CN100345621C - 一种用于催化反应研究的反应器 - Google Patents

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Abstract

一种用于催化反应研究的反应器由釜盖(2)、釜体(1)、反应物入口(14)、产物出口(20)、测温口(15)、马达传动轴(11)、桨叶(8)、催化剂转环组成，釜体(1)是U字形，在釜盖(2)上有反应物入口(14)和测温口(15)，在釜体(1)底部有产物出口(20)，马达传动轴(11)通过釜盖(2)伸入U字形釜体(1)内，桨叶(23)固定在马达传动轴(11)上，催化剂转环由上压板(5)，下压板(22)，内筛网(16)、外筛网(18)组成，并位于U字形釜体(1)内，内筛网(16)、外筛网(18)位于上压板(5)和下压板(22)之间，上压板(5)和下压板(22)与马达传动轴(11)固定，上压板(5)与桨叶(8)相连。本发明具有装载大量的催化剂，减少催化剂的评价周期。用于含重质组分的反应，结构简单，使用寿命长的优点。

Description

一种用于催化反应研究的反应器
技术领域：
本发明属于一种反应器，具体地说涉及一种用于催化反应研究的反应器。
背景技术：
实验室进行非均相催化反应研究时，通常在固定床反应器中进行。催化剂装入反应器中，反应物从上部进入，下部流出，经过催化剂床层。在催化剂的作用下，反应物转化为产物。
但是固定床反应器具有以下缺点：(1)对于颗粒较大的催化剂，由于反应器管壁与颗粒的间隙较大，使一部分反应物不与催化剂接触而沿管壁流出，从而得不到真实的反应结果。(2)在反应动力学研究中，需要考察反应组分、温度与反应速率之间的关系。沿着催化剂床层反应物逐步转化，反应热陆续释放，因而沿着催化剂床层温度及反应物浓度在逐渐变化，在反应器出口处得到的是不同反应物浓度及反应温度对反应速率连续作用的积分结果，得不到一定温度及浓度下的催化剂的反应速率。
因而，为了解决固定床反应器不能评价较大颗粒催化剂及其具有积分效应这一问题，设计出两种无梯度反应器用于评价较大颗粒催化剂，并进行催化反应动力学研究。
1.转篮式无梯度反应器
第一种是转篮式无梯度反应器，卡伯力(Carberry)教授发明的催化剂运动的反应器。在这种反应器中，催化剂被装入两个或四个篮筐中，篮筐在反应物中旋转。类似搅拌叶片的高速旋转篮筐带动催化剂搅动反应物，使反应器内流体相中的浓度及温度趋于均匀。
然而，转篮式无梯度反应器，具有以下缺点：
(1)由于只有两个或四个篮筐，故催化剂的装量受到限制，只能装少量的催化剂，延长了催化剂的评选周期。
(2)只有两个或四个篮筐，因而反应器内的自由空间太大，在自由空间对反应过程产生影响的反应中，不易使用。
2.伯体(Berty)无梯度反应器
第二种是Berty无梯度反应器，伯体(Berty)博士发明的催化剂处于固定位置的反应器。在这种反应器中，催化剂装入催化剂筐中，位于催化剂下方的螺旋桨推动流体从下向上快速通过催化剂床层。高速流动的流体在反应器内引起强烈的混合，使反应器内的浓度梯度及温度梯度降到最小。
Berty无梯度反应器，具有以下缺点：
(1)由于螺旋桨在反应器的下部，反应产物易通过传动轴承流入旋转轴的套管中去。而易凝固的重质组分，会在套管中凝固，进而阻碍搅拌轴的正常旋转，故不适合产物中含重质组分的反应，如费托合成反应。
(2)由于电机及传动装置在反应器的下部，若电机及传动装置出现问题，则只有停止反应，卸开反应器进行处理，这会中断评价催化剂寿命的长期运行实验。
发明内容：
本发明的目的是提供一种能应用于产物中含重质组分的反应，能装载较多催化剂，使用寿命长的反应器。
本发明的目的是这样实现的：它是由釜盖、釜体、反应物入口、产物出口、测温口、马达传动轴、桨叶、催化剂转环组成，其特征在于所述的釜体是U字形，在釜盖上有反应物入口和测温口，在釜体底部有产物出口，马达传动轴通过釜盖伸入U字形釜内，桨叶固定在马达传动轴上，催化剂转环由下压板，上压板，内筛网、外筛网组成，并位于U字形釜体内，内筛网、外筛网位于上压板和下压板之间，上压板和下压板与马达传动轴固定，上压板与桨叶相连。
如上所述的马达传动轴通过安装于釜盖上的轴承固定于釜盖上。
如上所述的上压板与桨叶由连接件相连。
如上所述的下压板和上压板由螺栓连接。
如上所述的内筛网和外筛网是由烧结金属网制成，
如上所述的外筛网的网孔直径大于内筛网的网孔直径
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)可用于工业原颗粒催化剂的反应。
(2)可装载大量的催化剂，减少催化剂的评价周期。
(3)可应用于产物中含重质组分的反应，如费托合成反应。
(4)可用于气固反应也可用于气液固反应，具有应用范围广的特点。
(5)结构简单，使用寿命长。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作详细描述。
图1为本发明的反应器的剖面图。
图2为本发明的桨叶的俯视图。
图3为本发明的桨叶的侧视图。
图4为本发明的反应器中连接件的结构剖面图。
图5为本发明的上压板的结构剖面图。
图6为本发明的下压板的结构剖面图
如图所示，U字形釜体1及釜盖2由螺栓3连接，U字形釜体1及釜盖2间的密封环4被压紧以保证反应器的密封。釜盖2的中心有一个马达传动轴孔，马达传动轴11从此孔下伸进入反应器中，马达传动轴11在反应器外由轴承12、延长管10支撑；桨叶8上有四个平直叶片23，分布在对面的两个叶片23上每个分别有两个螺栓孔19；桨叶8的圆桶上分布四个螺栓孔9，一面2个，呈对称分布，桨叶8由紧固螺丝通过孔9固定在马达传动轴11上，连接件7为一片状，上面分布4个螺栓孔19，上压板5由筋24、凹槽25和内孔26组成，凹槽25上面均匀分布4个螺栓孔7。下压板22由筋24、凹槽25和内孔27组成，内孔27比上压板5的内孔26小，马达传动轴11上套有上压板5，两个连接片13将上压板5和桨叶8用固定螺丝19连接，马达传动轴11下端由下螺栓21将下压板22托起。外筛网18和内筛网16位于上压板5和下压板22的凹槽25内，外筛网18比内筛网16的网孔直径大，外筛网18和内筛网16的环隙间有催化剂17，上压板5和下压板22依靠四个螺栓连接件7、螺母6连接。釜盖2上有一个孔为反应物入口14，另一个孔是测温孔15。此结构保证桨叶8推动流体自内向外通过薄的催化剂床17，釜体1底部上有产物出口20。

Claims (6)

1.一种用于催化反应研究的反应器是由釜盖(2)、釜体(1)、反应物入口(14)、产物出口(20)、测温口(15)、马达传动轴(11)、桨叶(8)、催化剂转环组成，其特征在于所述的釜体(1)是U字形，在釜盖(2)上有反应物入口(14)和测温口(15)，在釜体(1)底部有产物出口(20)，马达传动轴(11)通过釜盖(2)伸入U字形釜体(1)内，桨叶(23)固定在马达传动轴(11)上，催化剂转环由上压板(5)，下压板(22)，内筛网(16)、外筛网(18)组成，并位于U字形釜体(1)内，内筛网(16)、外筛网(18)位于上压板(5)和下压板(22)之间，上压板(5)和下压板(22)与马达传动轴(11)固定，上压板(5)与桨叶(8)相连。
2、如权利要求1所述的一种用于催化反应研究的反应器，其特征在于所述的马达传动轴(11)通过安装于釜盖(2)上的轴承(12)固定于釜盖(2)上。
3、如权利要求1所述的一种用于催化反应研究的反应器，其特征在于所述的上压板(5)与桨叶(8)由连接件(13)相连。
4、如权利要求1所述的一种用于催化反应研究的反应器，其特征在于所述的上压板(5)和下压板(22)由螺栓连接。
5、如权利要求1所述的一种用于催化反应研究的反应器，其特征在于所述的内筛网(16)和外筛网(18)是由烧结金属网制成。
6、如权利要求1所述的一种用于催化反应研究的反应器，其特征在于所述的外筛网(18)的网孔直径大于内筛网(16)的网孔直径。
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