CN108160011B - 一种涓流床反应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及化工实验装置设计领域，特别涉及一种涓流床反应器，包括反应管本体、第一电加热炉、第二电加热炉、出料段、压盖、催化剂床层、混合预热器和收集再分布器，由于混合预热器上的凹槽和菱形突面，增大了热交换面积和物料湍流，加之实心体的蓄热功能，使物料很容易达到工艺要求的温度，而收集再分布器将物料汇集到反应管中心，使混合预热好的物流正好落到催化剂床层中心。本发明提供了一种新型涓流床反应器，把预热、混合、分布功能整合在一起，进而提高物料预热温度控制精度，使物料混合均匀、催化剂充分润湿。

Description

一种涓流床反应器

技术领域

本发明涉及化工实验装置设计领域，特别涉及一种涓流床反应器。

背景技术

化工试验装置领域中有一类反应器为涓流床反应器，又称滴流床反应器，它是能使气体和液体并流通过颗粒状固体催化剂床层，以进行气、液、固相反应过程的一种反应器。液体向下流动，以一种很薄的液膜形式通过固体催化剂填料，为分散相，而连续气相以并流或逆流的形式流动，但正常的操作方式是气流和液流并流向下流动，以进行气液固相反应过程的一种反应器。由于液体流量小，在床层中形成滴流状或涓涓细流，故称为滴流床或涓流床反应器。这种反应器对石油加工中的加氢反应特别有利。

通常情况下，反应要求物料在进入催化剂床层前要汽液进行混合，并预定到指定温度，进入催化剂床层要充分接触润湿催化剂，如此才能取得催化剂评价真实有效数据。现有技术做法是在涓流床外面设置一个预热器，反应原料先经过预热器加热到指定温度，然后再通入到涓流床反应器，依靠催化剂床层上部的填料或惰性颗粒状填充物进行混合后进入到催化剂床层进行反应。

目前市场上普遍使用的技术存在以下问题：(1)由于预热在反应器外进行，预热器到催化剂床层有经过管道、连接头等散热体，导致预热后物料到达催化剂床层很难保持原来的预热温度，即便将预热器、输料管、连接头等全部伴热或置于保温箱中，也存在加热死区和物料过冷、过热现象；(2)由于涓流床反应器的至少有两相以上原料参与反应，预热器存在较大缓冲区，导致两相物料无法按照工艺配比以活塞流形式连续流动，物料流动会出现“节涌流”现象，进而影响反应效果；(3)由于物料，尤其是液体物料在反应器中初始混合、分布不好，在固定床反应器中发生壁流、偏流、沟流，导致气液混合不匀，催化剂表面不能充分有效润湿，因此影响催化剂评价效果。基于以上情况，需要设计一种把预热、混合、分布功能整合在一起的涓流床反应器，进而解决物料预热温度控制精度不高、混合不均、催化剂润湿不充分问题。

发明内容

鉴于以上问题，本发明提供了一种新型涓流床反应器，把预热、混合、分布功能整合在一起，进而提高物料预热温度控制精度，使物料混合均匀、催化剂充分润湿。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明中一种涓流床反应器，包括反应管本体、第一电加热炉、第二电加热炉、出料段、压盖和催化剂床层，还包括混合预热器和收集再分布器，所述混合预热器设在最上端，所述混合预热器是实心圆钢，起到蓄热的作用，实心圆管相对空心圆管加热效率更高，温度分布均匀，避免局部加热过冷或过热，所述反应管本体设在混合预热器的下方，所述反应管本体与混合预热器连接在一起，本发明中选用反应管本体与混合预热器连接在一起的设计并配套高精度电加热炉，相对于外置预热器的现有技术，避免物料输送到反应器过程中造成热量损失，使物料预热温度易于精准控制。，所述压盖设置在混合预热器的外侧，所述第一电加热炉设在反应管本体的外围，所述第二电加热炉设在催化剂床层的外围，所述催化剂床层设在反应管本体的正下方，所述催化剂床层和反应管本体之间设有收集再分布器，所述收集再分布器的下部设有封板，所述收集再分布器为漏斗形状，与反应管内壁无缝焊接，相对于现有技术中常用的陶瓷球、玻璃球或金属丝网等，本收集再分布器能够将收集再分布器的作用是将从混合预热器流下来的物料汇集到反应管中心，使混合预热好的物流正好落到催化剂床层中心，防止出现壁流、偏流、沟流，有利于反应物料与催化剂充分接触；所述出料段设在反应器的最底端，所述压盖上带有阴螺纹，所述反应器本体上带有阳螺纹，所述压盖和反应器本体之间还设有密封垫，所述混合预热器的上部设置若干径向分布孔，所述混合预热器的下部是在实心圆钢表面沿轴向开若干螺旋凹槽，所述螺旋凹槽分两组，其中一组右旋，另一组左旋，两组所述螺旋凹槽相关交叉设置，结果是在圆钢表形成多个“菱形”突面，增大了热交换面积和物料湍流，加之实心体的蓄热功能，使物料很容易达到工艺要求的温度；所述混合预热器的螺旋凹槽开槽部分与反应管内壁紧密配合，形成错落有序的物流通道，物料在经过实心圆钢表面时，从最上部分流向下流动，先由径向分布孔实现初次分布，在经过由突起的“菱形”与反应管内壁形成的交错狭窄通道时，液体通过逐级分流、合流以及湍流作用，达到几何级高效混合。现对于现有技术中使用金属网的混合效果有了明显提升。

进一步的，所述混合预热器的实心圆钢部件是经数控机床加工而成，这样做的目的：一是减少死角和物料滞留；二是有利于物流顺畅；三是实体有蓄热作用，有利于提高加热效率；四是便于拆装、更换。

进一步的，所述收集再分布器的下部封板上开设若干小孔。

进一步的，所述密封垫为橡胶“O”型圈。现有技术中物料先在反应器外预热再通往反应器，因此进料口与反应器连接部件处理高温状态，所以进料管与反应器连接处只能选择硬密封，因硬密封在反复拆装过程中会造成磨损，时常发生泄漏事故，反应使用寿命短。，而本发明预热部件和加热部件都在进料连接口下方，经过此处的物料是冷物料，因而可以使用软密封方式，如橡胶“O”型圈，即可达理想密封效果，每次拆装只要更换“O”型圈，即可无限次重复使用反应器，既经济又耐用。

进一步的，所述压盖将反应管本体与混合预热器连接在一起。

进一步的，所述第一电加热炉为混合预热器提供热源。

进一步的，所述第二电加热炉为催化剂床层提供热源。

进一步的，所述第一电加热炉的预热温度由智能仪表或PLC设定和控制。

进一步的，所述密封垫还可以为平垫片。

本发明的优点和有益效果在于：提供了一种新型涓流床反应器，把预热、混合、分布功能整合在一起，进而提高物料预热温度控制精度，使物料混合均匀、催化剂充分润湿。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。

图1为涓流床反应器结构示意图。

附图标记说明

1.混合预热器2.密封件3.反应管本体4.第一电加热炉

5.收集再分布器6.第二电加热炉7.出料段8.压盖9.分布孔

10.催化剂床层

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

一种涓流床反应器，如图1所示，包括反应管本体3、第一电加热炉4、第二电加热炉6、出料段7、压盖8和催化剂床层10，还包括混合预热器1和收集再分布器5，混合预热器1设在最上端，混合预热器1是实心圆钢，经数控机床加工而成。反应管本体3设在混合预热器1的下方，反应管本体3与混合预热器1连接在一起，压盖8设置在混合预热器1的外侧，压盖8将反应管本体3与混合预热器1连接在一起，第一电加热炉4设在反应管本体3的外围，所述第二电加热炉6设在催化剂床层10的外围，第二电加热炉6为催化剂床层10提供热源。第一电加热炉4为混合预热器提供热源，预热温度由智能仪表设定和控制。催化剂床层10设在反应管本体3的正下方，催化剂床层10和反应管本体3之间还设有收集再分布器5，收集再分布器5的下部设有封板，封板上开设若干小孔。收集再分布器5为漏斗形状，与反应管内壁无缝焊接，收集再分布器5的作用是将物料汇集到反应管中心，使混合预热好的物流正好落到催化剂床层中心，防止出现壁流、偏流、沟流，有利于反应物料与催化剂充分接触；出料段7设在反应器的最底端，压盖8上带有阴螺纹，反应器本体3上带有阳螺纹，压盖8和反应器本体3之间还设有密封垫2，密封垫2为橡胶“O”型圈，主要起到密封作用。混合预热器1的上部设置若干径向分布孔9，所述混合预热器1的下部是在实心圆钢表面沿轴向开若干螺旋凹槽，螺旋凹槽分两组，其中一组右旋，另一组左旋，两组螺旋凹槽相关交叉设置，结果是在圆钢表形成多个“菱形”突面，增大了热交换面积和物料湍流，加之实心体的蓄热功能，使物料很容易达到工艺要求的温度；混合预热器1的螺旋凹槽开槽部分与反应管内壁紧密配合，形成错落有序的物流通道。

实施例2

一种涓流床反应器，如图1所示，包括反应管本体3、第一电加热炉4、第二电加热炉6、出料段7、压盖8和催化剂床层10，还包括混合预热器1和收集再分布器5，混合预热器1设在最上端，混合预热器1是实心圆钢，经数控机床加工而成，这样做的目的：一是减少死角和物料滞留；二是有利于物流顺畅；三是实体有蓄热作用，有利于提高加热效率。反应管本体3设在混合预热器1的下方，反应管本体3与混合预热器1连接在一起，压盖8设置在混合预热器1的外侧，压盖8将反应管本体3与混合预热器1连接在一起，第一电加热炉4设在反应管本体3的外围，所述第二电加热炉6设在催化剂床层10的外围，第二电加热炉6为催化剂床层10提供热源。第一电加热炉4为混合预热器提供热源，预热温度由PLC设定和控制。催化剂床层10设在反应管本体3的正下方，催化剂床层10和反应管本体3之间还设有收集再分布器5，收集再分布器5的下部设有封板，封板上开设若干小孔。收集再分布器5为漏斗形状，与反应管内壁无缝焊接，收集再分布器5的作用是将物料汇集到反应管中心，使混合预热好的物流正好落到催化剂床层中心，防止出现壁流、偏流、沟流，有利于反应物料与催化剂充分接触；出料段7设在反应器的最底端，压盖8上带有阴螺纹，反应器本体3上带有阳螺纹，压盖8和反应器本体3之间还设有密封垫2，密封垫2为无石棉密封垫片。混合预热器1的上部设置若干径向分布孔9，所述混合预热器1的下部是在实心圆钢表面沿轴向开若干螺旋凹槽，螺旋凹槽分两组，其中一组右旋，另一组左旋，两组螺旋凹槽相关交叉设置，结果是在圆钢表形成多个“菱形”突面，增大了热交换面积和物料湍流，加之实心体的蓄热功能，使物料很容易达到工艺要求的温度；混合预热器1的螺旋凹槽开槽部分与反应管内壁紧密配合，形成错落有序的物流通道。

从加料口来的气、液物料沿混合预热器1上部垂直通道下来至径向分布孔9分配若干流股，然后各流股溢流至混合预热器1下部螺旋凹槽和“菱形”突起与反应管内壁间隙形成的若干混合单元，在物流依次流经混合单元时，使二股或多股流体产生切割、剪切、旋转和重新混合，达到流体之间良好分散和充分混合的目的。由于混合预热器1及收集再分布器5与催化剂床层10三者同在一个反应管内，依次物料流向垂直排布，无缝衔接，因此，混合、预热好的物料不会出现相分离或预热温度偏差。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种涓流床反应器，包括反应管本体、第一电加热炉、第二电加热炉、出料段、压盖和催化剂床层，其特征在于，还包括混合预热器和收集再分布器，所述混合预热器设在最上端，所述混合预热器是实心圆钢，所述反应管本体设在混合预热器的下方，所述反应管本体与混合预热器连接在一起，所述混合预热器通过压盖与反应器本体连接在一起，所述压盖和反应器本体之间还设有密封垫，所述混合预热器的上部设置若干径向分布孔，所述混合预热器的下部是在实心圆钢表面沿轴向开若干螺旋凹槽，所述螺旋凹槽分两组，其中一组右旋，另一组左旋，两组所述螺旋凹槽相关交叉设置，在圆钢表面成多个“菱形”突面，所述混合预热器的螺旋凹槽开槽部分与反应管内壁紧密配合，形成错落有序的物流通道，所述第一电加热炉设在反应管本体的外围，所述第二电加热炉设在催化剂床层的外围，所述催化剂床层设在反应管本体的正下方，所述催化剂床层和反应管本体之间还设有收集再分布器，所述收集再分布器为漏斗状，与反应管内壁无缝焊接，所述出料段设在反应器的最底端。

2.根据权利要求1所述的一种涓流床反应器，其特征在于，所述混合预热器的实心圆钢部件是经数控中心加工而成。

3.根据权利要求1所述的一种涓流床反应器，其特征在于，所述收集再分布器的下部设有封板，所述收集再分布器的下部封板上开设若干小孔。

4.根据权利要求1所述的一种涓流床反应器，其特征在于，所述密封垫为橡胶“O”型圈或平垫，起到密封作用。

5.根据权利要求1所述的一种涓流床反应器，其特征在于，所述第一电加热炉为混合预热器提供热源。

6.根据权利要求1所述的一种涓流床反应器，其特征在于，所述第二电加热炉为催化剂床层提供热源。

7.根据权利要求1所述的一种涓流床反应器，其特征在于，所述第一电加热炉和第二电加热炉的加热温度由智能仪表或PLC分别设定和控制。

8.根据权利要求1所述的一种涓流床反应器，其特征在于，所述压盖上带有阴螺纹，所述反应器本体上带有阳螺纹，所述压盖和反应器本体通过螺纹连接。