利要求3所述的以co2为原料合成甲醇的反应器，其特征在于，沿所述竖直方向，所述换热管位于所述上管板和所述下管板之间。
5.根据权利要求1所述的以co2为原料合成甲醇的反应器，其特征在于，所述副产物转化段设有副产物转化催化剂，从所述管壳合成段出来的反应气进入副产物转化段继续合成甲醇，所述副产物转化催化剂将所述副产物进行分解，以生成甲醇。
6.根据权利要求3所述的以co2为原料合成甲醇的反应器，其特征在于，所述管壳合成段还设有壳程，所述壳程内设有移热锅炉水，所述移热锅炉水转移所述管程产生的热量以副产蒸汽。
7.根据权利要求6所述的以co2为原料合成甲醇的反应器，其特征在于，所述壳程设有锅炉水入口和蒸汽出口，其中，所述蒸汽出口位于所述锅炉水入口上方。
8.根据权利要求1所述的以co2为原料合成甲醇的反应器，其特征在于，所述上封头上设有反应气入口，所述上封头内设有气体分布器，所述反应气从所述反应气入口进入所述立式筒体后，经过所述气体分布器后均匀流向所述脱氧段。
9.根据权利要求1所述的以co2为原料合成甲醇的反应器，其特征在于，所述下封头设有反应气出口，经过所述副产物转化段的反应气通过所述反应气出口流出。
10.根据权利要求1所述的以co2为原料合成甲醇的反应器，其特征在于，所述下封头设有催化剂卸出口，失活的催化剂通过所述催化剂卸出口卸出。
