CN206045983U - 一种石英反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及反应器领域，公开了一种石英反应器，该石英反应器包括反应器主体和三个带孔道的石英分布板，所述三个带孔道的石英分布板将所述反应器主体分隔为预热区(3)和反应区(5)，其中，第一石英分布板(2)和第二石英分布板(4)之间的区域为预热区(3)，第二石英分布板(4)和第三石英分布板(6)之间的区域为反应区(5)；所述反应区(5)的侧壁上设置有开口(77)。该石英反应器能够在常压高温下使用，不需要拆卸即可实现加卸固体物料且可以实现加料、卸料、测温同用一个管线，耐受温度高，安全可靠。

Description

一种石英反应器

技术领域

本实用新型涉及反应器领域，具体地，涉及一种石英反应器。

背景技术

在研究气固反应规律时，反应器的设计十分必要。常用的常压气固反应器包括金属材质反应器、玻璃材质反应器以及石英材质反应器。但是金属在气固反应时往往会有一定的催化作用，而玻璃材质的反应器所耐受的温度较低，因此石英材质的反应器设计与研究成为了研究的重点。

专利申请CN203678353U所设计的石英反应器，使用变径的石英管反应器，以孔径为1～10微米的石英滤片作为支撑，反应物在该石英滤片的支撑下进行反应，反应器的出口也设置了一个石英滤片，防止反应物的飞出。但是该反应器每次投加反应物或卸出物料时，总是需要拆掉出口的石英滤片，操作比较复杂，而且也需要时刻注意拆掉的石英滤片的完整性；该反应器的密封方式为磨砂封头，该密封方式在高温下的密封性也存在一定的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术中的上述缺陷，提供一种石英反应器，该石英反应器能够在常压高温下使用，不需要拆卸即可实现加卸固体物料且可以实现加料、卸料、测温同用一个管线，耐受温度高，安全可靠。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种石英反应器，该石英反应器包括反应器主体和三个带孔道的石英分布板，所述三个带孔道的石英分布板将所述反应器主体分隔为预热区和反应区，其中，第一石英分布板和第二石英分布板之间的区域为预热区，第二石英分布板和第三石英分布板之间的区域为反应区；所述反应区的侧壁上设置有开口。

优选地，所述开口设置于所述反应区的下部。

优选地，所述开口与所述第二石英分布板之间的垂直距离不大于10mm。

优选地，所述开口连接有延长管线，所述开口的延长管线由所述开口引出并贴着反应器外壁向上延伸。

优选地，所述反应器主体的顶部和底部分别设置有反应尾气出口和原料气入口，且所述开口的延长管线的端口不低于所述反应尾气出口的延长管线的端口。

优选地，所述原料气入口与所述第一石英分布板之间的垂直距离不大于所述反应器主体长度的2％，所述反应尾气出口与所述第三石英分布板之间的垂直距离不大于所述反应器主体长度的2％。

优选地，所述预热区的长度与所述反应区的长度之比为1：1.2-3.5。

优选地，所述开口的延长管线的端口、所述反应尾气出口的延长管线的端口和所述原料气入口的延长管线的端口均为半球口，分别用于与外接管线连接。

优选地，所述原料气入口和所述反应尾气出口均为缩颈。

优选地，所述预热区与所述反应区的直径相同。

优选地，所述预热区内填充有填料。

优选地，所述第一石英分布板、所述第二石英分布板和所述第三石英分布板上的孔道的孔径为1-150μm。

本实用新型的石英反应器，可以在不进行任何拆卸的情况下连续使用，且可以实现加料、卸料、测温同用一个管线，耐受的温度可高达1000℃。根据本实用新型的一种优选的实施方式，在填充有填料的预热区对待反应的气相原料进行充分预热，可以起到分布器的作用，使得气相原料在进入反应区之前径向分布更均匀，有利于反应的进行；在反应过程中将固体物料隔离在反应区，第二石英分布板能够起到支撑反应物的作用，第三石英分布板能够防止反应物料被气体夹带而出。本实用新型为气固反应研究提供了一种可靠的反应器，对于一定尺寸固体的气固反应研究很适用，尤其适用于固定流化床的气固反应研究。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1是本实用新型的石英反应器的结构示意图。

附图标记说明

1为原料气入口的延长管线，11为原料气入口，111为原料气入口的延长管线的端口，2为第一石英分布板，3为预热区，4为第二石英分布板，5为反应区，6为第三石英分布板，7为开口的延长管线，77为开口，777为开口的延长管线的端口，8为反应尾气出口的延长管线，88为反应尾气出口，888为反应尾气出口的延长管线的端口。

具体实施方式

以下结合图1对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

如图1所示，本实用新型提供了一种石英反应器，该石英反应器包括反应器主体和三个带孔道的石英分布板，所述三个带孔道的石英分布板将所述反应器主体分隔为预热区3和反应区5，其中，第一石英分布板2和第二石英分布板4之间的区域为预热区3，第二石英分布板4和第三石英分布板6之间的区域为反应区5；所述反应区5的侧壁上设置有开口77。

本实用新型中，以使用时为立式、原料气入口11在下、反应尾气出口88在上的位置关系为基准来说明各部件的上下位置关系，该关系与图1所示的位置关系相一致。

本实用新型的石英反应器中，对于开口77的具体设置位置没有特别的限定，只要开口77设置在反应区5的侧壁上即可，为了方便操作，优选情况下，开口77设置于反应区5的下部。进一步优选地，开口77与第二石英分布板4之间的垂直距离不大于10mm。

本实用新型的石英反应器中，优选情况下，开口77连接有延长管线，所述开口77的延长管线7由所述开口77引出并贴着反应器外壁向上延伸。其中，开口77的延长管线7用于向反应区5中投入和卸出物料以及测定反应区5内的温度。其中，开口77的延长管线7为石英管。

本实用新型的石英反应器中，优选情况下，反应器主体的顶部和底部分别设置有反应尾气出口88和原料气入口11，且为了方便操作，开口77的延长管线7的端口777不低于反应尾气出口88的延长管线8的端口888。其中，本领域技术人员应该理解的是，原料气入口11设置于第一石英分布板2的下侧，反应尾气出口88设置于第三石英分布板6的上侧。

本实用新型的石英反应器中，三个带孔道的石英分布板固定设置在反应器主体的内壁上，这三个带孔道的石英分布板是熔融压制而成的，其孔道的孔径可以根据反应物料粒径大小进行定制，例如第一石英分布板2、第二石英分布板4和第三石英分布板6上的孔道的孔径可以为1-150μm。

本实用新型的石英反应器中，优选情况下，原料气入口11与第一石英分布板2之间的垂直距离不大于反应器主体长度的2％，反应尾气出口88与第三石英分布板6之间的垂直距离不大于反应器主体长度的2％。

本实用新型的石英反应器中，优选情况下，预热区3的长度与反应区5的长度之比为1：1.2-3.5。

本实用新型的石英反应器中，优选情况下，开口77的延长管线7的端口777、反应尾气出口88的延长管线8的端口888和原料气入口11的延长管线1的端口111均为半球口，分别用于与外接管线连接。其中，开口77、原料气入口11和反应尾气出口88均有变径，其尺寸可以根据所配的外接管线进行定制，开口77的延长管线7的端口777、反应尾气出口88的延长管线8的端口888和原料气入口11的延长管线1的端口111与外界相连均是通过球口连接的方式，该方式的密封性比较好。

本实用新型的石英反应器中，优选情况下，原料气入口11和反应尾气出口88均为缩颈。

本实用新型的石英反应器中，优选情况下，预热区3与反应区5的直径相同。

本实用新型的石英反应器中，优选情况下，预热区3内填充有填料。该填料进一步优选为石英砂。其中，在填充有填料的预热区对待反应的气相原料进行预热，可以起到分布器的作用，使得气相原料在进入反应区之前径向分布更均匀；在反应过程中将固体物料隔离在反应区，第二石英分布板能够起到支撑反应物的作用，第三石英分布板能够防止反应物料被气体夹带而出。

本实用新型的石英反应器中，对于反应器主体的长度和直径没有特别的限定，可以根据实际应用情况进行定制，例如反应器主体的长度可以在100-1500mm之间可调，直径可以为(15-100)mm(外径)×(1-5)mm(壁厚)可调。

本实用新型的石英反应器中，该石英反应器在使用过程中可以按如下步骤进行：

(1)加料：先将原料气入口11的延长管线1的端口111堵住，然后将反应尾气出口88的延长管线8连接至真空系统，将开口77的延长管线7连接一个软管，该软管用来吸取反应物料，打开真空系统，这样反应物料就会通过开口77的延长管线7吸入至反应区5中；

(2)测温：将热偶顺着开口77的延长管线7插入加入至反应区5的反应物料中，在热偶与开口77的延长管线7之间的缝隙处加入适量的石英棉，用细铁丝将石英棉慢慢捅至开口77处，但是不要将石英棉捅入反应区5，然后将开口77的延长管线7的端口777进行密封处理，将反应器放置在加热炉中固定，再将原料气入口11的延长管线1与进气管线相连，将反应尾气出口88的延长管线8与出气管线相连；

(3)反应：通入一定量的惰性气体流化升温，升温至一定温度后，通入适量的反应气体进行反应，并将产生的气体进行分析处理；

(4)卸料：将反应器的原料气入口11和反应尾气出口88断开，把热偶以及所装填的石英棉从开口77的延长管线7拔出，将开口77的延长管线7连接到真空系统，打开真空系统，这样反应区5内的物料就会被吸出到真空系统中，真空系统中包含有缓冲罐，用以回收物料。

实施例

以下将通过实施例对本实用新型进行详细描述。

如图1所示，本实用新型提供了一种石英反应器，该石英反应器包括反应器主体、带孔道的第一石英分布板2、带孔道的第二石英分布板4和带孔道的第三石英分布板6，三个带孔道的石英分布板通过熔融压制固定设置在反应器主体的内壁上，将反应器主体分隔为预热区3和反应区5，其中，第一石英分布板2和第二石英分布板4之间的区域为填充有石英砂的预热区3，第二石英分布板4和第三石英分布板6之间的区域为反应区5；反应区5下部的侧壁上设置有开口77，开口77与第二石英分布板4之间的垂直距离为6mm。

其中，开口77连接有延长石英管线，开口77的延长管线7由开口77引出并贴着反应器外壁向上延伸。

其中，反应器主体的顶部和底部分别设置有反应尾气出口88和原料气入口11，开口77的延长管线7的端口777与反应尾气出口88的延长管线8的端口888齐平。

其中，第一石英分布板2、第二石英分布板4和第三石英分布板6上的孔道的孔径为80μm。

其中，反应器主体的长度为670mm，原料气入口11与第一石英分布板2之间的垂直距离为10mm，反应尾气出口88与第三石英分布板6之间的垂直距离为10mm。预热区3与反应区5的直径相同，为30mm*3mm，预热区的长度为200mm，反应区的长度为450mm。

其中，开口77的延长管线7的端口777、反应尾气出口88的延长管线8的端口888和原料气入口11的延长管线1的端口111均为半球口，分别用于与外接管线连接。原料气入口11和反应尾气出口88均为缩颈。

具体地，以挂炭催化剂的气化实验为例，来说明上述石英反应器的使用过程：

(1)加挂炭催化剂：先将原料气入口11的延长管线1的端口111堵住，然后将反应尾气出口88的延长管线8连接至真空系统，将开口77的延长管线7连接一个软管，该软管用来吸取挂炭催化剂，打开真空系统，这样挂炭催化剂就会通过开口77的延长管线7吸入至反应区5中；

(2)测温：将热偶顺着开口77的延长管线7插入加入至反应区5的挂炭催化剂中，在热偶与开口77的延长管线7之间的缝隙处加入适量的石英棉，用细铁丝将石英棉慢慢捅至开口77处，但是不要将石英棉捅入反应区5，然后将开口77的延长管线7的端口777进行密封处理，将反应器放置在加热炉中固定，再将原料气入口11的延长管线1与进气管线相连，将反应尾气出口88的延长管线8与出气管线相连；

(3)反应：通入一定量的惰性气体流化升温，升温至一定温度后，通入适量的反应气体进行反应，并将产生的气体进行分析处理；

(4)卸料：将反应器的原料气入口11和反应尾气出口88断开，把热偶以及所装填的石英棉从开口77的延长管线7拔出，将开口77的延长管线7连接到真空系统，打开真空系统，这样反应区5内的物料就会被吸出到真空系统中，真空系统中包含有缓冲罐，用以回收催化剂。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (12)

1.一种石英反应器，其特征在于，该石英反应器包括反应器主体和三个带孔道的石英分布板，所述三个带孔道的石英分布板将所述反应器主体分隔为预热区(3)和反应区(5)，其中，第一石英分布板(2)和第二石英分布板(4)之间的区域为预热区(3)，第二石英分布板(4)和第三石英分布板(6)之间的区域为反应区(5)；所述反应区(5)的侧壁上设置有开口(77)。

2.根据权利要求1所述的石英反应器，其特征在于，所述开口(77)设置于所述反应区(5)的下部。

3.根据权利要求2所述的石英反应器，其特征在于，所述开口(77)与所述第二石英分布板(4)之间的垂直距离不大于10mm。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的石英反应器，其特征在于，所述开口(77)连接有延长管线，所述开口(77)的延长管线(7)由所述开口(77)引出并贴着反应器外壁向上延伸。

5.根据权利要求4所述的石英反应器，其特征在于，所述反应器主体的顶部和底部分别设置有反应尾气出口(88)和原料气入口(11)，且所述开口(77)的延长管线(7)的端口(777)不低于所述反应尾气出口(88)的延长管线(8)的端口(888)。

6.根据权利要求5所述的石英反应器，其特征在于，所述原料气入口(11)与所述第一石英分布板(2)之间的垂直距离不大于所述反应器主体长度的2％，所述反应尾气出口(88)与所述第三石英分布板(6)之间的垂直距离不大于所述反应器主体长度的2％。

7.根据权利要求1或6所述的石英反应器，其特征在于，所述预热区(3)的长度与所述反应区(5)的长度之比为1：1.2-3.5。

8.根据权利要求5所述的石英反应器，其特征在于，所述开口(77)的延长管线(7)的端口(777)、所述反应尾气出口(88)的延长管线(8)的端口(888)和所述原料气入口(11)的延长管线(1)的端口(111)均为半球口，分别用于与外接管线连接。

9.根据权利要求5所述的石英反应器，其特征在于，所述原料气入口(11)和所述反应尾气出口(88)均为缩颈。

10.根据权利要求1所述的石英反应器，其特征在于，所述预热区(3)与所述反应区(5)的直径相同。

11.根据权利要求1所述的石英反应器，其特征在于，所述预热区(3)内填充有填料。

12.根据权利要求1所述的石英反应器，其特征在于，所述第一石英分布板(2)、所述第二石英分布板(4)和所述第三石英分布板(6)上的孔道的孔径为1-150μm。