CN203540500U - 一种无梯度转篮式反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种无梯度转篮式反应器。该反应器包括反应器体、进料管、反应器出料口、转篮组件、驱动及密封系统组成，转篮组件装在反应器体内，其中所述的转篮组件设有转篮壁、闭式叶轮、搅拌轴和进气罩，叶轮固定安装在搅拌轴上，进料管的出料口与进气罩相连，叶轮进料口直接与进气罩相对，且在进气罩与叶轮进料口间设有间隙，转篮壁为筛网状，围住叶轮的出料口。本实用新型反应器特别适宜作为气固反应器，可以大大提高反应效率，加大反应器的处理量，提高生产效率。
Description
技术领域
本实用新型属于一种催化反应器，具体地说涉及一种无梯度转篮式反应器。
背景技术
目前常见的气-固相无梯度反应器主要有两种：一种是转篮式反应器，在此种反应器中，催化剂颗粒转动着通过相对静止的反应混合物；另一种为Berty和他的合作者在Union Carbide Corp.一起设计的，即Berty反应器，在Berty反应器中，反应混合物在螺旋浆的推动下流过一个静止的催化剂床层，催化剂颗粒不动，反应介质流动。这两种反应器均被称为无梯度反应器，因为无论是催化剂的运动或是反应混合物的流动均将气相主体内的梯度（温度和浓度）减到最小（无梯度反应器中沉淀铁催化剂FT合成反应研究，《煤炭转化》， 2004, 27 (1) : 79-84）。
浆叶式无梯度反应器是于1964年由Carberry首先提出，属于无梯度转篮式反应器，其中催化剂颗粒转动，反应混合物相对静止。该反应器由催化剂筐、多孔筛网、密封盖片和轴孔组成。催化剂装在筛网制成的筐内，催化剂筐随搅拌轴一起旋转，消除流体和固体催化剂之间的外扩散阻力。CN2701526Y对上述浆叶式无梯度反应器作出了改进，在轴孔的两侧对称有一个催化剂筐，催化剂筐内装有可移动的动平衡片，多孔筛网由密封盖片与催化剂筐相连。该反应器解决了在催化剂筐高速旋转时筐内催化剂被甩向两侧，产生反应器中气体短路现象和存在动平衡问题。但存在催化剂与反应物之间接触效果差，传质强度低，催化剂易积炭、排出困难等的问题。
另外，Berty反应器为使用最广泛的内循环气相无梯度催化反应器，固体成型催化剂放置在固定催化剂篮筐中。底部桨叶在高速转动下将气相反应物沿反应器外部推升至釜顶，向下折返通过催化剂篮筐，催化剂颗粒不转动。适合的催化剂粒径与适合的搅拌转速配合，可使物料快速通过催化剂床层，在催化剂床层厚度小的情况下达到床层内部无浓度梯度和温度梯度，但催化剂床层厚度较大时，床层阻力较大，使无梯度条件不容易实现。
实用新型内容
为克服现有技术中的不足之处，本实用新型提供了一种催化剂与反应物之间传质传热效果好、催化剂积碳排出容易、容易实现无梯度条件的转篮式反应器。该反应器属于催化剂颗粒不动，反应介质流动的反应器。
本实用新型反应器，包括反应器体、进料管、反应器出料口、转篮组件、驱动及密封系统组成，转篮组件装在反应器体内，其中转篮组件设有转篮壁、闭式叶轮、搅拌轴和进气罩，叶轮固定安装在搅拌轴上，进料管的出料口与进气罩相连，叶轮进料口直接与进气罩相对，转篮壁为筛网状，围住叶轮的出料口。
本实用新型反应器中，搅拌轴可采用上驱动方式，也可以采用下驱动方式。
所述的闭式叶轮采用后弯流道式叶轮、前弯流道式叶轮或径向流道式叶轮，优选为后弯流道式叶轮。
本实用新型反应器用作气固反应时，有液相生成物时，还需要设置液相生成物出料口。
本实用新型反应器适宜作为气固反应器。使用该反应器可以大大提高反应效率，加大反应器的处理量，提高生产效率。
附图说明
图1 为本实用新型反应器结构示意图；
图2 为本实用新型反应器转篮组件轴向剖面图；
图中1.出料口；2.转篮组件；3.进料管；4. 固体颗粒； 5. 叶轮进料口；6.驱动及密封系统；7.反应器体；8.液相生成物出口； 9. 转篮壁；10.叶轮；11.压紧板；12.紧固螺栓；13.进气罩；14.搅拌轴；15.间隙。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进一步详细描述。
本实用新型反应器结构如图1所示，反应器主要由反应器体7、进料管3、驱动及密封系统6、出料口1、进气罩13、转篮组件2组成，其中转篮组件2由转篮壁9、叶轮10、搅拌轴14和紧固螺栓12组成。在安装紧固螺栓12时通常用压紧板11压紧使叶轮10和搅拌轴14相对不动。搅拌轴14由反应器体7外的驱动器6驱动，带动转篮组件2转动。如图2所示叶轮10通过轴端紧固螺栓12与搅拌轴14连接。叶轮10采用闭式后弯流道式叶轮。叶轮进料口5直接与进气罩13相对。叶轮10的出料口由转篮壁9围住，可以采用焊接或嵌套等连接方法将叶轮10和转篮壁9组成一个整体，也可以将叶轮10和转篮壁9设计为可拆卸的活连接结构。转篮壁9由筛网制成，可阻挡固体颗粒（如催化剂）从叶轮10中溢出。叶轮10的通道与转篮壁9形成若干个相互独立的装有固体颗粒（如催化剂）的空间。考虑到转篮组件2的转动平衡因素，叶轮的叶片的数量最好为偶数，一般为2~80个，优选为4~60个。本实用新型反应器用作气固反应时，有液相生成物时，还需要设置液相生成物出口8。叶轮10的外径由反应器体7确定，叶轮10的为反应器体7内径的1/500~1/30，优选方案为1/300~1/15。叶轮10的转速为1000~10000转/分, 优选为2000~8000转/分。后弯流道式叶轮的叶片离角为8°~90°，优选为15°~85°。进气罩13与叶轮10之间设置间隙15，间隙一般为0.1~3.0毫米，优选为0.3~1.5毫米。
本实用新型反应器以气固反应为例进行说明，反应过程如下：将固体催化剂颗粒4装在叶轮10中，每个叶轮通道内最好装有相同重量的催化剂。搅拌轴14在驱动器的作用下，带动转篮组件2转动，催化剂颗粒4由于离心力的作用，向叶轮10外边缘环状筛网方向移动，当叶轮10转速达到一定速度时，催化剂颗粒4在圆柱状筛网上形成薄壳圆柱状床层，相对叶轮床层不动，相当于固定床床层的反应物流动状态。气体通过进料管3、进气罩13进入转篮组件2的叶轮10中，在叶轮10中气体动能（速度）和静压头（压力）作用下，反应物可快速通过上述的固体催化剂颗粒4形成的催化剂床层，进入反应器体7中，最后剩余气体和气相生成物经反应器体出料口1排出反应器外，若有液相生成物时，液相生成物经液相生成物出口8排出反应器外。
本实用新型反应器可以通过调整转篮组件2的转速改变催化剂床层的状态。转篮组件的转速降低到一定程度薄层催化剂床层将解体，转篮组件的转速重新上升到一定速度催化剂床层重新形成。在催化剂床层解体与重新形成过程中，催化剂上的积碳得到清理并排出。反复交替改变转篮的转速能使催化剂上的积碳得到自清理。
与现有技术相比，采用本实用新型提供的反应器，用于气-固相催化反应过程时，气相反应物在叶轮的驱动下快速均匀通过催化剂床层，有效避免了气相短路现象，也强化了催化剂与反应物之间的传质传热效果，避免了反应器的飞温。另外，催化剂与气体反应物之间接触时间大大缩短，实现了快速反应，避免了副产物的生成。由于床层得以周期性重新分布，在整个反应过程中使催化剂与反应物接触更加均匀，催化剂的活性得以更充分的发挥，同时在催化剂重新分布的过程中，催化剂床层的积碳得到自清理，避免了积碳堵塞床层，有利于装置的长周期运行。
Claims (9)
1.一种无梯度转篮式反应器，包括反应器体、进料管、反应器出料口、转篮组件、驱动及密封系统组成，转篮组件装在反应器体内，其特征在于所述的转篮组件设有转篮壁、闭式叶轮、搅拌轴和进气罩，叶轮固定安装在搅拌轴上，进料管的出料口与进气罩相连，叶轮进料口直接与进气罩相对，且在进气罩与叶轮进料口间设有间隙，转篮壁为筛网状，围住叶轮的出料口。
2.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述的闭式叶轮采用后弯流道式叶轮、前弯流道式叶轮或径向流道式叶轮。
3.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述的闭式叶轮采用后弯流道式叶轮。
4.按照权利要求3所述的反应器，其特征在于：后弯流道式叶轮的叶片离角为8°~90°。
5.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述的转篮壁与叶轮间采用固定连接或活连接。
6.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述叶轮的直径为反应器体内直径的1/500~1/30。
7.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述进气罩与叶轮进料口之间设置的间隙为0.1~3.0毫米。
8.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述的反应器用于气固催化反应时，将固体催化剂颗粒装到叶轮中，通过调整转篮组件的转速改变叶轮中固体催化剂颗粒的分布状态。
9.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述的反应器用作气固反应器时，有液相生成物时，需要设置液相生成物出料口。
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