CN108311070B - 一种微通道反应板、气固反应器及气固反应系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种微通道反应板，所述微通道反应板（1）的其中一个表面上设有若干个蜂窝状排列的凸块（11），所述凸块（11）的周边形成了若干个凹陷微通道单元（12）；相邻的凸块（11）的周边形成的若干个凹陷的微通道单元（12）之间流体连通形成贯穿所述微通道反应板（1）的微通道（2）。本发明专利主要结合自然界的分形蜂巢构型来设计微通道反应器的微通道反应板即反应板，由于特殊构型加剧了流道内的分流、合流效应，增加湍动，使流体混合更均匀，强化传质传热,使催化剂和反应物的接触时间增长，增大反应物转化率和目标产物收率。

Description

一种微通道反应板、气固反应器及气固反应系统

技术领域

本发明属于化学工程反应装置领域，特别是涉及一种微通道反应板、气固反应器及反应系统。

背景技术

在能源化工领域，低碳烯烃是一类非常重要的高附加值基础化工原料，合成纤维、合成橡胶、合成塑料、高级润滑油、高碳醇和喷气燃料等很多产品都以其为基础原料，烯烃产业的发展水平和市场供需平衡情况直接影响着整个化学工业的发展水平和产业规模。传统的低碳烯烃主要是通过石脑油的蒸汽裂解和石油精炼的副产物得到，考虑到全球石油资源的不可再生性，以非石油路线为主，即利用煤炭、天然气资源直接或间接制备烯烃成为目前国内外研究的重点。

由于FTO(合成气直接制备烯烃)反应为强放热反应，且反应体系为气固两相，乃至气液固三相，目前化工商业化应用的管式固定床、循环流化床和鼓泡浆态床等反应器都存在着严重的传质和传热问题；并且对于FTO反应而言，过高的温度会是加快催化剂的失活，促进甲烷的生成，降低碳效。微反应器技术由于其良好的温控能力而为FTO反应的过程强化提供了一个新的机遇，尤其对于强吸热和强放热反应体系，可以减小传质和传热限制，调控反应进程，增大反应物转化率和目标产物的收率。并且，由于其轻便易携，可模块化组装，用于海上生产，可为小型工业气制油和大型海上气制油过程提供解决方案。

自B.B.Mandelbrot提出分形概念以来，受大自然启发而诞生的仿生分形理论受到了诸多行业的青睐。基于自然界的分形现象，Coppens等人提出了NICE(nature inspirechemical engineering)概念，指出依据自然启发来设计适合的分形结构能够有效的改善传热和传质，从而实现对催化反应过程的强化；与自然系统相比，NICE设计的体系还可调节温度、压力等变量，人为调控，实现收益最大化。同样的，大量研究表明，将分形结构应用于化学反应器以及化工装备的设计中可以有效地提高系统传热传质能力。自然界中的蜂巢是由一个个六边形单元组成的结构，其具有节省材料、减少能量耗散的特征，由正六边形拓扑而成的仿生结构具有数学上的分形特征，随着分形层数的增加，蜂巢单元总数有规律地增加。几何学中已经证明，可“均匀密铺”任意几何平面的正多边形只有正三角形、正四边形和正六边形，并且在密铺相同面积的前提下，正六边形具有最小的网络周长，即仿生管道网络具有最短的流道总长，这一特点可有效地降低流体网络系统阻力，强化输运能力。

目前，国内外对于分形结构用于微反应器的强化方面，大多数仅停留在传热的数值模拟的研究，针对于非均相催化反应器的过程强化，几乎没有相关研究。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种微通道反应板、气固反应器及反应系统，用于解决现有技术中的微通道反应板及反应器气固非均相反应时传热传质差以及反应物转化率低和目标产物收率低的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明是通过以下技术方案获得的。

一种微通道反应板，所述微通道反应板的其中一个表面上设有若干个蜂窝状排列的凸块，所述凸块的周边形成了若干个凹陷的微通道单元；相邻的凸块的周边形成的若干个凹陷的微通道单元之间流体连通形成贯穿所述微通道反应板的微通道。

在一个优选的实施例中，所述凸块的大小一致。

在一个优选的实施例中，所述凸块的横截面为正多边形或矩形。

在一个优选的实施例中，所述凸块的横截面为正三角形、正四边形和正六边形中的一种。

在一个优选的实施例中，所述微通道反应板采用金属材料。更为优选地，所述微通道反应板为铝合金或不锈钢材料，如不锈钢中的316L和314L。

本申请还公开了一种气固反应器，所述气固反应器包括中间反应板、第一金属盖板和上述所述的微通道反应板，所述中间反应板的一面上设有用于容置所述微通道反应板的凹槽，且所述中间反应板上设有两个贯穿的通孔，两个所述贯穿的通孔设于所述凹槽的两侧且与所述凹槽流体连通；所述第一金属盖板设于所述中间反应板上设有凹槽的一面的表面，用于对所述中间反应板盖合并密封。

在一个优选的实施例中，所述凹槽包括微通道反应板放置区和分别分布在所述微通道反应板放置区两侧的分布区和收集区。所述分布区和收集区的形状可以根据需要进行设定，本申请中，所述分布区和所述收集区均为三角形。

在一个优选的实施例中，所述通孔包括第一通孔和第二通孔；所述分布区与第一通孔流体连通；所述收集区与第二通孔流体连通。

在一个优选的实施例中，所述中间反应板上还设有凹槽状的预热渠道，所述预热渠道的两端分别与第一通孔和所述凹槽流体连通。所述预热渠道的走向可以根据需要进行确定，优选地，为了使得进入的气体的预热效果好，可以加大预热渠道面积，如渠道宽度和长度，在渠道宽度和长度确定的情况下，还可以通过设置成曲折状来扩大单位面积上的长度。

在一个优选的实施例中，所述中间反应板上还设有密封槽，所述密封槽环设于所述凹槽、通孔和所述预热渠道的外围。

在一个优选的实施例中，所述气固反应器还包括密封圈，所述密封圈设于所述密封槽内。

在一个优选的实施例中，所述中间反应板的边缘上设有第一安装通孔。

在一个优选的实施例中，所述第一金属盖板上设有贯穿的进气孔和出气孔，所述进气孔与一个通孔相对应设置，所述出气孔与另一个通孔相对应设置。

在一个优选的实施例中，第一金属盖板上设有第二安装通孔，所述第二安装通孔与所述第一安装通孔对应设置。保证密封时金属盖板上的应力对称均匀分布，保证密封性。

在一个优选的实施例中，所述气固反应器还包括第二金属盖板，所述第二金属盖板设于所述中间反应板的另一面的表面，用于将配合所述第一金属盖板将所述中间反应板固定。

在一个优选的实施例中，所述第一金属盖板和所述第二金属盖板为金属材料。更为优选的,

所述第一金属盖板和所述第二金属盖板为铝合金材料。

在一个优选的实施例中，所述第二金属盖板上设有第三安装通孔。

在一个优选的实施例中，所述气固反应器还包括加热部件，所述加热部件用于对所述第一金属盖板和/或第二金属盖板进行加热。

在一个优选的实施例中，所述气固反应器还包括温度检测部件，所述温度检测部件用于检测所述中间反应板和/或第一金属盖板和/或第二金属盖板的温度。

本发明还公开了一种气固反应系统，所述气固反应系统包括依次流体连通的供气装置、如上述所述的气固反应器、热阱、冷阱和反应物检测装置。所述热阱和冷阱用于收集产物。

在一个优选的实施例中，所述气固反应系统各个部件之间通过管道而流体连通。在一个

更优选的实施例中，所述气固反应系统各个部件之间通过金属管道而流体连通。

在一个优选的实施例中，所述供气装置和所述气固反应器之间的流体通道上还设有流量计。所述流量计用于检测和控制进气流量。

在一个优选的实施例中，所述供气装置和所述气固反应器之间的流体通道上还设有单向阀。更优选地，所述单向阀设置在所述供气装置和所述流量计之间的流体通道上。

在一个优选的实施例中，所述供气装置和所述气固反应器之间的流体通道上还设有背压阀。更优选地，所述背压阀设置在所述单向阀和所述气固反应器之间的流体通道上。

在一个优选的实施例中，所述反应物检测装置的上游设有背压阀。更优选地，所述冷阱与所述反应物检测装置之间的流体通道上设有背压阀。本申请中所述背压阀用于控制气固反应系统的压力。

在一个优选的实施例中，所述反应物检测装置下游的流体通道上还设有放空阀。所述放空阀用以将反应后的多余气体产物排空。

在一个优选的实施例中，所述气固反应系统还包括吹扫气体通路，所述吹扫气体通路用于对所述气固反应器的外围采用惰性气体进行吹扫，以避免气体泄漏引发的不安全问题。

本申请还公开了如上述所述气固反应器和气固反应系统在气固强放热催化反应中的用途。本申请中所受气固强放热催化反应如合成气制备低碳烯烃、费托合成或二氧化碳加氢等。

本发明的有益效果：

本发明专利主要结合自然界的分形蜂巢构型来设计微通道反应器的微通道反应板即反应板，由于特殊构型加剧了流道内的分流、合流效应，增加湍动，使流体混合更均匀，强化传质传热,使催化剂和反应物的接触时间增长，增大反应物转化率和目标产物收率。同时，此种反应器可用于非均相强吸热和强放热反应体系反应器的应用开发和评价过程中微量催化剂的筛选。

附图说明

图1显示为本发明的微通道反应板的俯视图的示意图。

图2显示为本发明中的微通道反应板的立体结构示意图。

图3显示为本发明中的流体沿着微通道反应板上的微通道2混合或流动的示意图。

图4显示为本发明中的中间反应板的结构示意图。

图5显示为本发明中的气固反应器的结构示意图。

图6显示为本发明中的气固反应系统的结构示意图。

图中元件标号说明

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图6，需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例1

请参阅图1～图2，本申请实施例1中提供一种微通道反应板1，所述微通道反应板1的其中一个表面上设有若干个蜂窝状排列的凸块11，所述凸块11的周边形成了若干个凹陷微通道单元12；相邻的凸块11的周边形成的若干个凹陷的微通道单元12之间流体连通形成贯穿所述微通道反应板1的微通道2。

在一个优选的实施例中，所述微通道反应板1的一个表面上均匀分布有若干个凸块11。如图1或图2所示。

在一个优选的实施例中，所述凸块11的大小一致。如图1和图2所示。

本申请中所述凸块11的形状可以根据具体需要进行设定和选择。

在一个优选的实施例中，所述凸块11的横截面为正多边形或矩形。

在一个更优选的实施例中，所述凸块11的横截面为正三角形、正四边形和正六边形中的一种。横截面为正三角形、正四边形或正六边形的凸块11均可以在所述微通道反应板1的表面均匀密铺。

如图2和图3所示，本实施例中上述公开的微通道反应板1上具有可供流体流动的凹陷微通道单元12；相邻的凸块11周边的所述凹陷微通道单元12之间连体连通形成具有分形结构的微通道2，具有分形结构微通道的微通道反应板1在用于气固或气液固反应时，可以在微通道2中放置固体催化剂，然后通入的流体如气体和液体可以在微通道反应板1的微通道2内不断分叉混合流动，最终能够均匀分布，加强传热传质，并且通过分形结构的微通道2增加了微通道反应板1上流体经过的长度，有利于气固两相或气液固三相的充分混合，增大反应物和催化剂的接触停留时间。

如图1、图2和图3所示，在本申请一个具体的实施例中，所述凸块11的横截面为正六边形。在均匀密铺相同面积的前提下，横截面为正六边形的凸块结构具有最小的网络周长，即形成的仿生通道网络具有最短的流道总长，这一特点可有效地降低流体网络系统阻力，强化输运能力。当所述凸块11的横截面为正六边形，一个所述凸块11周边形成六个凹陷微通道单元12；当所述微通道反应板1的一个表面均匀密铺有横截面为正六边形的凸块11时，所述微通道反应板1的一个表面形成了贯穿的微通道2。

在本申请另一个具体的实施例中，所述凸块11的横截面为正三角形。当所述凸块11的横截面为正三角形时，一个所述凸块11周边形成三个凹陷微通道单元12；当所述微通道反应板1的一个表面均匀密铺有横截面为正三角形的凸块时，所述微通道反应板1的一个表面形成了贯穿的微通道2。

在本申请另一个具体的实施例中，所述凸块11的横截面为正四边形。当所述凸块11的横截面为正四边形时，一个所述凸块11周边形成四个凹陷微通道单元12；当所述微通道反应板1的一个表面均匀密铺有所述横截面为正四边形的凸块11时，所述微通道反应板1的一个表面形成了贯穿的微通道2。

所述微通道反应板采用金属材料。作为示例，所述微通道反应板1采用铝合金材料或不锈钢材料，如不锈钢中的316L和314L。作为一个具体的示例，本申请实施例1汇总采用316L。采用湿法刻蚀技术制成所述微通道反应板1，此方法可以精确、快速、经济的制造出相对复杂的微通道结构。

所述微通道反应板的性状或长宽高以及所述凸块11的高度可以根据需要进行设定。作为示例，如图3所示，所述微通道反应板为长方体，其长为50mm，宽为21mm，高为2mm；所述凸块的高度为1mm。

本申请中所述微通道反应板1的孔隙率为0.2～0.8。作为示例，本申请中实施例如图1～3中的微通道反应板的孔隙率为0.5，即凸块11和微通道2的体积比为1:1。

本申请中所述微通道反应板1的通道水力学直径为0.1～1.0mm；作为示例，本申请图1～3中的通道水力学直径为0.2mm。通道水力学直径是水力学中的一个专有名称，指某输水断面的过流面积与水体接触的输水管道边长(即湿周)之比，常用于计算渠道隧道的输水能力。

实施例2

请参阅图4～图5，本申请还公开了一种气固反应器，所述气固反应器包括中间反应板3、第一金属盖板4和如实施例1中所述的微通道反应板1，

所述中间反应板3的一面上设有用于容置所述微通道反应板1的凹槽31，且所述中间反应板3上设有两个贯穿的通孔32，两个所述贯穿的通孔32设于所述凹槽31的两侧且与所述凹槽31流体连通；

所述第一金属盖板4设于所述中间反应板3上设有凹槽31的一面的表面，用于对所述中间反应板3盖合并密封。

作为示例，所述通孔32包括第一通孔321和第二通孔322。

作为示例，所述凹槽31包括微通道反应板放置区312和分别分布在所述微通道反应板放置区312两侧的分布区311和收集区313。所述分布区311与第一通孔321流体连通。所述收集区313与第二通孔322流体连通。所述流体通过第一通孔321进入分布区进行混合，然后经微通道反应板1中反应后进入收集区集中，再经第二通孔322流出。所述分布区311和所述收集区313的形状可以根据需要进行设定。作为示例，在本申请一个具体的实施例中，所述分布区和所述收集区均分布在微通道反应板放置区两侧的三角形。

作为示例，在一个更优选的实施例中，所述中间反应板3上还设有凹槽状的预热渠道33，所述预热渠道33的两端分别与第一通孔321和所述凹槽31流体连通。所述预热渠道的走向可以根据需要进行确定，优选地，为了使得进入的气体的预热效果好，可以加大预热渠道面积，如渠道宽度和长度，在渠道宽度和长度确定的情况下，还可以通过设置成曲折状来扩大单位面积上的长度。作为示例，如图4和5所示，本申请中的预热渠道为回形、折线形或几形，具体如图所示。

作为示例，在一个优选的实施例中，所述中间反应板3上还设有密封槽34，所述密封槽34环设于所述凹槽31、通孔32和所述预热渠道33的外围。作为示例，在一个优选的实施例中，所述气固反应器还包括密封圈，所述密封圈设于所述密封槽34内。所述密封圈用于进一步使得中间反应板3和第一金属盖板4密封压合，避免流体的泄露和逸出。所述密封槽34的深度及宽度可以根据实际需要进行设定，在一个具体的实施例中，所述密封槽的深度为1.5mm,所述密封槽的宽度为2mm。

作为示例，所述中间反应板3的边缘上设有第一安装通孔35。更具体地，如本示例所示，所述第一安装通孔35位于所述密封槽34的外围。所述第一安装通孔35用于将中间反应板2与其他结构进行安装固定。所述第一安装通孔35的数量及直径可以根据实际需要进行设定，如图4和图5所示，所述第一安装通孔35的数量为8个，均为螺纹孔。

作为示例，在一个具体的实施例中，所述第一金属盖板4上设有贯穿的进气孔41和出气孔42，所述进气孔与一个通孔32(如第一通孔321)相对应设置，所述出气孔与另一个通孔32(如第二通孔322)相对应设置。在一个更优选的实施例中，所述进气孔41上连接有进气管路，所述出气孔42上连接有出气管路。

作为示例，在一个具体的实施例中，第一金属盖板4上设有第二安装通孔43，所述第二安装通孔43与所述第一安装通孔35对应设置。在本申请一个具体的实施例中，第二安装通孔43为螺纹孔。此结构用于保证密封时金属盖板上的应力对称均匀分布，保证密封性。

作为示例，所述气固反应器还包括第二金属盖板5，所述第二金属盖板5设于所述所述中间反应板3的另一面的表面，用于将配合所述第一金属盖板4将所述中间反应板3固定。

作为示例，所述第一金属盖板4和所述第二金属盖板5可以为金属材料，作为示例，本申请中采用铝合金材料，其耐温耐压，而且导热性强。所述第一金属盖板4和第二金属盖板5的厚度可以根据需要进行设定。在本申请实施例中一个具体的示例中，所述第一金属盖板4和所述第二金属盖板5的厚度均为10mm。

作为示例，所述第二金属盖板5上设有第三安装通孔51，所述第三安装通孔51与所述第一安装通孔35对应设置。在本申请一个具体的实施例中，所述第三安装通孔51为螺纹孔。

本申请中的第一金属盖板4和第二金属盖板5以及中间反应板3通过螺纹孔和螺丝进行密封固定，形成上中下三层的夹心结构。

本实施例中的气固反应器的使用方法和工作原理为：在所述微通道反应板1的微通道2中放入固体催化剂，然后将盛放有催化剂的微通道反应板1放入所述中间反应板2的凹槽31的微通道反应板放置区312内，在在密封槽34内放置好密封圈，将第一金属盖板4和第二金属盖板5分别组装至所述中间反应板3的两侧，形成上中下三层的夹心结构；通过第一安装通孔35、第二安装通孔43和第三安装通孔51和固定螺丝进行三层固定和密封。进气管路中进入的气体经第一金属盖板4的进气孔41经第一通孔321进入中间反应板3，然后经预热渠道33进行预加热后在凹槽31的分布区311处混合并进入微通道反应板放置区312中的微通道反应板1内，与微通道反应板1内的催化剂进行高温催化反应，反应产生气体经收集区313收集后经第二通孔322和出气孔42进入出气管路排出。

本申请中所述气固反应器还包括加热部件，所述加热部件用于对所述第一金属盖板4和/或第二金属盖板5进行加热。作为示例，在一个优选的实施例中，所述第一金属盖板4和/或第二金属盖板5连接有加热装置，所述加热装置用于对所述第一金属盖板4和/或第二金属盖板5进行加热。所述加热装置的加热是为了进一步加热中间反应板3和待反应气体，创造一个高温环境促使反应的发生。在本申请一个具体的实施例中，所述第一金属盖板4和/或第二金属盖板5采用电加热棒进行加热，所述第一金属盖板4和/或第二金属盖板5上设有用于容置所述电加热棒的加热孔。所述加热孔的数量和大小可以根据具体的需要进行设定，在本申请一个具体的实施例中，所述的第一金属盖板4和所述第二金属盖板5上均设有3个加热孔。

为了进一步的控制加热温度，在一个示例中，所述气固反应器还包括用于对所述气固反应器的温度进行检测的温度检测部件。在一个具体的实施例中，所述温度检测部件为热电偶。在一个具体的示例中，所述第一金属盖板4和/或第二金属盖板5与所述中间反应板3接触的一面上设有用于容置所述热电偶的凹槽。当需要进行温度测定和监控时，将热电偶插入热电偶凹槽中测定气固反应器的温度，并且根据测定的温度情况适当增加或减少电热加棒的个数，调节电加热棒的位置或调控电加热棒的温度；以使得气固反应器的温度在适合的范围内。

由于气固反应一般需要加热至一定温度，在本申请中的气固反应器具有加热和温度控制功能，现有技术中的工作人员也可以通过其他方式实现对气固反应器的加热和温度控制，并不限于采用如本申请实施例中记载的方式。

本申请实施例2中的气固反应器可用于气固反应或气液固反应中，其通过仿生分形结构微通道涉及来有效改善传热传质，对微通道反应器的发展和分形理论在化工领域的应用具有重要的意义。例如，将本申请实施例2中的气固反应器用于费托合成制备低碳烯烃中，其所用的催化剂为碳化钴催化剂，本申请中反应器材质为铝合金材料，其能够有效承受高温高压条件，使得反应在高温高压条件下进行，克服了现有技术中不能在高温高压下进行的缺陷；此外，采用本申请中反应板有效的增大催化剂和反应物的接触时间和接触面积，而且由于其传热传质性能好，能够有效克服现有技术中采用管式固定床做费托合成时由于移热不充分产生的局部过热催化剂过热烧结积碳失活的现象。

实施例3

如图6所示，本实施例中提供一种气固反应系统，所述气固反应系统包括依次流体连通的供气装置6、如实施例2中所述的气固反应器7、热阱8、冷阱9和反应物检测装置10。

作为示例，所述气固反应系统各个部件之间通过管道而流体连通。在一个更具体的实施例中，所述所述气固反应系统各个部件之间通过金属管道而流体连通。所述金属管道可采用不锈钢材料。

在一个优选的实施例中，所述供气装置和所述气固反应器之间的流体通道上还设有流量计61。所述流量计用于实时检测和控制流体通道中进入气体的流量。所述流量计的数量可以根据供气装置的需要进行设定。

在一个优选的实施例中，所述供气装置和所述气固反应器之间的流体通道上还设有单向阀62。所述单向阀用于控制气体的流动方向，便于安装或更换供气装置。所述单向阀的个数可以根据流体流通情况进行设定。如图6所示，作为示例，所述单向阀设置在所述供气装置和所述流量计之间的流体通道上。

在一个优选的实施例中，所述供气装置和所述气固反应器之间的流体通道上还设有背压阀63。所述背压阀根据压力大小来调节流体流动。所述背压阀设置在所述单向阀和所述气固反应器之间的流体通道上。

本申请中所述热阱和冷阱用于通过加热和冷却实现反应产物的分离和收集。

在一个具体的实施例中，所述冷阱与所述反应物检测装置之间的流体通道上设有背压阀63。本申请中所述背压阀用于控制反应系统的压力。

作为示例，本申请中具体采用的反应物检测装置10为气相色谱。

在一个具体的实施例中，所述反应物检测装置下游的流体通道上设有放空阀。所述放空阀用于将反应后的多余气体产物排空。

在一个优选的实施例中，所述气固反应系统还包括吹扫气体通路，所述吹扫气体通路用于对所述气固反应器的外围采用惰性气体进行吹扫，以避免气体泄漏引发的不安全问题。作为示例，本申请中所述吹扫采用的惰性气体为氦气。

作为示例，所述气固反应器的数量可以为多个，多个所述气固反应器依次串联。

本申请还公开了如实施例2和实施例3中所述气固反应器和气固反应系统在气固强放热催化反应中的用途。本申请中所受气固强放热催化反应如合成气制备低碳烯烃、费托合成或二氧化碳加氢等。以下以具体用途方式说明本申请中气固反应器和气固反应系统的使用方法。

本申请中所述气固反应系统的工作方式为：

装入催化剂：采用共沉淀方法制备的钴锰催化剂，制成100～120目颗粒，填充入微通道反应器中；

催化剂活化：先采用还原性气体吹扫系统以对催化剂进行活化，具体为H₂与N₂的体积比为1:10的还原性气体；质量空速为8000ml/(h·g)，压力为1bar，活化温度为300℃，活化时间为5h；

惰性气体排杂：再采用惰性气体吹扫系统以出去系统中残留的杂质气体，具体为采用氦气吹扫30min，脱除催化剂表面吸附的气体；

通入待反应气体进行反应：通入合成气进入系统进行反应，具体采用H₂和CO体积比为2的合成气，并以占总体积为3％的氮气作为内标气；反应温度为250℃。

采用本申请实施例3中的气固反应系统，在反应达到稳定阶段后，其CO转化率可达到59.51％，烯烷比为18.4％，低碳烯烃的时空收率可达到1.36mol_CO·g_Cat.^-1·h^-1(此单位表示每克催化剂每小时催化反应其CO生成的低碳烯烃的数量)，在增大目标产物收率的同时提高了碳效，增大了经济效益。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种气固反应器，其特征在于，所述气固反应器包括中间反应板(3)、第一金属盖板(4)和微通道反应板(1)，所述中间反应板(3)的一面上设有用于容置所述微通道反应板(1)的凹槽(31)，且所述中间反应板(3)上设有两个贯穿的通孔(32)，两个所述贯穿的通孔(32)设于所述凹槽(31)的两侧且与所述凹槽(31)流体连通；所述第一金属盖板(4)设于所述中间反应板(3)上设有凹槽(31)的一面的表面，用于对所述中间反应板(3)盖合并密封；

所述微通道反应板(1)的其中一个表面上设有若干个蜂窝状排列的凸块(11)，所述凸块(11)的周边形成了若干个凹陷的微通道单元(12)；相邻的凸块(11)的周边形成的若干个凹陷的微通道单元(12)之间流体连通形成贯穿所述微通道反应板(1)的微通道(2)；所述凸块(11)的大小一致；所述凸块(11)的横截面为正六边形；

所述凹槽(31)包括微通道反应板放置区(312)和分别分布在所述微通道反应板放置区(312)两侧的分布区(311)和收集区(313)；

所述通孔(32)包括第一通孔(321)和第二通孔(322)；所述分布区(311)与第一通孔(321)流体连通；所述收集区(313)与第二通孔(322)流体连通；所述中间反应板(3)上还设有凹槽状的预热渠道(33)，所述预热渠道(33)为回形、折线形或几形，所述预热渠道(33)的两端分别与第一通孔(321)和所述凹槽(31)流体连通；所述第一金属盖板(4)上设有贯穿的进气孔(41)和出气孔(42)，所述进气孔(41)与一个通孔(32)相对应设置，所述出气孔(42)与另一个通孔(32)相对应设置；

所述微通道反应板(1)采用金属材料；

所述气固反应器还包括第二金属盖板(5)，所述第二金属盖板(5)设于所述中间反应板(3)的另一面的表面，用于将配合所述第一金属盖板(4)将所述中间反应板(3)固定；

所述第一金属盖板(4)和所述第二金属盖板(5)为铝合金材料；

所述第一金属盖板(4)和/或第二金属盖板(5)连接有加热装置，所述加热装置用于对所述第一金属盖板(4)和/或第二金属盖板(5)进行加热；

所述气固反应器还包括温度检测部件，所述温度检测部件用于检测中间反应板(3)和/或所述第一金属盖板(4)和/或第二金属盖板(5)的温度。

2.根据权利要求1所述的气固反应器，其特征在于，所述中间反应板(3)上还设有密封槽(34)，所述密封槽(34)环设于所述凹槽(31)、通孔(32)和所述预热渠道(33)的外围。

3.根据权利要求2所述的气固反应器，其特征在于，所述气固反应器还包括密封圈，所述密封圈设于所述密封槽(34)内。

4.根据权利要求1所述的气固反应器，其特征在于，包括如下特征中的一种或多种：

所述中间反应板(3)的边缘上设有第一安装通孔(35)；

第一金属盖板(4)上设有第二安装通孔(43)，所述第二安装通孔(43)与所述第一安装通孔(35)对应设置。

5.根据权利要求1所述的气固反应器，其特征在于，所述第二金属盖板(5)上设有第三安装通孔(51)。

6.一种气固反应系统，其特征在于，所述气固反应系统包括依次流体连通的供气装置、如权利要求1～5任一项所述的气固反应器、热阱、冷阱和反应物检测装置。

7.根据权利要求6所述的气固反应系统，其特征在于，所述气固反应系统各个部件之间通过管道而流体连通。

8.根据权利要求6所述的气固反应系统，其特征在于，包括如下特征中的一种或多种：

所述供气装置和所述气固反应器之间的流体通道上还设有流量计；

所述供气装置和所述气固反应器之间的流体通道上还设有单向阀；

所述供气装置和所述气固反应器之间的流体通道上还设有背压阀。

9.根据权利要求6所述的气固反应系统，其特征在于，所述反应物检测装置的上游设有背压阀。

10.根据权利要求6所述的气固反应系统，其特征在于，所述气固反应系统还包括吹扫气体通路，所述吹扫气体通路用于对所述气固反应器的外围采用惰性气体进行吹扫，以避免气体泄漏引发的不安全问题。

11.如权利要求1～5任一项所述的气固反应器或如权利要求6～10任一项所述的气固反应系统在气固强放热催化反应中的用途。

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